Компьютерная томография. Неразрушающий контроль для современного производства

Ostek

Одним из наиболее универсальных и информативных методов неразрушающего контроля по праву считается рентгенография. Первая рентгеновская лаборатория, предназначенная для промышленных исследований, была организована в 1925 г. С тех пор в технической базе рентгенографии произошло несколько по-настоящему этапных изменений. Последнее из них привело к появлению промышленной компьютерной томографии, которая кардинально расширила возможности этой технологии как инструмента НК и вывела ее в новые области применения.

Первым способом рентгенографии стала технология с применением пленки (позднее еще и бумаги) с фотоэмульсией. На ней изображение объекта получается за счет почернения фотоэмульсии, причем его оптическая плотность выше там, где тоньше слой материала, через который прошли лучи, либо там, где на их пути находился фрагмент с меньшей поглощающей способностью. Таким образом выявляются особенности строения объекта: вариации толщины, внутренние пустоты, инородные включения, границы деталей из разных материалов.

Пленочный аппарат может быть использован там, где применение машин других типов невозможно или затруднительно. Например, пленкой можно обернуть трубу – для матричных полупроводниковых фотоприемников такая возможность пока исключена, а для фосфóрных пластин (ФП) – ограничена. Вместе с тем пленочная рентгенография – длительный и сложный процесс.

Пленки требуют аккуратного обращения. Для получения изображения необходима многоступенчатая обработка, во время которой надо тщательно контролировать параметры реактивов. Сама потребность в нескольких типах реактивов, а иногда и в разных типах пленок является фактором усложнения и удорожания контроля. Наконец, необходимо иметь специальные помещения с особыми условиями вентиляции, чистоты, температурного режима и освещения.

Автоматические проявочные машины значительно упрощают и ускоряют работу с пленками. К примеру, обработка пленки в машине FUJI FIP 7000 занимает 11,5 минуты, тогда как типичное время ручной обработки – примерно 1,5 часа. Однако машины не отменяют потребности в комплекте реактивов и требуют еще более жесткого контроля параметров растворов. В любом случае для использования в компьютерных системах пленка нуждается в оцифровке на отдельном оборудовании.

В 1983 г. на рынок вышли первые коммерческие образцы оборудования рентгеновского контроля принципиально нового типа – системы на основе фосфорных пластин, которые сразу представляют информацию в цифровом виде. Принцип действия ФП основан на явлении фосфоресценции – способности некоторых веществ светиться по окончании облучения самопроизвольно за счет тепловых флуктуаций электронов либо вынужденно при подведении внешней энергии.

Прошедшие через объект рентгеновские лучи приводят к формированию на ФП «скрытого изображения», которое формируется электронами, выбитыми со своих орбит рентгеновскими квантами. Количество таких электронов пропорционально дозе излучения, поглощенного данным фрагментом ФП. Считывание «скрытого изображения» выполняется устройством, называемым сканером. В сканере луч лазера попадает на подвижное зеркало, направляющее его на ФП и обеспечивающее сканирование по горизонтали; сканирование по вертикали происходит за счет движения пластины. Луч вызывает свечение пикселя «скрытого изображения». Оптической системой оно подается в фотоумножитель, за которым находится ПЗС-камера, фиксирующая последовательно, точка за точкой, картину, оставленную рентгеновским лучом на ФП. Система управляется компьютером, в котором и формируется финальное изображение сразу в цифровом виде.

ФП-технология имеет ряд преимуществ перед пленочной. Светочувствительность ФП на порядок выше, чем у пленки, что позволяет примерно в 10 раз уменьшить время экспозиции. Исключается «мокрая» обработка пленки. Благодаря более широкому, чем у пленки, динамическому диапазону обеспечивается возможность исследовать детали более сложной формы с большей толщиной. ФП допускают многократное использование – до 30 тыс. раз. Но главное, изображение сразу представлено в цифровом виде.

Большинство недостатков ФП-технологии носит временный характер. Так, разрешающая способность ФП пока не превышает 10 ЛП/мм. Это хуже, чем у лучших пленок (до 20 ЛП/мм). При высоких энергиях излучения чувствительность ФП ухудшается, что может иметь значение для некоторых задач неразрушающего контроля. Однако обе проблемы уже близки к разрешению.

