Рентгеновская компьютерная томография для промышленного применения



Скачать 74.91 Kb.
Pdf просмотр
Дата14.02.2017
Размер74.91 Kb.
Просмотров211
Скачиваний0

#1 / 2012
MEGATECH НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОМЫШЛЕННОЙ ДИАГНОСТИКЕ И БЕЗОПАСНОСТИ
36
РАЗРАБОТКИ
⇢РЕНТГЕНОВСКИЙ КОНТРОЛЬ
РЕНТГЕНОВСКАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ
ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ
На протяжении последних 10 лет технологии микрофо- кусной рентгеноскопии и компьютерной томографии быстро развивались и получили статус метрологичес- ких в различных областях, в том числе: автомобиль- ной, энергетической, аэрокосмической, медицинской, металлообрабатывающей и многих других. Промыш- ленные рентгеновские системы компьютерной томог- рафии обеспечивают высокую точность и возможность измерения внутренних и внешних габаритов исследу- емого образца без его разрушения, позволяя при этом получать сведения о плотности. Как показывает прак- тика, именно такие технологии необходимы современ- ному производству в качестве инструментов исследо- вания и контроля.
Тема статьи:
В статье рассказывается об оборудовании промышленной микрофокус- ной рентгеноскопии и компьютерной томографии производства компа- нии Nikon Metrology. Данные системы предназначены для неразрушаю- щего контроля и измерения крупных промышленных объектов.
которое отвечает конкретным требованиям Заказчиков и соответс- твует всем требованиям международного стандарта качества ISO
9001:2008.
«Совтест АТЕ» имеет собственную сервисную службу, позволяющую обеспечивать эффективную работу поставляемого оборудования. Вы- сокая квалификация сервисных инженеров подтверждается серти- фикатами производителей оборудования, на территории которых они проходят регулярное обучение.
Инжиниринговая компания «Совтест АТЕ» уже более 20 лет успешно работает в электронной и электротехнической промышленности, пред- лагая комплексные решения по оснащению производств Заказчиков современным тестовым, испытательным, технологическим и другими видами оборудования.
Являясь официальным представителем мировых лидеров электронной индустрии, «Совтест АТЕ» известен и как самостоятельный произво- дитель. Компания изготавливает изделия микроэлектроники по раз- личным технологиям, а также оборудование собственной разработки,
3 305000, г. Курск, ул. Володарского, 49 «А»
0 8 800 200 54 17 (единый бесплатный номер) 2+7 (4712) 56 35 50
ООО «СОВТЕСТ АТЕ»
http://www.sovtest.ru e-mail: info@sovtest.ru
И.И. Рыков, руководитель Службы тестового оборудования
ООО «Совтест АТЕ», rigor@sovtest.ru
А.В. Алексейчик,
начальник Отдела неразрушающего контроля
ООО «Совтест АТЕ», aoi@sovtest.ru
Контроль качества является неотъемлемой частью
производственного процесса в любой промышленной
сфере, ведь именно качество – важнейший критерий
надежности изделия, а, значит, его безопасности
и безотказной работы. Несмотря на широкое
разнообразие известных методов, исследование
крупных объектов (например, из металлургической,
аэрокосмической, автомобильной отраслей) до
сих пор оставалось достаточно проблематичным,
так как габариты изделий зачастую не позволяли
проводить необходимые операции, не нарушая их
целостность. Решение пришло с открытием таких
технологий, как рентгеноскопия и компьютерная
томография.

