Industrijska kompjuterska tomografija u polju NDT

Đananović Jasmin

Tomografija, a uz to još i kompjuterska?

• Tomografija – skeniranje u više ravnina pomoću bilo kakve vrste prodirućih talasa

• Talasi u tomografiji kojima se izlaže objekat su najčešće X-zrake

• Upotrebom računara (1972. god.)proces se znatno ubrzava, te takva tehnika dobija novi naziv- kompjuterska tomografija- CT

Kompjuterska tomografija u industriji

• CT počinje sa primjenom u industriji tek ’80. godina prošlog vijeka kada su izvršena neka 2D snimanja materijala

• 3D skeniranje se pojavljuje’90. godina

• Ova tehnika je danas jedna od najšire primjenjivanih tehnika za ispitivanje proizvoda zato što pruža 3D prikaz unutrašnjsti materijala

• Veoma važna uloga industrijskog CT je u polju NDT – ispitivanje bez razaranja

CT i ostale NDT metode • Poređenjem karakteristika maksimalne rezolucije i

dubine skeniranja može se dobiti uvid u opsežnost CT-a• CT daje visoku rezoluciju geometrije objekta, ali ima i

najbolju mogućnost skeniranja unutrašnosti dijela

Mogućnosti CT-a• Industrijski CT se može podijeliti na četiri skupine, a

to su:– Linearni akceleratori (LINAC),– Makro CT,– Mikro CT,– Nano CT.

• Podjela je izvršena na bazi – rezolucije snimka, – tačnosti mjerenja i – kapaciteta skenera

Šta čini jedan CT uređaj?• Standardni CT uređaj za industrijske potrebe danas sastoji se

od:– izvora x-zraka, – rotacionog stola, – detektora x-zraka te – procesorske

jedinice

• Tok skeniranja je standardiziran prema VDI/VDE 2630

Način i tehnike snimanja• CT pravi snimke objekta u više presječnih ravnina tako

što:– projektuje zraku fotona kroz jednu ravan na objekat pod

utvrđenim uglom pri čemu izvor zračenja rotira zajedno sa detektorom x-zraka.

– prilikom prolaska zraka kroz objekat bivaju apsorbovane od strane tijela, neke se odbijaju a neke prolaze kroz tijelo.

– fotoni koji prođu kroz objekat koji se skenira se detektuju i šalju računaru na obradu čime se stvara potpuna slika strukture objekta. 3D slika sa nijansama sive predstavlja dijelove materijala različite gustine unutar mjerenog objekta.

• U zavisnosti od izvora zraka, postoje dva sistema za snimanje, linijski i prostorni, 2D i 3D.

Linijski (lepeza) način snimanja

• Šalje zrake u obliku lepeze, linijski (line beam)• Objekat snimanja vrši rotaciju i translaciju oko z ose• Detektor zračenja je linijski• Relativno spor proces skeniranja• Skeniranje ne obuhvate sve površine jednako

Primjer linijskog snimanja dijela

Prostorni način snimanja• Izvor zračenja u obliku kupe (cone beam) omogućava veću brzinu

i jednako snimanje po cijeloj površini dijela• Objekat vrši samo rotaciju oko z ose• Detektor u obliku ploče• Dobije se 3D oblik skeniranog objekta• Nedostatak je prevelik broj odbijenih x-zraka u okolinu

Obrada podataka

• Nakon detekcije zračenja pomoću algoritama i softwera se kreira 3D model dijela koji je sastavljen od Voxela

• VOXEL= video pixel, sadrži informacije o obliku i gustini na tom mjestu

• Nijanse sive boje pojedinih voxela daju prikaz gustine u nekoj tački

• U zavisnosti od broja voxela po jedinici zapremine (npr. 32x32x32) mijenja se i količina memorije koju zauzima snimljeni objekat (do 8 GB pa i više)

CT za otkrivanje unutrašnjih grešaka dijela• Otkrivanje grešaka u postiže se:

– Analizom voxel podataka softwerski– Generisanjem izo-površina (3D izo-

linija) iz voxela

• Podaci se čuvaju u .STL formatu• Provjera unutrašnjosti modela

može se postići uvođenjem virtualne presječne ravnine

• Dio nije potrebno sjeći

Ispitivanje geometrije (dimenzija)

• Omogućeno je mjerenje dimenzija na u STL formatu • Mogu se mjeriti uglovi, radijusi i udaljenosti• Tačnosti do 10-6 [m]

Tehnika poređenja

• Eng. „Scan to CAD comparison“• Vrši se poređenje dijela dobivenog tomografijom (STL) sa

CAD modelom prvobitno korištenim za izradu dijela• Mogućnost mjerenja odstupanja stvarnih dimenzija• Dobije se histogram odsupanja od stvarnih vrijednosti, do

250 000 tačaka i više

Zaključna razmatranja

• Razvojem računara raste mogućnost primjene CT u industriji

• Pri ispitivanjju proizvoda u polju NDT inženjeru je data mogućnost da uz visoku tačnost i niske troškove dođe do potrebnih podataka o nekom elementu

• Proces se vrši uz veoma malu intervenciju čovjeka• Siguran je, i moguć je visok stepen automatizacije