XTH

NIKON METROLOGY I VISION BEYOND PRECISION

Gamme XT H

Applications industrielles des rayons X et de la Tomographie Numérique

VOIR À L’INTÉRIEUR

On peut obtenir l’image interne de pièces industrielles complexes en examinant la structure interne. Ensuite il faut utiliser la Tomographie Numérique (TN) pour qualifier et quantifier toute dimension intérieure ou extérieure dans un processus sans heurts et non-destructif.

Les systèmes aux rayons X et à Tomographie Numérique offrent une excellente précision et permettent de mesurer de façon simultanée les dimensions internes et externes d’une pièce, sans destruction de la pièce. Leur capacité à donner un aperçu de la quatrième dimension - la densité de la matière, fait de ces technologies des outils indispensables au service de la qualité.

Plus de 25 ans d’expérience des rayons X et de la TNNikon Metrology se consacre aux rayons X microfocus industriels et à la TN, l’entreprise a déjà installé des milliers de systèmes d’inspection. Les spécialistes de la TN, à Tring, au Royaume-Uni, développent des systèmes complets, qui comprennent des sources microfocus aux rayons X, brevetées, des manipulateurs 5 axes de grande précision, entièrement programmables, et un logiciel pouvant réaliser rapidement l’acquisition et la reconstruction.

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LARGE GAMME D’APPLICATIONS

Mousse de céramique

Petit fossile

Moulage du réseau vasculaire

Fémur

Pale de turbinePiston

Connecteur

Bombe de mousse à raser Connecteur

Dès qu’on parle de structure interne, la technologie par rayons X et par TN est un outil efficace pour fournir des informations de valeur. Le contrôle qualité, l’analyse des ruptures et la recherche sur les matériaux, dans de nombreuses industries, exigent souvent de capturer et de mesurer, de façon détaillée, les formes géométriques internes.

• Détection des défauts et analyse des ruptures• Inspection des assemblages mécaniques complexes • Mesure dimensionnelle des composants internes • Contrôle de pièce par CAO• Recherche de pointe sur les matériaux• Analyse des structures biologiques• Archivage numérique des modèles

Automobile• Connecteurs électriques• Injecteurs• Capteurs (ex : capteur Lambda)• Rampes de lampes à LED• Petites pièces de fonderie injectées sous pression

Aéronautique• Positionnement des noyaux dans la cire des pales de turbine • Inspection des pales• Analyse des fissures dans les composants

Injection des plastiques• Composants complexes en plastique (ex : ventilateurs)• Matières souples et translucides quand on ne peut pas utiliser un

système optique ou à contact• Soudage par ultrasons de pièces en plastique

Industrie pharmaceutique/médicale• Distributeur de médicaments • Petits instruments• Petites pièces en plastique ou en composite• Structures osseuses

Recherche • Contrôle et analyse de la matière (ex : structure, porosité, défauts)• Paléontologie (ex : os, crânes, fossiles) • Géologie et science des sols• Archéologie

SOURCES RAYONS X

Les sources rayons X de Nikon Metrology sont au cœur de notre technologie. Nous les concevons et nous les fabriquons nous-mêmes depuis 1987, ce qui fait qu’à ce jour nous offrons plus de 25 années de notre savoir faire. Au cœur de l’image, le contrôle de la technologie de la source rayons X permet à Nikon Metrology de réagir rapidement au marché et de développer des solutions complètes et innovantes afin de répondre aux exigences des applications. Toutes les sources sont à tube ouvert et ont donc un faible coût d’usage. La plage de puissance va de la plus basse (160) à la plus élevée (750) en passant par la moyenne (225) kV, toutes présentant une résolution au micron.

Conçues et fabriquées en interne

Cible émettrice de 180 kVUtilisable pour les échantillons inférieurs à 10 mm, comme les petites carottes de roche ou les os, la cible émettrice fonctionne jusqu’à 180 kV afin d’atteindre une taille focale minimale de 1μm,aboutissant à une grande résolution en Tomographie Numérique.