Раздельность процессов экспонирования и считывания во многих случаях проявляет себя как достоинство аппаратов с ФП, например, при инспектировании крупных объектов, которые невозможно исследовать иначе, чем по частям. Однако применительно к объектам небольших габаритов усложнение системы за счет необходимости сканирования становится ее недостатком. К тому же при значительной паузе между экспонированием и считыванием изображение может быть потеряно: за два часа его интенсивность уменьшается на 40–60%. Кроме того, ФП довольно уязвимы при небрежном обращении.

Другое современное направление развития технологий рентгенографии свободно от недостатков, свойственных как пленочным, так и ФП-системам. Это направление получило название прямой цифровой рентгенографии, а заключается оно в применении цифровых детекторов (ЦД) излучения вместо пленок и пластин.

Существует несколько разновидностей ЦД. В промышленной дефектоскопии наиболее распространены ЦД на основе аморфного кремния, отличающегося высокой радиационной устойчивостью, что позволяет применять панели на его основе при высоких энергиях облучения. Кроме того, аморфный кремний лучше других материалов переносит воздействие неблагоприятных факторов внешней среды. Правда, детекторы этого типа имеют не очень высокое разрешение – размер их пикселя обычно не бывает меньше 100 мкм. Наилучшим разрешением обладают матричные сборки, изготовленные по КМОП-технологии, – на них получены пиксели размером в несколько микрометров. Плоскопанельные ЦД способны на площади порядка 40х40 см создавать цифровое изображение с количеством пикселей до 4000х4000, их быстродействие – десятки кадров в секунду. Применение линейных детекторов увеличивает длительность съемки, зато они менее чувствительны к рассеянному излучению, что улучшает их возможности при инспекции сильнопоглощающих объектов. Разработанные для ЦД алгоритмы калибровки практически полностью исключают их собственные шумы, поэтому аппараты с ЦД особенно эффективны там, где нужны очень высокие чувствительность и контраст изображения в сочетании со способностью контролировать слабые изменения радиационной толщины – до 0,1%. Проигрывая пленочным системам по критерию затрат на оборудование, рентгеновские аппараты с ЦД очевидно выигрывают в простоте и скорости получения цифрового снимка и в его стоимости. Те же преимущества, хотя и в меньшей степени, они имеют перед системами с ФП.

В задачах неразрушающего контроля прямая цифровая рентгенография находит наибольшее применение для дефектоскопии сравнительно небольших объектов. Одним из основных узлов аппарата является манипулятор, который позволяет вращать объект и перемещать его относительно трубки и детектора. Это дает возможность не только выбирать ракурс и зону контроля, но и в известной степени компенсировать меньшую, по сравнению с пленкой и ФП, разрешающую способность детектора.

остек

Распространение аппаратов с ЦД привело к следующему шагу, который можно без преувеличения назвать революционным, – к созданию систем компьютерной томографии. Первый компьютерный томограф был построен еще в 1972 г., но он предназначался для медицинских целей. Для нужд промышленности и материаловедения эта технология стала использоваться лишь в начале 90-х гг., когда разрешающая способность томографов возросла примерно в 500 раз.

В томографе объект поворачивается с небольшим шагом на 360°, и в каждом положении делается его снимок. Число снимков определяется требуемым качеством цифровой модели и может составлять от нескольких сотен до нескольких тысяч. Дальше следует этап томографической реконструкции: сложная алгоритмия строит 3D-модель объекта, в которой степень ослабления рентгеновского излучения отображена шкалой серого цвета. Программное обеспечение может преобразовать изображение в цветное, присвоив каждой плотности серого цвета некоторый цвет из видимого спектра со своим уровнем интенсивности.

