Dự án European Consortium nhằm mục đích mở rộng ứng dụng công nghệ CT

Chụp cắt lớp vi tính (CT) là một phương pháp đo lường không tiếp xúc cho phép xác định hình dạng hoàn chỉnh của các đối tượng. Điều này bao gồm hình học bên trong và bên ngoài và kết cấu bề mặt, tất cả những thông tin này thường không thể truy cập đầy đủ bằng các phương pháp đo lường khác.

Để hỗ trợ đo lường kích thước trong sản xuất tiên tiến trong tương lai, dự án EMPIR AdvanCT đang phát triển các kỹ thuật đo lường CT có thể theo dõi đối với kích thước và kết cấu bề mặt. Dự án được bắt đầu vào tháng 6 năm 2018 và những người tham gia bao gồm PTB Đức, NPL Vương quốc Anh và một số Viện Đo lường Quốc gia khác, Đại học Bath, Southampton và Nottingham cùng với các công ty CT thương mại bao gồm Zeiss, Werth, Xylon và Volume Graphics. Dự án được tài trợ bởi Chương trình Đo lường cho Đổi mới và Nghiên cứu của Châu Âu ( EMPIR ). Các vấn đề mở liên quan đến truy xuất nguồn gốc, độ không đảm bảo của phép đo, độ chính xác/đủ chính xác, thời gian quét, đa vật liệu, dạng và độ nhám bề mặt, các tiêu chuẩn tham chiếu phù hợp và kỹ thuật mô phỏng đều được giải quyết thông qua các mục tiêu của dự án.

Nhu cầu

Trong vài năm qua, CT ngày càng được sử dụng nhiều hơn để đo kích thước của cả hình dạng bên trong và bên ngoài của phôi gia công, chẳng hạn như khoang và các bộ phận trong các cụm lắp ráp, bắt nguồn từ chế tạo vĩ mô và vi mô, ngành công nghiệp ô tô và viễn thông và sản xuất bồi đắp, v.v. .

Mặc dù số lượng ứng dụng trong công nghiệp ngày càng tăng nhanh, nhưng sai số đo lường của hầu hết các hệ thống CT được coi là quá cao và cần phải giảm đáng kể, theo hệ số 2 – 8, xuống mức 10 µm ngay cả khi các bộ phận có kích thước trung bình ( khoảng 1000 cm ³ ) được đo. Khả năng truy xuất nguồn gốc của các kết quả vẫn được thiết lập và các phương pháp xác định độ không đảm bảo đo cũng cần được phát triển. Thời gian cần thiết để thực hiện phép đo CT và đánh giá dữ liệu cần giảm từ vài giờ xuống vài phút nếu CT được sử dụng rộng rãi hơn trong công nghiệp.

Các hướng dẫn và tiêu chuẩn, chẳng hạn như các quy trình và thông số kỹ thuật kiểm tra được tiêu chuẩn hóa, là cần thiết cho một thị trường cạnh tranh và công bằng cũng như để hỗ trợ người dùng CT công nghiệp. Ủy ban tiêu chuẩn hóa VDI/GMA 3.33 của Đức đã phát triển một hướng dẫn (sê-ri VDI/VDE 2630) về phép đo kích thước bằng CT công nghiệp. Ngoài ra, tiêu chuẩn quốc tế xác định các thử nghiệm chấp nhận và xác minh lại cho CMS sử dụng nguyên tắc CT đang được phát triển bởi ISO TC213 WG10, tiêu chuẩn này sẽ trở thành một phần của bộ tiêu chuẩn ISO 10360. Dự án này sẽ cung cấp thông tin đầu vào cho các cơ quan tiêu chuẩn hóa về CT nội tuyến và các phép đo đa vật liệu.