Cibles rotatives et ultra focus de 225 kV Avec une puissance atteignant 225 kV et une taille focale minimale de 3 mm, la source microfocus 225 kV est le cœur de la gamme XT H 225 de Nikon, apportant la flexibilité nécessaire pour s’adapter aux différentes dimensions et densités rencontrées.

Nikon Metrology est la seule entreprise à produire une source microfocus 225 kV industrielle à cible tournante . Grâce à la cible tournante, le faisceau d’électrons frappe une surface mobile, et non fixe, permettant un meilleur refroidissement. C’est ce qui offre l’opportunité de mesurer plus vite les objets, ou de mesurer des objets plus denses avec une meilleure précision qu’avec le 225 kV standard.

Source 450 kV, statique ou haute brillance. C’est la seule source 450 kV microfocus du monde à offrir des performances de niveau industriel pour les petites pièces de fonderie très denses ou les pièces de fonderies de taille moyenne à grande. La précision et la résolution sont sans égales, ce qui autorise une répétabilité et une précision de 25 microns.

La source 450 kV de grande puissance délivre une puissance de 450 W en continu, sans limitation du temps de mesurage, tout en conservant la plus petite taille de point pour un scanning plus rapide par Tomographie Numérique. Elle permet de collecter des données en allant jusqu’à 5 fois plus vite ou avec une meilleure précision que la 450 kV standard, avec une durée de scan semblable.

Source 320 kV La source 320 kV est la seule source microfocus pour les échantillons trop grands ou trop denses pour la source 225 kV, tout en maintenant une petite taille focale. Idéale pour les carottes de roche et les petites pièces de fonderie, cette source est en option dans l’offre XT H 225/320 LC.

750 kV high brilliance source The world’s first 750 kV microfocus X-ray source non-destructively inspects or measures large or dense objects such as engine castings, turbine blades, large composite parts with unprecedented accuracy. It is the only 750 kV microfocus source on the market providing superior resolution and accuracy compared to traditional minifocus sources.

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Pour le contrôle qualité, l’analyse des ruptures et la recherche sur les matériaux, il est souvent indispensable de connaître les formes géométriques interne des composants. Le système d’entrée de gamme XT H 160 et le système polyvalent XT H 225 proposent une source microfocus par rayons X, un grand volume d’inspection, une grande résolution d’image et une reconstruction ultra rapide par TN. Ils couvrent une large gamme d’applications, comme l’inspection des pièces en plastique, des petites pièces moulées et des mécanismes complexes, mais aussi la recherche sur les matériaux et les spécimens naturels.

Tomographie Numérique Pour générer un volume 3D par TN, on capture des séquences d’images 2D par rayons X, pendant que l’objet tourne de 360°. Ces images sont ensuite reconstruites pour générer une représentation volumique en 3D de l’objet. En plus des surfaces extérieures, le volume reconstruit contient toutes les informations sur les surfaces intérieures et sur la structure, ainsi que les informations sur la structure du matériau. Il est possible d’aller sur n’importe quel point, quel que soit le plan, dans le volume acquis par TN. On peut donc même réaliser des mesures intérieures, avec, comme avantage supplémentaire, de pouvoir localiser les imperfections de la structure de la matière et d’identifier les erreurs d’assemblage que les méthodes traditionnelles de contrôle non destructif ne peuvent pas voir.

XT H 160 / 225

Fonctionnement aisé Quelques jours de formation suffisent pour que les utilisateurs soient opérationnels sur le système. Un assistant, pour la Tomographie Numérique, guide l’opérateur à travers le processus d’acquisition des données. Des macros personnalisables permettent d’automatiser le flux de mesure, alors qu’en collant au plus près des normes industrielles des applications de post-traitement, l’appareil rend plus aisé le processus de prise de décision.

Faible coût de possession Quelle que soit la cible choisie, le système XT H 225 utilise une source rayons X à tube ouvert, qui garantit un faible coût de possession. Le tube ouvert rayons X permet d’effectuer une maintenance locale des composants du tube, sans avoir à remplacer le tube complet. Le système XT H 225 est indépendant et rapide à installer. Aucune préparation spéciale du sol n’est à prévoir.