Возможности, предоставляемые такой цифровой 3D-моделью, чрезвычайно широки, они даже выходят за пределы собственно дефектоскопии. Например, можно непосредственно сопоставить ее с CAD-данными объекта или импортировать модель в CAD-систему, создав основу для решения одной из сложных и иногда очень актуальных задач – обратного проектирования. По цифровой модели можно производить измерения, что, в частности, позволяет использовать компьютерный томограф в качестве инструмента метрологического контроля. Этот прибор также дает уникальные возможности по анализу свойств и структуры материалов, в т.ч. непосредственно в изделии без его повреждения.

cating-dim

Но и для целей неразрушающего контроля цифровая 3D-модель предоставляет объем данных, несопоставимый с возможностями других методов рентгенографии. При помощи специальных программ по ней можно получить любое желаемое сечение объекта, проконтролировать геометрию его поверхностей. 3D-модель позволяет установить размеры и форму пустот и посторонних включений и их точную локализацию в объеме объекта. На такой модели, в отличие от 2D-снимка, невозможно спутать, например, каверну в теле отливки с перепадом толщины ее стенки. Не скроется от обнаружения и трещина, которую 2D-аппарат выявит, только если ее ориентация достаточно близка к направлению луча.

Безусловно, промышленная компьютерная томография представляет собой одну из наиболее перспективных технологий неразрушающего контроля. Ее возможности заслуживают пристального внимания при определении облика новых и модернизации работающих производств в самых разных отраслях промышленности.

Владимир МЕЙЛИЦЕВ, инженер

Антон НИСАН, начальник отдела технической поддержки и разработки ООО «Остек-СМТ» (г. Москва)

Компьютерная томография. Неразрушающий контроль для современного производства: 57 комментариев

  • 10.12.2017 в 17:27
    Permalink

    «Пять обезьян» имеет возможности удовлетворить почти любой запрос, связанный с творчеством и хобби, именно благодаря ассортименту, насчитывающему свыше 90 тысяч наименований. Наши сотрудники внимательно постигают авангардный опыт в области хендмейда и творчества и отбирают лучшие изделия по всему миру, никак не забывая кроме того о бюджетных и отечественных разработках, для того чтобы абсолютно любой клиент нашел нужные изделия по своему предпочтению и кошельку.
    Весь ассортимент разбит на определенные категории, для того чтобы пользователю было проще ориентироваться.

    Каждый человек, занимающийся творчеством, каким-нибудь видом рукоделия, понимает, насколько важны качественные инструменты и материалы. Совсем не удивительно, что мастерицы в каком-либо небольшом населенном пункте, где магазины для творчества – большая редкость, порой делают заказы в интернете с необходимым ассортиментом изделий сразу же на всех. Самое обидное, если покупать изделия необходимо в разных местах и оплачивать доставку почтой по раздельности.

    Некоторые веб-сайты рукодельных веб-магазинов имеют узкую направленность (все для вязания, все для художников), а другие предлагают хоть и более разнообразный, но не самый большой выбор принадлежнастей. Между тем современные мастерицы непрерывно развивают свое мастерство и желают работать с новыми материалами и направлениями хендмейда.

    Альбомы для графики

    Ответ
  • 11.12.2017 в 08:30
    Permalink

    «Пять обезьян» может удовлетворить почти какой угодно запрос, связанный с творчеством и хобби, благодаря ассортименту, насчитывающему свыше 90 тысяч наименований. Наши квалифицированные сотрудники внимательно исследуют прогрессивный опыт в сфере хендмейда и творчества и отбирают элитные изделия по всему миру, вовсе не забывая точно также о бюджетных и отечественных разработках, дабы абсолютно любой клиент нашел подходящие материалы по своему вкусу и кошельку.
    Весь ассортимент разделен на определенные категории, чтобы пользователю было бы легче ориентироваться.

    Любой человек, который занимается творчеством, каким-нибудь видом рукоделия, сознаёт, насколько важны качественные инструменты и материалы. Неудивительно, что мастерицы в каком-нибудь не очень большом населенном пункте, где магазины для креатива – большая редкость, иногда делают заказы в интернете с потребным ассортиментом изделий одновременно на всех. Самое обидное, если приобретать принадлежности нужно в разнообразных местах и оплачивать доставку почтовой службой по раздельности.