Những nhu cầu này được củng cố bởi báo cáo 'Phân tích chiến lược của công nghệ chụp cắt lớp điện toán trong thị trường đo lường kích thước' do Frost và Sullivan xuất bản. Các lĩnh vực chính được xác định trong nghiên cứu để phát triển việc sử dụng CT công nghiệp rộng rãi hơn trong công nghiệp là 'Khả năng cải thiện độ phân giải của phép đo', 'Hỗ trợ độ phức tạp của nhiều vật liệu' và 'Giảm thời gian đo (quét và tái tạo)'. Ngoài ra, lộ trình EURAMET và Chương trình nghiên cứu chiến lược EURAMET cho thấy nhu cầu mạnh mẽ về các phương pháp CT được cải thiện.

Mục tiêu dự án

Các mục tiêu cụ thể của dự án là:

1. Để phát triển các phương pháp có thể theo dõi và xác thực cho đặc tính CT tuyệt đối bao gồm sửa lỗi hình học theo 9 bậc tự do (DoF). Điều này sẽ bao gồm việc phát triển các tiêu chuẩn tham chiếu, phương pháp hiệu chuẩn có thể theo dõi và mô hình nhiệt để hiệu chỉnh hình học của thiết bị, cũng như hiệu chỉnh các lỗi bắt nguồn từ ống tia X và máy dò để cải thiện độ chính xác của CT.
2. Để phát triển các phương pháp cải tiến và có thể theo dõi đối với các phép đo chiều CT, tập trung vào các phép đo bề mặt điêu khắc/dạng tự do, độ nhám và hiệu ứng đa vật liệu bao gồm đặc tính vật liệu bổ sung.
3. Để phát triển các phương pháp CT nhanh cho các ứng dụng nội tuyến dựa trên đánh giá được cải thiện về các phương pháp tái tạo, các phương pháp tái tạo, các phương pháp tái tạo, các phương pháp tái tạo nhiễu, thưa thớt, ít hoặc góc hạn chế. Điều này sẽ được thực hiện bằng cách giảm số lượng phép chiếu từ các hướng đã biết và bao gồm quá trình xử lý hậu kỳ nâng cao.
4. Để phát triển các phương pháp có thể theo dõi để ước tính độ không đảm bảo bằng cách sử dụng mô hình CT ảo và mô phỏng Monte‑Carlo. Năng lực đánh giá và mô phỏng hàng loạt sẽ được cải thiện. Việc xác định các tham số mô hình chính xác là cần thiết để ước lượng độ không đảm bảo đáng tin cậy và do đó điều này sẽ được thực hiện cho các CT khác nhau và nó sẽ được hệ thống hóa. Sửa chữa cho một số đồ tạo tác sẽ được phát triển. Độ không đảm bảo sẽ được ước tính bằng mô phỏng dựa trên Monte‑Carlo và được xác minh bằng cách sử dụng các tiêu chuẩn hiệu chuẩn được phát triển trong WP1.
5. Để tạo điều kiện thuận lợi cho chuỗi cung ứng đo lường (phòng thí nghiệm được công nhận, nhà sản xuất thiết bị), các tổ chức phát triển tiêu chuẩn (ví dụ: ISO TC213 WG10, Ủy ban kỹ thuật VDI‑GMA 3.33, Ủy ban kỹ thuật chụp cắt lớp vi tính trong đo lường kích thước) và tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng công nghệ và cơ sở hạ tầng đo lường được phát triển trong dự án trong dự án. người dùng cuối.

Tiến bộ vượt ra ngoài trạng thái của nghệ thuật

Dự án này dự kiến ​​sẽ mang lại lợi ích đáng kể cho ngành sản xuất tiên tiến, chẳng hạn như sản xuất đúc và bồi đắp, bằng cách giảm mức tiêu thụ nguyên vật liệu và cải thiện chất lượng sản phẩm. Dự án này sẽ mở rộng đáng kể các ứng dụng của công nghệ CT. Điều này cũng bao gồm các lĩnh vực ứng dụng mới trong công nghiệp mà kỹ thuật CT ngày nay không khả thi và sẽ cho phép ứng dụng CT trong đo lường bề mặt.

Kết quả cuối cùng của dự án dự kiến ​​sẽ được báo cáo vào tháng 5 năm 2021.