Flexibilité de la TN Certaines applications spécifiques demandent des images plus détaillées ou de meilleure précision. Il est possible de configurer le XT H 225, avec différents écrans plats (Varian, Perkin Elmer) ou différentes configurations de sources (cibles réfléchissantes/émettrices), afin d’adapter la résolution aux besoins du spécimen : résolution grossière pour la pièce entière et grande résolution pour une zone d’intérêt particulière. Les images sont nettes, grâce à la petite taille du point et à un écran plat à grande résolution.

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Volume d’inspection Le système XT H 225 ST est une version améliorée du système XT H 225, capable de recevoir une grande variété de matériaux et de tailles d’échantillon, et plus spécialement des échantillons trop grands et trop lourds pour les autres systèmes de la gamme. La grande enveloppe d’inspection, l’axe de pivotement et le choix de la source rayons X, allant de la cible émettrice 180 kV à la cible 225 kV à haut débit, font de ce système un outil polyvalent pour les échantillons, qu’ils soient petits et légers ou grands et lourds, dans tous les secteurs de l’industrie.

Des images stupéfiantes Il est plus facile de scanner des échantillons multi-matières ou à faible atténuation avec les écrans plats Perkin Elmer, car ces écrans offrent une plus grande plage dynamique. En scanning par Tomographie Numérique, on obtient une grande résolution des données des voxels, en prenant des écrans plats à grande résolution, avec beaucoup de pixels, pour la radiographie. La cabine ST est configurable avec des écrans Perkin 2000 x 2000 à grande résolution, dont la résolution est deux fois meilleure que celle des plus petits systèmes XT H 160 et 225.

FID motorisée Dans la cabine ST, il est possible d’amener le détecteur au plus près de la source, en le pilotant avec l’ordinateur. L’atténuation des rayons X chute à mesure que le faisceau de rayons X passe du point focal à l’imageur. Une FID (Distance du point focal à l’imageur) plus petite signifie que le flux de rayons X augmente et qu’avec une exposition plus courte de l’imageur, le temps de scan est réduit. D’un autre côté, une FID plus courte peut donner des images plus lumineuses quand on utilise des rayons à faible énergie. Les deux phénomènes sont avantageux quand le fort grossissement n’est pas un facteur limitant.

Avec les systèmes par Tomographie Numérique de Nikon Metrology, vous pouvez• Vérifier les structures internes complexes• Isoler et inspecter des composants intégrés• Mesurer les dimensions internes sans avoir à découper l’échantillon• Détecter et mesurer automatiquement les vides/les volumes intérieurs • Révéler facilement les surfaces intérieures et extérieures • Réduire le temps d’inspection total • Réduire le nombre d’itérations pour faire un réglage fin des paramètre de

(pré-)production6

Le XT H 225 ST est un système de Tomographie Numérique convenant idéalement à une grande variété de matériaux et de tailles d’échantillon, et plus spécialement aux échantillons trop grands et trop lourds pour les autres systèmes de la gamme. Le système possède trois sources interchangeables : la cible à réflexion 225 kV, la cible à transmisson 180 kV et la cible rotative 225 kV. Combiné à une grande variété de détecteurs à écran plat, parmi lesquels il suffit de choisir, le système ST se propose comme un outil flexible pour les laboratoires qualité, la production et les départements de recherche.

XT H 225 ST

Le premier microfocus 320 kV Nikon Metrology explore un nouveau domaine, dans la micro Tomographie Numérique, en ajoutant des sources microfocus aux rayons X plus puissantes à son offre de solutions. Le XT H 320 propose une source microfocus rayons X plus puissante, capable de réaliser des inspections extrêmement précises d’objets industriels denses. La volumineuse cabine, de plain-pied, accessible par une grande porte, peut recevoir des échantillons bien plus gros que la cabine, plus petite, du XT H 225, la masse d’un échantillon pouvant atteindre plus de 100 kg .