    Некоторые ресурсы рукодельных web-магазинов имеют узкую направленность (все для вязания, все для художников), а другие предлагают хоть и более различный, но не самый большой выбор принадлежнастей. Между тем современные рукодельницы постоянно совершенствуют свое мастерство и стремятся трудиться с новыми материалами и направлениями хендмейда.

    Маркеры ZIG

    Ответ
  • 31.01.2018 в 23:27
    Permalink

    I just want to tell you that I am new to blogging and site-building and honestly enjoyed this web page. Likely I’m planning to bookmark your blog post . You definitely come with beneficial posts. Kudos for revealing your blog site.

    Ответ
  • 06.02.2018 в 00:02
    Permalink

    Heya i’m for the first time here. I came across this board and I find It really useful & it helped me out much. I hope to give something back and aid others like you helped me.

    Ответ
  • 06.02.2018 в 07:52
    Permalink

    I turned thankful to receive a telephone call from my best mate immediately he observed the important ideas discussed on the site. Checking your site article is a real superb experience. Thank you for considering readers just like me, and I would like for you the best of success for a professional in this subject.

    Ответ
  • 07.02.2018 в 08:02
    Permalink

    I was reading some of your articles on this site and I conceive this internet site is real instructive! Keep on putting up.

    Ответ
  • 07.02.2018 в 17:59
    Permalink

    Very interesting subject , thankyou for putting up. «I am not an Athenian or a Greek, but a citizen of the world.» by Socrates.

    Ответ
  • 08.02.2018 в 08:43
    Permalink

    hello!,I like your writing very much! proportion we keep up a correspondence extra approximately your article on AOL? I require a specialist in this area to solve my problem. Maybe that is you! Having a look forward to peer you.

    Ответ
  • 08.02.2018 в 16:07
    Permalink

    I not to mention my guys have already been digesting the excellent secrets and techniques from your web site while before long developed a terrible suspicion I never expressed respect to the web blog owner for those techniques. All the boys ended up certainly warmed to learn them and already have simply been having fun with these things. Thanks for actually being really accommodating and also for utilizing this sort of nice subject areas millions of individuals are really desperate to know about. My very own sincere regret for not expressing appreciation to you earlier.

    Ответ
  • 08.02.2018 в 16:24
    Permalink

    Hello there, You have done an excellent job. I’ll definitely digg it and personally suggest to my friends. I am confident they will be benefited from this site.

    Ответ
  • 08.02.2018 в 21:11
    Permalink

    Some genuinely good articles on this internet site, thanks for contribution. «A conservative is a man who sits and thinks, mostly sits.» by Woodrow Wilson.

    Ответ
  • 09.02.2018 в 07:26
    Permalink

    I have read a few good stuff here. Certainly value bookmarking for revisiting. I surprise how so much attempt you set to make one of these magnificent informative web site.

    Ответ
  • 09.02.2018 в 16:29
    Permalink

    Wonderful web site. Plenty of helpful information here. I am sending it to a few buddies ans also sharing in delicious. And obviously, thank you for your effort!

    Ответ
  • 10.02.2018 в 07:33
    Permalink

    Great beat ! I wish to apprentice while you amend your website, how can i subscribe for a blog website? The account helped me a acceptable deal. I had been tiny bit acquainted of this your broadcast provided bright clear idea

    Ответ
  • 10.02.2018 в 20:44
    Permalink

    My spouse and i have been so fulfilled when Louis managed to carry out his investigations from the ideas he obtained through your blog. It is now and again perplexing to just possibly be giving out ideas that the rest could have been trying to sell. And now we consider we have got the website owner to give thanks to for that. The most important illustrations you made, the simple website navigation, the relationships you will aid to promote — it’s got mostly wonderful, and it’s helping our son and the family reckon that this subject is enjoyable, and that is especially serious. Thanks for the whole thing!

    Ответ
  • 11.02.2018 в 09:31
    Permalink

    I like this post, enjoyed this one appreciate it for posting. «To the dull mind all nature is leaden. To the illumined mind the whole world sparkles with light.» by Ralph Waldo Emerson.

    Ответ
  • 11.02.2018 в 23:20
    Permalink

    Very interesting subject , appreciate it for posting . «Experience a comb life gives you after you lose your hair.» by Judith Stern.

