工业CT行业市场分析

工业CT行业市场分析行业概述1、工业CT的概念工业CT是指应用于工业中的核成像技术。其基本原理是依据辐射在被检测物体中的减弱和吸收特性。同物质对辐射的吸收本领与物质性质有关。所以，利用放射性核素或其他辐射源发射出的、具有一定能量和强度的X射线或γ射线，在被检测物体中的衰减规律及分布情况，就有可能由探测器阵列获得物体内部的详细信息，最后用计算机信息处理和图像重建技术，以图像形式显示出来。工业CT是工业用计算机断层成像技术的简称，它能在对检测物体无损伤条件下，以二维断层图像或三维立体图像的形式，清晰、准确、直观地展示被检测物体的内部结构、组成、材质及缺损状况，被誉为当今最佳无损检测和无损评估技术。工业CT技术涉及了核物理学、微电子学、光电子技术、仪器仪表、精密机械与控制、计算机图像处理与模式识别等多学科领域，是一个技术密集型的高科技产品。工业CT系统的优势：（1）准确定位，图像更易识别常规射线检测技术主要是把三维物体投影到二维平面上，容易造成图像信息的叠加，如果想要获得图像上的信息，没有经验的话，对目标进行准确定位和定量测量非常困难。工业CT在对工件进行检测的时候，能够给出二维或者三维的图像，需要测量的目标不会受到周围细节特征的遮挡，所得到的图像非常容易进行识别。从图像上能直接获得目标特征的具体空间位置，形状以及尺寸信息。（2）密度分辨能力更高工业CT具有突出的密度分辨能力，高质量的CT图像密度分辨率甚至可达到0.3%，跟常规无损检测技术相比，至少要高一个数量级。（3）动态响应范围高采用高性能探测器的工业CT，探测器的动态响应范围可达106以上，远高于胶片和图像增强器。（4）图像更易于存储、传输、分析和处理由于工业CT图像直观，图像灰度与工件的材料、几何结构、组分及密度特性相对应，不仅能得到缺陷的形状、位置及尺寸等信息，结合密度分析技术，还可以确定缺陷的性质，使长期以来困扰无损检测人员的缺陷空间定位、深度定量及综合定性问题有了更直接的解决途径。2、工业CT技术发展历程工业CT机一般由射线源、机械扫描系统、探测器系统、计算机系统和屏蔽设施等部分组成。射线源提供CT扫描成像的能量线束用以穿透试件，根据射线在试件内的衰减情况实现以各点的衰减系数表征的CT图像重建。与射线源紧密相关的前直准器用以将射线源发出的锥形射线束处理成扇形射束。后直准器用以屏蔽散射信号，改进接收数据质量。射线源常用X射线机和直线加速器，统称电子辐射发生器。第一代CT，使用单源（一条射线）单探测器系统，系统相对于被检物作平行步进式移动扫描以获得N个投影值（I），被检物则按M个分度作旋转运动。这种扫描方式被检物仅需转动180度即可。第一代CT机结构简单、成本低、图像清晰，但检测效率低，在工业CT中则很少采用。第二代CT，是在第一代CT基础上发展起来的。使用单源小角度扇形射线束多探头。射线扇形束角小、探测器数目少，因此扇束不能全包容被检物断层，其扫描运动除被检物需作M个分度旋转外，射线扇束与探测器阵列架一道相对于被检物还需作平移运动，直至全部覆盖被检物，求得所需的成像数据为止。第三代CT，它是单射线源，具有大扇角、宽扇束、全包容被检断面的扫描方式。对应宽扇束有N个探测器，保证一次分度取得N个投影计数和I值，被检物仅作M个分度旋转运动。因此，第三代CT运动单一、好控制、效率高，理论上被检物只需旋转一周即可检测一个断面。第四代CT，也是一种大扇角全包容，只有旋转运动的扫描方式，但它有相当多的探测器形成固定圆环，仅由辐射源转动实现扫描。其特点是扫描速度快、成本高。第五代CT，是一种多源多探测器，用于实时检测与生产控制系统，图中是一种钢管生产在线检测与控制壁厚的CT系统。源与探测器按120度分布，工件与源到探测器间不作相对转动，仅有管子沿轴向的快速分层运动。图表2：CT技术发展历程图上述五种CT扫描方式，在ICT机中用得最普遍的是第二代与第三代扫描，其中尤以第三代扫描方式用得最多。这是因为它运动单一，易于控制，适合于被检物回转直径不太大的中小型产品的检测，且具有成本低，检测效率高等优点。3、工业CT发展历史CT技术最开始在20世纪70年代应用、发展于医学领域，形成了著名的医学CT技术。后来美国率先将其引用到航天、汽车及其他工业部门对其进行检测分析取得了很大的成效并形成了新的CT技术——工业CT技术，其重要作用被评为无损检测技术领域的重大技术突破。1983年，美国顺利地研制出了世界上第一台工业CT，因工业CT技术的应用在参数分析、失效性研究、工艺改进等方面的作用几乎影响着遍及所有产业领域，对航空航天、军工部队和制造业等显得更为迫切。重庆大学ICT中心作为国内工业CT技术的先行者，在1993年成功研制出我国首台可供实用的射线实用型二维工业CT机XN-1300，填补了我国射线工业CT技术的空白，极大地推动了我国工业CT技术的发展，后来陆续研发出了低能X射线工业CT系统CD-300BX型工业CT机和高能X射线工业CT系统CD-650BX，并在2016年推出了全世界最先进的纳米级工业CT机CD-5BXA/n和微米级工业CT机CD-130BX/μ。另外，清华大学、中北大学、首都师范大学、北京航空航天大学、中国航空工业集团公司北京航空材料研究院、国家X射线数字化成像仪器中心、北京自动化所等都在积极开展国内外先进工业CT理论的研究工作与性价比较高的工业CT样机开发，为国防工业无损检测和新品研制发挥了重要作用。经过了几十年的技术沉淀，我国工业CT技术已经拥有了自主知识产权，打破了与美国等发达国家相距甚远的壁垒，工业CT技术也已成为我国航空航天、军事工业、制造业、新材料等多个领域不可或缺的重要的技术支撑。当前，我国市场上工业CT的主要进口厂商有：YXLON、ZEISS、GEPhoenix、NIKON、Bruker、岛津等；国内厂商主要有：三英精密、固鸿科技、真测科技、丹东奥龙、日联科技等。（1）天津三英精密仪器股份有限公司天津三英精密仪器股份有限公司成立于2013年，是一家专业从事X射线CT检测装备研发和制造的国家高新技术企业，拥有自主核心技术，现已发展为国内X射线CT产品种类齐全的解决方案提供商。公司产品涵盖X射线三维显微镜、显微CT、工业CT、计量CT、平面CT、卧式CT、X射线在线检测设备和移动车载CT检测中心等。（2）北京固鸿科技有限公司北京固鸿科技有限公司是一家源于清华大学，集设计开发、生产制造、销售和服务于一体的高新技术企业。主要产品类型为低能工业CT（160Kv-600Kv），高能工业CT（1MeV-15MeV），电子直线加速器（0.95MeV-15MeV），车载式CT及射线照相无损检测系统等。自2005年成立以来，公司已经为全球客户提供了近100套的定制化射线类无损检测设备。（3）重庆真测科技股份有限公司重庆真测科技股份有限公司是在国家发改有关部门“高精度工业CT无损检测系统高技术产业化示范工程”项目的支撑下，以ICT研究中心为技术依托，并由ICT研究中心技术团队、资产经营管理公司、科技企业集团等联合投资组建的专业从事工业CT/DR无损检测系统开发设计、生产制造、销售和服务的高新技术企业。（4）丹东奥龙射线仪器集团有限公司丹东奥龙射线仪器集团有限公司是X射线探伤仪器、射线分析仪器、材料试验机及超声清洗设备研发、生产和销售为一体的企业集团。旗下拥有：丹东奥龙射线仪器集团有限公司、上海奥龙星迪检测设备有限公司、深圳奥龙沐衡科技有限公司、丹东奥龙电子仪器有限公司、丹东奥龙检测技术服务有限公司、丹东奥龙中科传感技术有限公司。（5）日联科技日联科技成立于2002年，始于深圳，是一家专业从事X射线技术研究和X射线智能检测装备研发、制造的高新技术企业。在无锡新区自建4万多平米的现代化工厂和研发中心，并在深圳和重庆建立大型制造工厂，在西安设立软件公司，并于北京、沈阳、天津、西安、青岛、武汉、成都、宁波、厦门、乌鲁木齐等地设有销售及服务处。无锡日联主要开拓公共安全、电子半导体行业X射线检测装备，以及X射线源核心技术研发与生产；深圳日联主要开拓锂电新能源X射线在线检测装备，食品、鞋业、箱包X射线异物检测机，X射线线阵扫描成像系统的研发与生产；重庆日联主要开拓金属压铸件、轮胎轮毂、管道及压力容器行业X射线无损探伤设备。4、工业CT运行现状工业CT具有突出的密度分辨能力，开启/关闭内部组件密度扫描、按密度值进行颜色编码以及测量等功能。高质量的CT图像密度分辨力可达0.1%甚至更高。可以在装配的状况下对物体进行测量，可以用来进行装配件的失效分析，跟踪工业产品制造环节的质量控制及公差评定等；通过按密度值进行颜色深浅编码，并层层解析二维断面，可以很容易地检测以前隐藏在组件中的零部件，发现配合缺陷和作用部位。一现在通过工业CT设备扫描得到3D数位资料，直接在计算机上实现透视图和任意截面的检查，就可以精准测量尺寸，进行失效模式分析判断。无损探伤工业智能三维CT电脑断层扫描测量设备全尺寸测量，内部结构无损探伤，三维结构重组后任意点剖切测量、监测等。它能在对检测物体无损探伤条件下，以二维断层图像或三维立体图像的形式，清晰、准确、直观地展示被检测物体内部的结构、组成、材质的缺损状况，被誉为当今最佳无损检测、无损评估，失效分析技术。行业市场全球经济形势持续低迷，世界各国纷纷意识到实体经济尤其是制造业在创造就业、拉动增长等方面的重要作用。欧美等发达国家为抢占世界经济和科技发展的先机，纷纷推行相应战略。智能制造技术已成为世界制造业发展的客观趋势，世界上主要工业发达国家正在大力推广和应用。随着制造业转暖和工业智造发展，全球工业CT市场应用规模2021E年可达812亿元。图表3：2011-2021E年全球工业CT市场应用规模现状分析（单位：亿元）当前，中国工业CT企业的规模结构仍不尽合理，产业集中度低，中、小型企业仍占较大比例。企业生产能力分散、规模小、效益低。而工业CT产业新产品研发能力薄弱，国内工业CT产品主要集中在中低端市场，产品技术含量低，尤其是高端技术产品缺乏、主要依赖进口；但低端产品同质化比较严重，出现产能过剩局面。图表4:2011-2021E年中国工业CT行业总产量现状分析（单位：台）同时，由于中国工业CT产业起步较晚，各方面发展尚不完善。与国际品牌工业CT品牌企业相比，产品在设计理念、生产工艺、原材料选择和生产设备配置上仍存在较大差距。因此，“十三五”期间中国工业CT相关企业必须正视工业CT本土企业与国外企业间的差距，包括基础技术、创新能力、推广能力和服务能力等。应该让用户需求和工业CT企业成为创新主导，龙头企业应在技术应用领域做好带头示范作用。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出：“健全产业基础支撑体系，在重点领域布局一批国家制造业创新中心，完善国家质量基础设施，建设生产应用示范平台和标准计量、认证认可、检验检测、试验验证等产业技术基础公共服务平台，完善技术、工艺等工业基础数据库。”。工业CT检测技术将大放异彩，适用新能源、汽车、航空航天、电子、机械制造等领域。由于CT需要采集大量的数据，如果同时要求其具有较高的分辨率，其扫描时间较长，往往仅能用于产品的抽检。与产线紧密结合的快速、自动、智能的工业CT将是未来发展的重要方向。众多行业的不同需求，无疑为工业CT厂商提出了巨大的挑战。目前，我国已经实现工业CT自主研发生产，为我国制造业高端化发展奠定了坚实基础。工业CT应用领域还在不断拓宽，由于属于高技术含量产品，工业CT价格较高，现阶段在我国市场中普及率较低，其未来增长空间较大。行业发展趋势工业CT现有X射线断层扫描（XCT）、康普顿散射断层扫描（CST）、穆斯堡尔效应断层扫描（MCT）等。主要应用于工业在线过程的实时检测和大型工业部件的探查。工业CT与传统的X射线探伤和超声波探伤相比，具有空间分辨率高、无损检测、速度快等特点，因而在工业产品的检测中具有其他方法无可取代的作用。在实时检测方面，可用于在线检测热轧无缝钢管中的气孔、划痕、裂缝、分层等各种缺陷，同时给出钢管的壁厚、同心度、单位长度的重量等；亦可用于发电设备的实时检测。在大型部件检测方面，特别适用于火箭、核燃料元件、弹药、飞机发动机等的无损检测。“十三五”期间中国工业CT相关企业必须正视工业ct本土企业与国外企业间的差距，包括基础技术、创新能力、推广能力和服务能力等。应该让用户需求和工业CT企业成为创新主导，龙头企业应在技术应用领域做好带头示范作用。大型工业CT的主要技术指标大约为待测物体直径1—2.5米，有效扫描高度2—8米，最大承重可达数十吨，空间分辨率为1线对/毫米，密度分辨率0.5%，裂纹分辨0.05毫米×15毫米，扫描时间每层3分钟，图像重建时间6秒，工作台平移空位精度0.02毫米，工作台旋转空位精度10角秒。所用的辐射装置可用X射线机、加速器，亦可用60Co、137Cs或192Ir的γ射线源。近年来，随着计算机科学的进步及探测器技术的发展，工业CT的性能逐年提高，目前工业CT作为一种实用化的无损检测手段，正逐渐从满足一般工业应用的低能工业CT，向满足大型复杂结构件