Des spécimens plus gros et plus denses La plupart des fournisseurs de systèmes ne proposent que des sources microfocus allant jusqu’à 225 kV, tandis que les sources les plus puissantes de leurs gammes sont mini-focus. Avec des échantillons plus gros, on a souvent besoin d’une puissance de pénétration plus importante et c’est là qu’arrive Nikon Metrology, avec son exceptionnelle source microfocus 320 kV. Comme l’ordre de grandeur de la focalisation des rayons X de ces sources est plus fine que celui des sources mini-focus, les utilisateurs bénéficient d’une résolution et d’une précision supérieures, et peuvent mesurer une plus grande variété de pièces.

Piston

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XT H 320

Le XT H 320 est un système à grande cabine pour le scanning et la métrologie par Tomographie Numérique rayons X des gros composants. Le système se compose d’une source microfocus de 320 kV, délivrant une puissance pouvant atteindre 320 W.

On utilise un écran plat à grande résolution pour prendre des images de grande qualité de l’échantillon. Le logiciel Inspect-X permet de commander le système. Il permet d’effectuer de façon simple et aisée la collecte des données de la Tomographie Numérique et de configurer les mesures. Le système peut générer des données de type volume3D visualisables par les logiciels de visualisation du marché.

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Source microfocus 450 kVLa source 450 kV brevetée est la seule source microfocus rayons X au monde possédant cette énergie. Elle permet une répétabilité et une précision de 25 microns. Comme la focalisation de cette source microfocus est considérablement plus faible que celle des sources mini-focus existantes, le niveau de détail que cette source peut capturer est incomparable. Avec cette source plus puissante, la 450 kV peut maintenant collecter le même niveau de détail cinq fois plus vite ou avec une précision meilleure que le scan d’une 450 kV standard, pendant le même temps.

Une technologie CLDA exceptionnelleQuand les rayons X heurtent un objet, ils sont absorbés, mais également dispersés. La dispersion est un phénomène non désiré qui s’aggrave avec la densité de la pièce. La dispersion venant de tous les points de la pièce réduit la sensibilité du contraste de l’image, comme cela se voit sur les images affichées par l’écran plat. Nikon Metrology a développé un faisceau linéaire courbe de diodes (CDLA) breveté, qui optimise la collecte des rayons X traversant la pièce, sans capturer les rayons X dispersés et indésirables. En évitant la pollution de l’image et la réduction de contraste associée, le faisceau CDLA permet de réaliser des images d’une netteté et d’un contraste stupéfiants. Le faisceau linéaire de diodes est courbe afin d’améliorer la qualité de l’image en gardant constante la longueur de la trajectoire des rayons X vers les récepteurs à diodes, par comparaison avec les faisceaux droits. Cela permet d’utiliser des cristaux plus longs pour renforcer la sensibilité aux rayons X et améliorer ainsi le rapport signal/bruit.

Le système XT H 450 offre la puissance nécessaire à la source pour lui permettre de pénétrer les pièces très denses et de générer un volume sans dispersion, en Tomographie Numérique, avec une

précision du micron. Au cœur de cet équipement puissant on trouve une source microfocus de 450 kV,

qui fournit, avec une puissance atteignant 450 W, une résolution et une précision supérieures, tout en fournissant une puissance suffisante aux rayons afin qu’ils puissent pénétrer les spécimens denses. Le système est disponible avec un écran plat (en vision 3D) ou avec un détecteur à faisceau CLDA breveté (en vision 2D) qui optimise la collecte des rayons X sans capturer les rayons X réfractés indésirables.

XT H 450

Manipulateur à grande capacitéEchantillons jusqu’à 100 kg

Faible coût de possessionSource à tube ouvert nécessitant une maintenance

Inspection des pièces mouléesIl faut des sources microfocus de cette énergie pour réaliser une inspection très précise des pièces industrielles denses, comme les grosses pièces de fonderie. Le XT H 450 3D est conçu offrir à l’industrie une solution performante de scanning des grandes pièces, où la dispersion n’est pas un facteur limitant, comme les grosses pièces de fonderie peu denses. Pour les pièces plus

denses, avec dispersion, le XT H 450 peut construire un volume 3D en combinant des tranches de CDLA 2D par TN.