    Ответ
  • 12.02.2018 в 10:05
    Permalink

    I definitely wanted to jot down a brief remark in order to say thanks to you for those remarkable advice you are giving out at this site. My rather long internet lookup has at the end been recognized with really good knowledge to exchange with my colleagues. I ‘d say that many of us visitors are very endowed to exist in a decent community with very many perfect individuals with valuable ideas. I feel somewhat lucky to have come across the web site and look forward to tons of more entertaining times reading here. Thank you once more for everything.

    Ответ
  • 12.02.2018 в 19:07
    Permalink

    I like the efforts you have put in this, thank you for all the great content.

    Ответ
  • 13.02.2018 в 23:11
    Permalink

    My brother recommended I might like this blog. He was totally right. This post actually made my day. You cann’t imagine just how much time I had spent for this information! Thanks!

    Ответ
  • 14.02.2018 в 07:32
    Permalink

    I think you have noted some very interesting points , appreciate it for the post.

    Ответ
  • 14.02.2018 в 21:25
    Permalink

    I really appreciate this post. I have been looking everywhere for this! Thank goodness I found it on Bing. You have made my day! Thanks again!

    Ответ
  • 15.02.2018 в 06:34
    Permalink

    I do agree with all of the ideas you’ve offered on your post. They are very convincing and will certainly work. Nonetheless, the posts are very brief for newbies. Could you please prolong them a little from next time? Thank you for the post.

    Ответ
  • 15.02.2018 в 18:57
    Permalink

    I like what you guys are up also. Such smart work and reporting! Carry on the superb works guys I’ve incorporated you guys to my blogroll. I think it’ll improve the value of my website :).

    Ответ
  • 16.02.2018 в 09:57
    Permalink

    Rattling nice style and design and fantastic subject material , very little else we want : D.

    Ответ
  • 17.02.2018 в 05:14
    Permalink

    I merely want to express I am just a newbie to blogs and site-building not to mention I really like this web site. Most likely I am planning to bookmark your site . You definitely come with awesome articles and reviews. Thank you for posting your blog.

    Ответ
  • 17.02.2018 в 11:01
    Permalink

    What i don’t realize is actually how you are not really a lot more smartly-appreciated than you may be right now. You are very intelligent. You already know thus considerably in terms of this matter, produced me in my view consider it from so many varied angles. Its like men and women aren’t involved unless it is one thing to do with Woman gaga! Your personal stuffs great. All the time care for it up!

    Ответ
  • 17.02.2018 в 16:36
    Permalink

    I’ve been absent for a while, but now I remember why I used to love this site. Thanks , I¡¦ll try and check back more often. How frequently you update your website?

    Ответ
  • 17.02.2018 в 16:37
    Permalink

    I think other site proprietors should take this website as an model, very clean and great user friendly style and design, let alone the content. You are an expert in this topic!

    Ответ
  • 17.02.2018 в 16:49
    Permalink

    Thanks for some other fantastic article. The place else may just anyone get that kind of information in such a perfect means of writing? I have a presentation next week, and I’m on the look for such info.

    Ответ
  • 18.02.2018 в 08:32
    Permalink

    you are in reality a good webmaster. The website loading velocity is amazing. It seems that you’re doing any distinctive trick. Also, The contents are masterpiece. you’ve performed a fantastic job on this subject!

    Ответ
  • 18.02.2018 в 16:16
    Permalink

    I was looking through some of your content on this website and I conceive this web site is very informative! Keep posting.

    Ответ
  • 19.02.2018 в 06:01
    Permalink

    But wanna comment that you have a very nice internet site , I enjoy the layout it actually stands out.

    Ответ
  • 19.02.2018 в 14:04
    Permalink

    I believe this site contains some really good info for everyone :D. «Morality, like art, means a drawing a line someplace.» by Oscar Wilde.

    Ответ
  • 19.02.2018 в 21:47
    Permalink

    You can definitely see your enthusiasm within the work you write. The sector hopes for more passionate writers such as you who aren’t afraid to mention how they believe. Always go after your heart. «Billy Almon has all of his inlaw and outlaws here this afternoon.» by Jerry Coleman.

