Výpočetní tomografie jako silná metoda NDT

Tags: CAD | NDT | Tomografie | VGStudio | Volume Graphics

Se stále rostoucími nároky na kvalitu produkce se objevují inovativní technologie a metody, které usnadní její efektivní kontrolu. V oblasti nedestruktivního testování (NDT) a defektoskopie se stále častěji setkáváme s metodou průmyslové výpočetní tomografie.
Z oblasti medicínské diagnostiky se s rozvojem výpočetní techniky dostala tato metoda i do průmyslového sektoru, kde nyní nabízí svůj obrovský potenciál a dnes patří mezi standardní metody kontroly a NDT.

Princip

Principem metody je interpretace stínového obrazu, který vzniká na základě rozdílné schopnosti různých částí materiálu zkoumaného objektu absorbovat rentgenové záření. Míra schopnosti pohlcovat rentgenové záření se zvyšuje s protonovým číslem dané látky. Ke zviditelnění stínového obrazu je využíváno speciálních detektorů, které převádějí fotony rentgenového záření na elektrický signál, který je dále digitalizován. Objekt, umístěný na rotačním stolku mezi RTG trubicí a plochým detektorem, je prozářen a jeho digitální obraz dále zpracováván. Filtrovanou zpětnou projekcí, která je založena na Radonově transformaci, se ze série takto vzniklých radiografických snímků rekonstruuje 3D model.

Přínos metody

Není těžké odhadnout, že hlavním přínosem této metody bude její schopnost získávat informaci o vnitřní struktuře materiálu a opticky nedostupné geometrii. Vhodnými softwarovými prostředky (např. VGStudio MAX společnosti Volume Graphics) mohou být takto získaná data analyzována a zjištěn například výskyt materiálových vad a defektů. Je tak možné vizualizovat a statisticky vyhodnotit přítomnost pórů a inkluzí, orientaci vláken u kompozitních materiálů, měřit rozměry a geometrické tolerance, tloušťku nebo jinak hodnotit integritu materiálu. Rekonstruovaný 3D model může také sloužit jako výstup pro porovnání s CAD modelem nebo pro postupy reverzního inženýrství tak, jak jsme zvyklí u běžného 3D skenování.

Jednou z velkých předností výpočetní tomografie je to, že můžeme skenovat reflexní, transparentní i tmavé materiály bez omezení, která známe u klasických optických metod využívající vlnových délek viditelného spektra. Speciálně konstruované mikrotomografy mohou pracovat v mikronové oblasti rozlišení a je tak umožněna inspekce i velmi malých a drobných předmětů. Díky těmto možnostem je aplikační pole metody značně široké a objevují se stále nové oblasti použití.

Omezení z hlediska výběru vzorku je dáno jen konstrukcí samotného zařízení. Určující jsou v tomto ohledu váha (rotační stolek), rozměry (prostor inspekční kabiny) a materiál (výkon RTG trubice) vzorku.

Nejlepších výsledků bývá dosaženo u materiálů s nízkou hodnotou lineárního absorpčního koeficientu. U látek s vysokou hustotou se naopak nevyhneme vzniku rušivých artefaktů vznikajících díky náhodnému rozptylu rentgenového záření (Comptonův jev). Je například vhodné u plastových dílů před expozicí odstranit kovové součástky. Skenování větších železných a ocelových dílů proto bývá mnohdy problematické a někdy i nemožné, s ohledem na vysoké nároky na výkon a konstrukci zařízení.

V současnosti existuje celá řada různě konstrukčně řešených přístrojů. Od malých stolních mikrotomografů až po mnohatunové CT stanice s obrovským výkonem. Na rostoucí poptávku o využití CT technologie reagovali i výrobci segmentu středně velkých kompaktních CT skenerů, jejichž výkon i konstrukční uspořádání je ideální pro inspekci plastových a menších hliníkových dílů. Díky použití uzavřených RTG zářičů se žhavicím napětím do 180 kV tato zařízení většinou nevyžadují žádnou údržbu a ani nemají další speciální požadavky pro svůj provoz. Tvoří tak zajímavý kompromis s dobrým poměrem mezi cenou a výkonem.

Technologie tak mocná jako průmyslová tomografie bude neustále nacházet nové způsoby využití. Vzhledem k tomu se bez ohledu na rychlé zdokonalování celé technologie můžeme těšit na nové aplikační přístupy, které se se zvyšujícími nároky v oblasti NDT do budoucna zcela jistě objeví.

www.solidvision.cz 
www.3d-skenovani.cz