Inspection des plaes de turbineUne source de 450 kV, combinée à un faisceau CLDA est l’idéal pour l’inspection radiographique et l’inspection par TN, ainsi que pour la métrologie des pales de turbine en alliage, de petite taille et de taille moyenne. Un tel système rayons X a une source suffisamment puissante pour pénétrer la pièce et générer un volume par TN, sans dispersion.

Dans un environnement de production, le système acquiert automatiquement les données, reconstruit par TN à grande vitesse et fait une inspection, de type pièce bonne/mauvaise, pour chaque pièce inspectée. Les fabricants de pales peuvent réaliser une inspection détaillée, par TN, des pales de turbine (ex : l’épaisseur des parois) pour optimiser les économies de carburant des réacteurs).

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Enceinte de protectionAucun risque d’exposition aux radiations

Ecran plat et CLDAEcran plat ou CLDA, ou même les deux, pour s’adapter à l’application

Single 30” or dual 22” monitorsImage plein écran et commandes du logiciel

Grande porte d’accèsCabine de plain-pied accessible en passant par une grande porte à pilotage pneumatique

Nikon Metrology 450 kVLa seule source microfocus aux rayons X de 450 kV au monde, maintenant disponible en version puissante

Inspection par micro-TN des matériaux densesQuand aucun appareil de série, par rayons X ou par TN, ne convient à vos besoins, Nikon Metrology peut développer un système spécifique. Les

spécialistes de la TN, chez Nikon Metrology, maîtrisent la construction de systèmes complets, configurés avec une cabine d’inspection, un manipulateur, des détecteurs, un logiciel, etc. spécifiques au client.

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FACILE A UTILISER• ‘Assistant TN’/’Flux de travail guidé’ pour des courbes

d’apprentissage aisées et un processus par TN simplifié• L’automatisation à base de macro ne nécessite aucune

qualification en programmation• ‘Fast Re-scan’ : acquisition rapide d’un profil déjà scanné

PRODUCTIVITE MAXIMALE• TN par lot pour mesurer un ensemble d’échantillons• Procédure dédiée pour mesurer des échantillons hauts• ‘Time Delay CT’ permet de définir une temporisation entre les scans,

afin d’analyser les changements survenant au cours du temps sur les matières organiques ou de contrôler les effets consécutifs à l’application de différentes pressions sur un échantillon donné

• Inter Process Communications (IPC) permet de personnaliser le contrôle du système et l’automatisation des tâches complexes, y compris les macros Volume Graphics

TRAITEMENT PUISSANT • L’algorithme de reconstruction industriel, sur simple PC, le plus

rapide du monde• Calcul automatique de la correction du durcissement de faisceau

sur échantillons mono-matériaux• Reconstruction par TN automatisée

GESTION DES DONNEES • Archivage des profils obtenus par TN, dans une bibliothèque interne

pour charger rapidement des scans• Formats de différents volume et piles de TIFF• Association des méta-données (marqueurs des informations) avec le

profil par TN• Outil de rapport et sortie en HTML et CSV

INSPECTION PAR RAYONS X EN TEMPS REEL• Joystick intuitif pour un positionnement interactif de la pièce• Acquisition ultra rapide des scans par rayons X• Mesure à l’écran et annotations

LOGICIEL INTELLIGENT

Ce logiciel interactif et convivial est essentiel pour évaluer la structure interne et complexe des échantillons et pour réaliser une inspection précise. Inspect-X vous aide à acquérir des images aux rayons X et à reconstruire, avec plus d’efficacité, des volumes par TN. Développé pour fluidifier le processus de mesure par TN, ce logiciel réalise des inspections internes en quelques minutes, alors qu’il fallait des heures, voire même des jours.