    Ответ
  • 20.02.2018 в 06:09
    Permalink

    I am no longer sure where you are getting your information, however great topic. I must spend some time finding out more or working out more. Thank you for magnificent information I was on the lookout for this info for my mission.

    Ответ
  • 20.02.2018 в 06:12
    Permalink

    You could certainly see your expertise in the work you write. The sector hopes for even more passionate writers like you who aren’t afraid to mention how they believe. At all times follow your heart.

    Ответ
  • 20.02.2018 в 06:15
    Permalink

    Valuable info. Lucky me I discovered your web site by chance, and I’m stunned why this twist of fate did not happened earlier! I bookmarked it.

    Ответ
  • 20.02.2018 в 08:18
    Permalink

    Hello, you used to write great, but the last several posts have been kinda boring… I miss your tremendous writings. Past few posts are just a bit out of track! come on!

    Ответ
  • 20.02.2018 в 16:51
    Permalink

    Perfectly composed articles, appreciate it for entropy. «You can do very little with faith, but you can do nothing without it.» by Samuel Butler.

    Ответ
  • 20.02.2018 в 19:59
    Permalink

    Thanks for sharing superb informations. Your web site is so cool. I’m impressed by the details that you¡¦ve on this site. It reveals how nicely you perceive this subject. Bookmarked this web page, will come back for more articles. You, my pal, ROCK! I found just the information I already searched all over the place and just couldn’t come across. What a perfect website.

    Ответ
  • 20.02.2018 в 19:59
    Permalink

    I haven¡¦t checked in here for some time as I thought it was getting boring, but the last several posts are good quality so I guess I will add you back to my everyday bloglist. You deserve it my friend 🙂

    Ответ
  • 20.02.2018 в 20:00
    Permalink

    I have to get across my admiration for your generosity for visitors who should have assistance with in this question. Your personal dedication to passing the solution all-around had become unbelievably good and has really allowed those like me to attain their targets. Your amazing insightful advice signifies a whole lot to me and additionally to my mates. Thank you; from everyone of us.

    Ответ
  • 20.02.2018 в 20:00
    Permalink

    Hey There. I found your blog using msn. This is a really well written article. I’ll be sure to bookmark it and return to read more of your useful info. Thanks for the post. I’ll certainly return.

    Ответ
  • 21.02.2018 в 01:00
    Permalink

    I have been browsing on-line more than three hours today, but I by no means discovered any attention-grabbing article like yours. It’s beautiful worth sufficient for me. In my view, if all webmasters and bloggers made just right content as you did, the internet will probably be a lot more useful than ever before. «Baseball is 90 percent mental. The other half is physical.» by Lawrence Peter Berra.

    Ответ
  • 21.02.2018 в 11:29
    Permalink

    Just desire to say your article is as astonishing. The clearness in your post is just spectacular and i could assume you are an expert on this subject. Well with your permission allow me to grab your feed to keep up to date with forthcoming post. Thanks a million and please carry on the rewarding work.

    Ответ
  • 21.02.2018 в 19:47
    Permalink

    I was examining some of your blog posts on this website and I conceive this web site is real informative! Keep on putting up.

    Ответ
  • 22.02.2018 в 06:57
    Permalink

    Real superb information can be found on web site. «I believe in nothing, everything is sacred. I believe in everything, nothing is sacred.» by Tom Robbins.

    Ответ
  • 22.02.2018 в 14:54
    Permalink

    What i do not understood is in truth how you’re not really much more well-appreciated than you might be now. You’re very intelligent. You understand thus considerably when it comes to this topic, produced me for my part consider it from so many varied angles. Its like women and men aren’t involved unless it is something to do with Lady gaga! Your personal stuffs nice. All the time care for it up!

    Ответ
  • 22.02.2018 в 22:55
    Permalink

    I do consider all of the ideas you have offered for your post. They’re very convincing and can definitely work. Still, the posts are too short for novices. May just you please lengthen them a little from next time? Thank you for the post.

    Ответ

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.