РАЗРАБОТКИ / РЕНТГЕНОВСКИЙ КОНТРОЛЬ
37
Рис. 1. Увеличение изображения Рис. 2. Технология КТ
Технология рентгеноскопии
Принцип рентгеноскопии достаточно прост. Исследуе- мый объект помещается на вращающийся стол между источником рентгеновского излучения и детектором
(приёмником). Микрофокусный источник генерирует излучение и посылает рентгеновские лучи через дан- ный образец. Цифровой плоскопанельный детектор фиксирует проекцию исследуемого образца, сформиро- ванную рентгеновскими лучами, прошедшими через него. Различные оттенки серого на полученном сним- ке зависят от плотности материала и его геометрии.
Более толстые и плотные вещества, такие как железо, медь, свинец получаются темнее, чем более тонкие и лёгкие материалы – пластик, бумага, воздух.
Компьютерная томография (КТ)
Для создания 3D-модели необходим ряд последова- тельных снимков, выполненных при вращении объек- та на 360 градусов. Затем изображения проходят через специальный алгоритм (реконструкцию) программно- го обеспечения, которое создаёт трёхмерную модель образца. Помимо наружной поверхности образца, мо- дель отображает и внутренние элементы исследуемого объекта в соответствии с их плотностью. Возможность
«перемещения» сквозь 3D-модель позволяет проводить анализ, внутренние измерения, выявлять дефекты и структурные несовершенства материалов (рис. 2).
Компания Nikon Metrology (является частью корпорации Nikon (Япония) и специализируется на производстве мет- рологического оборудования и оборудования для неразрушающего контроля) на протяжении нескольких лет ведет активную работу в сфере промышленной микрофокусной рентгеноскопии и компьютерной томографии. В резуль- тате был создан целый парк оборудования, включающий в себя несколько сотен систем контроля, выполненных с использованием собственных рентгеновских источников, манипуляторов и программного обеспечения. Сегодня данные системы пользуются огромным спросом на потребительском рынке: коммерческие фирмы и научно-иссле- довательские организации по всему миру приобретают рентгеновские установки компьютерной томографии Nikon, размер которых варьируется от самых маленьких кабинетов до 50-тонных инспекционных комнат.
Подобная востребованность стала возможна не только благодаря известному качеству и надежности продук- ции, выпускаемой под брендом Nikon, но также ввиду высокой эффективности систем.

#1 / 2012
MEGATECH НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОМЫШЛЕННОЙ ДИАГНОСТИКЕ И БЕЗОПАСНОСТИ
38
Многоцелевое применение
Традиционно рентгеноскопия применяется для ручно- го или автоматизированного визуального контроля, КТ
– для углубленного анализа, научных исследований и поиска причин дефекта. Данные технологии позволяют выполнять следующие операции:

Анализ дефектов

Анализ пористости

Инспекция качества сборки

Исследование повреждений

Проверка материалов образца

Пространственная метрология

Обратное проектирование

Сравнение геометрии
Абсолютная точность в измерении размеров объекта
(Система MCT 225 Metrology CT)
Промышленный рентгеновский томограф MCT 225
Metrology CT является новейшей разработкой специа- листов Nikon в области неразрушающего контроля. 50 лет опыта работы в сфере контрольно-измерительных технологий, 25 – в компьютерной томографии позво- лили создать решение, гарантирующее абсолютную точность измерения внешних и внутренних размеров образца.
Так, точность измерения MCT 225 Metrology CT составляет 9+L/50 мкм (L-диаметр образца) в соответс- твии со стандартом VDI/VDE 2630. Для систем преды- дущего поколения данный показатель является недо- стижимым. При этом рентгеновский томограф MCT
225 Metrology CT имеет ряд дополнительных возмож- ностей, обеспечивающих высокий уровень проводимых операций. Среди них – исследование томографических срезов, сравнение полученных результатов с CAD-дан- ными, система описания номинальных геометричес- ких размеров и допустимых отклонений от них и др.
Всесторонняя рентгеноскопия и компьютерная томография
(Системы серии XT H 160 и XT H 225)
Детальные данные об особенностях сборки, внутрен- них компонентах и их измерение часто жизненно не- обходимы для контроля качества, анализа неисправ- ностей и исследования материалов. Для решения дан- ных задач специалистами Nikon были разработаны системы начального уровня серии XT H 160 и много- функциональные системы серии XT H 225, оснащен- ные микрофокусным источником рентгеновского из- лучения, имеющие большое внутреннее пространство, высокое разрешение снимков и возможность сверхбыс- трой реконструкции. Данные системы охватывают ши-
Рис. 3. Компьютерная томография и анализ компонентов дизельного инжектора
Рис. 5. Промышленный рентгеновский томограф XT H 225
Рис. 4. Промышленный рентгеновский томограф MCT 225 Metrology CT