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ANALYSE/RENFORCEMENT DE L’IMAGE• Reconstruction précise à partir des données d’un volume 3D, sur un PC ordinaire• Reconstruction complète de la pièce pour une analyse générale• Reconstruction détaillée pour l’analyse de régions intéressantes spécifiques • Création de tranches par TN, sur place

ANALYSE PAR TN HORS LIGNE• Analyse hors ligne sur un poste de visualisation dédié• Comparaison avec la CAO des surfaces externes et internes (en option)• Ajustement des formes géométriques dans des entités internes en 3D (en option)

ACCENT MIS SUR LA PRODUCTIVITE

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SPECIFICATIONS

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NIKON MALAYSIA SDN. BHD.Tel.: +60 3 7809 3609

NIKON INSTRUMENTS KOREA CO. LTD.Tel.: +82 2 2186 8400

XT H

160

XT H

225

XT H

225

ST

XT H

320

XT H

450

Cust

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Microfocus source kV maxi Max. power Focal spot size

160 kV Xi, Cible à réflexion 160 kV 60 W 3 µm up to 7 W 60 µm at 60 W ● ●

160 kV Cible à réflexion 160 kV 225 W 3 µm up to 7 W 225 µm at 225 W ● ●

180 kV Cible à transmission 180 kV 20 W 1 µm up to 3 W 10 µm at 10 W ● ● ●

225 kV Cible à réflexion 225 kV 225 W 3 µm up to 7 W 225 µm at 225 W ● ● ● ●

225 kV Cible rotative en option 225 kV 450 W 10 µm up to 30 W 113 µm at 450 W ● ● ●



450 kV High brilliance source 450 kV 450 W 80 µm up to 200 W 113 µm at 450 W ● ●

750 kV with integrated generator 750 kV 750 W 30 µm up to 70 W 190 µm at 750 W ●

Détecteurs # Bits Active pixels Pixel SizeMax. frame rate

at 1x1 binningMax. frame rate

at 2x2 binning

Varian 1313 14-bit 1000 x 1000 127 µm 10 fps 30 fps ● ●

Varian 2520 14-bit 1900 x 1516 127 µm 7.5 fps 15 fps ● ● ● ● (1)

●

Varian 4030 14-bit 2300 x 3200 127 µm 3 fps 7 fps ● ● ●

Perkin Elmer 0820 16-bit 1000 x 1000 200 µm 7.5 fps 15 fps ● ● ● ● ●

Perkin Elmer 1620 16-bit 2000 x 2000 200 µm 3.75 fps 7.5 fps ● ● ● ●

Perkin Elmer 1621 EHS 16-bit 2000 x 2000 200 µm 15 fps 30 fps ● ● ● ●

Nikon Metrology CLDA 16-bit 2000 415 µm 50 fps ● ●

Combination PE162x & CLDA Configuration with both Flat panel and Curved Linear Diode Array detector ● ●

XT H 160 XT H 225 XT H 225 ST XT H 320 XT H 450

Manipulateur

# Axes 5 5 5 4 (optional 5th axis)

4 (optional 5th axis)

Courses des axes (X) 185 mm(Y) 250 mm(Z) 700 mm(Tilt) +/- 30°

(Rotate) n*360°

(X) 185 mm(Y) 250 mm(Z) 700 mm(Tilt) +/- 30°

(Rotate) n*360°

(X) 450 mm(Y) 350 mm(Z) 750 mm(Tilt) +/- 30

(Rotate) n*360°

(X) 510 mm(Y) 610 mm(Z) 800 mm

(Rotate) n*360°

(X) 400 mm(Y) 600 mm(Z) 600 mm

(Rotate) n*360°

Masse maxi de l’échantillon 15 kg 15 kg 50 kg 100 kg 100 kg

Spécifications générales

Dimensions cabine (LxlxH) 1,830 mm x 875 mm x 1,987 mm

1,830 mm x 875 mm x 1,987 mm

2,414 mm x 1,275 mm x 2,202 mm

2,695 mm x 1,828 mm x 2,249 mm

3,613 mm x 1,828 mm x 2,249 mm

Poids 2,400 kg 2,400 kg 4,200 kg 8,000 kg 14,000 kg

Sécurité Tous les systèmes are manufactured to IRR99

Pilotage Tous les systèmes are controlled by Nikon Metrology’s in-house Inspect-X software

(1) only with 225 kV source ● Basic configuration ● Alternative configuration

Documents

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