Промышленная компьютерная томография
промышленной компьютерной томографии ( КТ ) Сканирование — это любой компьютерный томографический процесс, обычно рентгеновская компьютерная томография , в котором используется облучение для создания трехмерных внутренних и внешних представлений сканируемого объекта. Промышленное компьютерное сканирование использовалось во многих областях промышленности для внутреннего контроля компонентов. Некоторые из ключевых применений промышленного компьютерного сканирования — это обнаружение дефектов, анализ отказов, метрология, анализ сборок и обратное проектирование . [1] [2] Как и в медицинской визуализации , промышленная визуализация включает в себя как нетомографическую рентгенографию ( промышленную рентгенографию ), так и компьютерную томографическую рентгенографию (компьютерная томография).
Типы сканеров
[ редактировать ]
Сканирование линейным лучом — это традиционный процесс промышленного компьютерного сканирования. [3] Генерируются рентгеновские лучи, и луч коллимируется для создания линии. Затем луч рентгеновской линии перемещается по детали, и данные собираются детектором. Затем данные реконструируются для создания трехмерной объемной визуализации детали.
При сканировании конусным лучом сканируемая деталь помещается на поворотный стол. [3] Когда деталь вращается, конус рентгеновских лучей создает большое количество 2D-изображений, которые собираются детектором. Затем 2D-изображения обрабатываются для создания объемной 3D-рендеринга внешней и внутренней геометрии детали.
История
[ редактировать ]Промышленная технология компьютерной томографии была представлена в 1972 году с изобретением компьютерного томографа для медицинской визуализации Годфри Хаунсфилдом . Это изобретение принесло ему Нобелевскую премию по медицине, которую он разделил с Алланом МакЛеодом Кормаком . [4] [5] Многие достижения в области компьютерной томографии позволили использовать ее в промышленной области метрологии в дополнение к визуальному контролю, который в основном используется в медицинской сфере (медицинская компьютерная томография ).
Методы анализа и проверки
[ редактировать ]Различные способы и методы контроля включают сравнение деталей с CAD, сравнение деталей, сборку и анализ дефектов, анализ пустот, анализ толщины стенок и генерацию данных CAD. Данные САПР можно использовать для обратного проектирования , определения геометрических размеров и анализа допусков, а также для утверждения производственных деталей. [6]
Сборка
[ редактировать ]Одной из наиболее известных форм анализа с использованием компьютерной томографии является сборка или визуальный анализ. КТ-сканирование позволяет увидеть внутренние компоненты в их рабочем положении, без разборки. Некоторые программы для промышленного компьютерного сканирования позволяют проводить измерения на основе объемной визуализации набора данных компьютерной томографии. Эти измерения полезны для определения зазоров между собранными деталями или размеров отдельных элементов.
Обнаружение пустот, трещин и дефектов
[ редактировать ]Традиционно определение дефектов, пустот и трещин внутри объекта требовало разрушающего тестирования. КТ-сканирование может обнаружить внутренние особенности и дефекты, отображая эту информацию в 3D, не разрушая деталь. Промышленное компьютерное сканирование (3D-рентген) используется для обнаружения дефектов внутри детали, таких как пористость, [7] включение или трещина. [8] Его также использовали для обнаружения происхождения и распространения повреждений в бетоне. [9]
Металлические отливки и формованные пластиковые детали обычно склонны к пористости из-за процессов охлаждения, перехода между толстыми и тонкими стенками и свойств материала. Анализ пустот можно использовать для обнаружения, измерения и анализа пустот внутри пластиковых или металлических компонентов.
Анализ геометрических размеров и допусков
[ редактировать ]Традиционно, без разрушающих испытаний, полная метрология выполнялась только по внешним размерам компонентов, например, с помощью координатно-измерительной машины (КИМ) или с помощью системы технического зрения для картирования внешних поверхностей. Методы внутреннего контроля потребуют использования 2D-рентгенографии компонента или использования разрушающего контроля. Промышленное компьютерное сканирование обеспечивает полную неразрушающую метрологию. Обладая неограниченной геометрической сложностью, 3D-печать позволяет создавать сложные внутренние элементы без влияния на стоимость; такие элементы недоступны при использовании традиционной КИМ. Первый 3D-печатный артефакт, оптимизированный для определения характеристик формы с помощью компьютерной томографии и КТ. [10]
Методы конечных элементов на основе изображений
[ редактировать ]Метод конечных элементов на основе изображений преобразует данные трехмерного изображения из рентгеновской компьютерной томографии непосредственно в сетки для анализа методом конечных элементов . Преимущества этого метода включают моделирование сложной геометрии (например, композитных материалов) или точное моделирование компонентов «в заводском состоянии» на микромасштабе. [11]
Тенденции и события
[ редактировать ]Прогнозируется, что в период с 2029 по 2030 год рынок промышленной компьютерной томографии достигнет размера от 773,45 до 1 116,5 млн долларов США. Региональные тенденции показывают, что ожидается сильный рост рынка, особенно в Азиатско-Тихоокеанском регионе, а также в Северной Америке и Европе. благодаря строгим правилам техники безопасности и профилактическому обслуживанию промышленного оборудования. [12] [13] Рост обусловлен, прежде всего, продолжающейся разработкой устройств и услуг КТ, которые позволяют проводить точные и неразрушающие испытания компонентов. Такие инновации, как использование искусственного интеллекта для автоматического анализа неисправностей и разработка мобильных систем CT, расширяют возможности. [14]
См. также
[ редактировать ]- КТ
- Промышленная радиография
- Конусно-лучевая компьютерная томография , применение в контроле качества и метрологии .
- Реверс-инжиниринг печатных плат — применение промышленного компьютерного томографа для неразрушающего изображения печатных плат.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Флиш, А. и др. Промышленная компьютерная томография в приложениях обратного проектирования. DGZfP-Proceedings BB 67-CD, документ 8, Компьютерная томография для промышленного применения и обработки изображений в радиологии, 15–17 марта 1999 г., Берлин, Германия.
- ^ Вудс, Сьюзен. «Трехмерная компьютерная томография дает полное представление о микродеталях» , 1 ноября 2010 г.
- ^ Перейти обратно: а б Хофманн Дж., Флиш А., Обрист А. Методы оптимизации на основе адаптивной сетки КТ-сканирования для приложений промышленной рентгеновской компьютерной томографии. NDT&E International (37), 2004, стр. 271–278.
- ^ Зоофан, Бахман. «3D-микротомография — мощный инженерный инструмент». Архивировано 7 июля 2011 г. в Wayback Machine . Технологии 3D-сканирования. 5 июля 2010 г.
- ^ Ноэль, Жюльен. «Преимущества компьютерной томографии в 3D-сканировании промышленных деталей. Архивировано 7 июля 2011 г. в Wayback Machine . 18 августа 2010 г.».
- ^ «Сокращение затрат на предпроизводственный контроль с помощью промышленной (КТ) компьютерной томографии». Журнал Micro Manufacturing, посвященный мировой индустрии микропроизводства, август 2010 г.
- ^ Ламберт, Дж.; Чемберс, Арканзас; Синклер, И.; Спиринг, С.М. (2012). «3D-характеристика повреждений и роль пустот в усталости материалов лопастей ветряных турбин». Композитные науки и технологии . 72 (2): 337. doi : 10.1016/j.compscitech.2011.11.023 .
- ^ Булл, диджей; Хелфен, Л.; Синклер, И.; Спиринг, С.М.; Баумбах, Т. (2013). «Сравнение многомасштабных методов трехмерной рентгеновской томографии для оценки повреждений композитных материалов из углеродного волокна» (PDF) . Композитные науки и технологии . 75 : 55–61. doi : 10.1016/j.compscitech.2012.12.006 .
- ^ Джоши, Нирмал Радж; Мацумото, Аюму; Асамото, Синго; Миура, Тайто; Кавабата, Юичиро (01 апреля 2022 г.). «Исследование механического поведения бетона с сильным замедленным расширением эттрингита с упором на распространение внутренних повреждений при различных сжимающих нагрузках» . Цемент и бетонные композиты . 128 : 104433. doi : 10.1016/j.cemconcomp.2022.104433 . ISSN 0958-9465 . S2CID 246514058 .
- ^ Шах, Парас; Ракасан, Раду; Биллс, Пол (1 ноября 2016 г.). «Сравнение различных методов аддитивного производства с использованием компьютерной томографии» . Практические примеры неразрушающего контроля и оценки . 6 : 69–78. дои : 10.1016/j.csndt.2016.05.008 . ISSN 2214-6571 .
- ^ Эванс, лл. М.; Маргеттс, Л.; Казаленьо, В.; Левер, Л.М.; Бушелл, Дж.; Лоу, Т.; Уоллворк, А.; Янг, П.; Линдеманн, А. (28 мая 2015 г.). «Нестационарный термический конечно-элементный анализ моноблока CFC–Cu ИТЭР с использованием данных рентгеновской томографии» . Термоядерная инженерия и дизайн . 100 : 100–111. Бибкод : 2015FusED.100..100E . дои : 10.1016/j.fusengdes.2015.04.048 . hdl : 10871/17772 .
- ^ «Рынок промышленного компьютерного сканирования — компьютерная томография — размер, доля и отраслевой анализ» . www.mordorintelligence.com . Мордорская разведка . Проверено 11 апреля 2024 г.
- ^ «Отчет о размере рынка промышленной компьютерной томографии, 2030 г.» . www.grandviewresearch.com . Гранд Вью Рисерч, Инк . Проверено 11 апреля 2024 г.
- ^ «Понимание тенденций, развития рынка и технологических инноваций» . www.microvista.de . Микровиста ГмбХ. 10 апреля 2024 г. Проверено 11 апреля 2024 г.