РАЗРАБОТКИ / РЕНТГЕНОВСКИЙ КОНТРОЛЬ
39
рокий спектр приложений, включая инспекцию малых отливок, пластиковых деталей и сложных механизмов, а также изучение различных материалов и естествен- ных образцов.
Основу промышленного рентгеновского томог- рафа XT H 225 составляет 225 кВ микрофокусный ис- точник рентгеновского излучения – собственная раз- работка специалистов Nikon. Особое внимание стоит уделить комбинации рентгеновской трубки и мишени, поскольку именно они оказывают огромное влияние на точность и производительность системы. Микрофокус- ный источник оснащён по умолчанию мишенью отра- жательного типа с 3-х микронным фокальным пятном.
Опция установки мишени «на просвет» даёт фокальное пятно меньшего размера и возможность большего уве- личения. Независимо от выбранного типа мишени, система XT H 225 использует открытую рентгеновскую трубку, которая имеет гораздо меньшую стоимость, чем трубки закрытого типа. В свою очередь, система
XT H 225 ST оснащена большим кабинетом для инспек- ции, а система XT H 225 LC – это целая комната, имею- щая отдельный вход. Компания Nikon Metrology пред- лагает широкий выбор конфигураций в зависимости от поставленных задач.
В числе достоинств данных систем:
1. Великолепное качество получаемых изображений – фокальное пятно малого размера и плоскопанель- ный детектор высокого разрешения создают чёткое изображение.
2. Высокий уровень производительности – вся систе- ма оптимизирована под визуализацию в режиме ре- ального времени и обработку данных, программное обеспечение для реконструкции устанавливается на отдельный мощный ПК, поставляемый с системой.
3. Легкость в эксплуатации – дополнительная ось на- клона помогает более быстро изучать внутреннюю структуру образцов; встроенный мастер КТ упроща- ет процесс создания 3D-моделей.
На сегодняшний день Nikon Metrology – единс- твенная компания, производящая 225 кВ источники рентген-излучения с поворотной мишенью. При ис- пользовании вращающейся мишени пучок электро- нов попадает на движущуюся поверхность, которая обеспечивает более эффективное охлаждение. Таким образом, мощность электронного пучка может быть увеличена вдвое без существенного ухудшения фо- кального пятна, в то время как интенсивность рент- ген-излучения может быть увеличена в 3-5 раз. Это позволяет в разы увеличить скорость измерения объектов (в том числе большого размера) по сравне- нию с измерением с помощью обычного 225 кВ ис- точника.
Инспекция больших и плотных образцов
(Системы XT H 320 и XT H 450)
Компания Nikon Metrology открывает новые возмож- ности в микро-КТ, добавив более мощные микрофокус- ные источники рентген-излучения в свои технические решения. Микрофокусные источники необходимы для создания высокоточной инспекции крупных промыш- ленных образцов, таких как большие отливки и моно- кристальные сплавы. Помимо этого, системы XT H 320 и XT H 450 обладают рядом важных преимуществ:
1. Автоматизация инспекции – настраиваемые макро- сы автоматизации процесса, а также тесная интегра- ция со стандартными приложениями пост-обработ- ки упорядочивают процесс принятия решения.
2. Безопасность – корпус с абсолютной защитой (в со- ответствии с нормами радиационной безопасности
DIN 54113) не требует специальных знаков и защит- ной одежды. Соответствие санитарным правилам
РФ по обеспечению рентген-безопасности.
3. Низкая стоимость обслуживания – использование рентгеновской трубки открытого типа позволяет производить техническое обслуживание внутрен- них частей трубки непосредственно у Заказчика; также нет необходимости в использовании специ- ального пола на предприятиях. Перемещение на 3-х колесах для лучшего маневрирования через вход- ные двери.
Уникальность данных систем заключается в применении 320-450 кВ микрофокусных источников излучения. Большинство производителей подобных систем поставляют микрофокусные источники только до 225 кВ, а более мощные источники – уже мини- фокусные. Таким образом, сегодня Nikon Metrology – единственная компания, производящая 320 кВ и 450 кВ микрофокусные источники рентгеновского излуче- ния. Размер фокального пятна в таких источниках на
Рис. 6. Промышленный рентгеновский томограф XT H 450

