在线CT选型“八步法”

 一、技术原理：给产线装上“高速旋转的X射线相机”

1.成像物理

在线CT沿用“X射线衰减+Radon反投影”经典思路，但针对产线做了三大革新：

-高速高功率：450kV微焦点源+液态金属轴承，连续工作功率500W，寿命≥2000h；

-极速探测器：CdTe/CZT光子计数探测器，帧率≥4000fps，像素200μm×200μm，直接输出14bit数字信号，无需图像增强器；

-飞拍重建：工件匀速直线运动，源-探测器反向旋转“双旋转”架构，0.5s内完成360°投影采集，配合GPU并行重建，节拍≤3s/件。

2.重建算法

-FDK（Feldkamp）改进型：针对锥束几何优化，引入散射校正与束硬校正，金属伪影下降40%；

-AI迭代重建：U-Net+SART混合网络，投影数据降采样50%，仍保持MTF 10%8lp/mm，重建时间从30s缩短到3s；

-数字孪生校正：利用离线高剂量CT作为“金标准”，在线低剂量数据做域迁移，CNR提升6dB，剂量降低70%。

二、系统构成：一台“奔跑的CT机”

1.射线源子系统

-电压范围：80–450kV，覆盖铝件≤100mm、钢件≤50mm、钛合金≤80mm；

-微焦点≤5μm，解析0.1mm裂纹；纳焦点≤1μm，用于芯片金线检测；

-液态靶技术：射流速度≥20m/s，瞬间带走热量，功率密度提高3倍，实现“高亮高速”。

2.探测器子系统

-CdTe光子计数：能量阈值可调，直接去除散射噪声，CNR提升30%；

-拼接视野：3×4探测器阵列，单次扫描视野扩大至600mm×400mm，满足汽车电池托盘全尺寸检测；

-速度匹配：4000fps与0.5m/s线速度同步，像素运动模糊<1pixel。

3.机械运动

-环形扫描+直线进给“双轴”方案：工件直线运动，源-探测器反向旋转，无需传统转台，节拍提高5倍；

-磁悬浮直线电机：加速度2g，重复定位精度±5μm，满足±0.1mm缺陷检测精度；

-防护铅房：铅当量40mm+迷宫结构，表面剂量率<1μSv/h，满足GBZ 117-2022。

4.软件与AI

-实时重建：GPU RTX 4090×4，FP32算力82TFlops，3s内完成2k×2k×1k体素重建；

-AI缺陷识别：YoloV8-3D网络，针对气孔、夹杂、裂纹、未熔合四类缺陷，检出率≥99.5%，误报率≤0.3%；

-闭环反馈：MES接口，将缺陷坐标、体积、形貌回传至压铸机/3D打印机，实现工艺参数自适应调整。

三、选型“八步法”

1.被检材料与厚度

铝≤100mm、钢≤50mm、钛≤80mm，对应80–450kV；塑料/陶瓷≤50mm，选130kV即可。

2.缺陷类型与尺寸

气孔≥0.1mm、裂纹≥0.05mm，需微焦点≤5μm；金线偏移≥5μm，需纳焦点≤1μm。

3.节拍要求

汽车件2s/件→飞拍+GPU；医疗植入90s/件→传统转台+AI迭代重建即可。

4.视野与载重

电池托盘600mm×400mm×150mm、15kg→选拼接视野+直线电机；小齿轮φ50mm、0.5kg→单探测器+转台。

5.防爆与洁净

锂电隔膜车间需防爆Zone 2，选Ex e电机+正压通风；半导体Class 1000，选不锈钢外壳+FFU层流。

6.算法与接口

MES、PLC、OPC UA、JSON API，需确认供应商提供标准接口；AI模型需支持客户自定义缺陷训练。

7.辐射安全

产线无人化→铅房40mm即可；人工上下料→需铅玻璃观察窗+安全联锁+急停拉绳。

8.全生命周期成本

射线源寿命2000h，更换费用80万元；探测器像素损坏率>1%需整体更换；将维护费、停机损失折算进LCC模型，再决策。

从离线抽检到在线全检，从2D投影到3D断层，从人工判图到AI闭环，在线CT正在把“内部质量”这一黑箱变量，转化为可实时感知、可闭环控制、可预测维护的“透明数据”。