#1 / 2012
MEGATECH НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОМЫШЛЕННОЙ ДИАГНОСТИКЕ И БЕЗОПАСНОСТИ
40
порядок меньше, чем в мини-фокусных – в результате конечный пользователь получает превосходное раз- решение и точность.
Еще одно инновационное решение – система для инспекции лопаток турбин. Известно, что когда рент- геновские лучи проникают в материал, они не только поглощаются, но и рассеиваются – этот нежелательный эффект возрастает с увеличением плотности образца.
Специалисты Nikon Metrology разработали собствен- ный CLA-детектор (CLA – криволинейная матрица, англ.), который оптимизирует захват рентген-лучей, проходящих через образец, без захвата нежелательного рассеянного излучения. Такой детектор обеспечивает высокую резкость и контрастность изображения, избе- гая появления шумов на изображении. Таким образом,
450 кВ источник в сочетании с CLA-детектором – иде- альное решение для исследования лопаток турбин, так как обеспечивает достаточную мощность источника из- лучения для проникновения через образцы и создания четкой 3D-модели.
Компания Nikon Metrology предлагает широкий выбор кабинетов и детекторов, которые могут работать с различными материалами и габаритными размера- ми образцов. Томографические системы также могут быть оснащены опцией перемещения детектора (Panel
Shiſt ing), которая позволяет сканировать объекты боль- ших размеров.
Высокая производительность при обработке изображений
Интерактивное и удобное программное обеспечение имеет большое значение в оценке сложной внутрен- ней структуры образцов и проведении точной инспек- ции. Программные средства систем Nikon обеспечи- вают получение необходимой информации с исполь- зованием самых современных средств визуализации и анализа данных.
Рентгеноскопия в режиме реального времени

Интерактивное управление джойстиком для пе- ремещения образца

Сверхбыстрое получение рентген-снимков

Встроенные средства отображения и анализа

Измерительные возможности

Поддержка аннотаций и указание размеров

Программируемые макросы для автоматическо- го анализа
КТ-реконструкция

Точное воссоздание трехмерной модели по полу- ченным данным

Быстрая и полная реконструкция

Подробная реконструкция для изучения образца в определенном месте

Создание срезов КТ
Автономный анализ КТ

КТ-данные, готовые для экспорта в Focus
Inspection или другие пакеты программного обеспечения

Сравнение поверхностей с CAD-данными

3D-функции преобразования в геометрические формы

Автономный анализ на станциях визуализации

Видео-экспорт сложной внутренней структуры
Везде, где имеет место исследование внутренней структуры образца, рентген и КТ-технологии служат эффективным инструментом для предоставления цен- ной информации. Подробный захват и измерения внут- ренней структуры образца необходимы для контроля качества, анализа отказов и исследования материалов в различных отраслях промышленности.
Широкий спектр применений
Автомобильная промышленность
Аэрокосмическая промышленность
- Электрические разъёмы
- Инжекторы
- Датчики (например, лямбда-зонд)
- Прозрачные панели светодиодных труб
- Литые элементы (например, турбокомпрессоры)
- Формы для отлива турбинных лопаток
- Анализ дефектов компонентов
- Лопатки турбин
Литьё пластика под давлением
Фармацевтическая/медицинская промышленность
- Сложные изделия из пластмассы
- Мягкие, прозрачные материалы без возможности тактильной или оптической инспекции
- Места ультразвуковой сварки пластиковых деталей
- Медицинские дозаторы
- Инструменты
- Небольшие пластиковые и составные детали
- Структура скелета
Исследования
- Проверка и анализ материалов (например, структура, пористость, дефекты)
- Палеонтология (например, исследование костей, черепов ископаемых) и исследование почвы
- Археология

РАЗРАБОТКИ / РЕНТГЕНОВСКИЙ КОНТРОЛЬ
41
Гидравлический трубопровод
«Формулы 1»
Рис. 7. Примеры изображений, полученных с помощью промышленных рентгеновских томографов Nikon
Лопатка турбины слой 4 мм
КТ
Анализ дефектоскопии
Сопоставление результатов
Протетический имплантат
Алюминиевое литье


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал