česky english Vítejte, dnes je středa 28. září 2022

Průmyslové CT podporují kvalitu

DPS 3/2017 | Výroba - články
Autor: Daniel Striček, PBT Rožnov p. R.

Firma PBT Rožnov p. R., s. r. o., se řadí mezi nejvýznamnější dodavatele průmyslových systémů rentgenové výpočtové tomografie (zkráceně CT – Computed Tomography) v rámci České a Slovenské republiky. Díky průmyslovým CT od firmy GE, kterou zastupujeme, máte možnost zobrazit u vašich dílů dříve neviditelné vady. Ať už se jedná o porozitu v kterékoliv části dílu (bez zdlouhavých výbrusů), nebo například o možnost zkontrolovat celé zařízení, které sestavené nefunguje. Samozřejmostí je také možnost měřit i v místech, která nejsou dostupná dotekovými nebo optickými metodami. Komplexní 3D informace o dílu tak přispívá k výraznému zkrácení času při jeho vývoji, nebo naopak k rychlému vyřešení kritických problémů v běžící výrobě.

Co je vlastně průmyslové CT?

Jedná se o přizpůsobení zobrazovací metody známé již desítky let z oblasti medicíny pro průmysl. Poslední desetiletí intenzivního vývoje umožnilo, že pomocí CT mohou být zkoumány a měřeny vady dílů a předmětů v trojrozměrném prostoru, a to i vady s nízkým kontrastem, jako jsou trhliny, póry apod. (jinak běžnými nedestruktivními technikami nezjistitelné). Základním principem je nasnímání zkoumaného předmětu v rentgenovém záření z mnoha směrů. V průmyslu se převážně setkáváme s CT s rotací předmětu kolem své osy, označovaného jako snímání v kuželovém svazku (obr. 1). V lékařské praxi je naopak výhradně používán princip snímání okolo ležícího pacienta čili snímání po šroubovici (helical CT). Toto řešení pak jako jediná na světě přenesla i do průmyslu firma GE v zařízeních speed|scan, kde lze snímat a vyhodnocovat rozměrné díly (např. hlavu 4válcového motoru) v taktu jednotek minut (obr. 2).

Obr. 1 CT – kuželový svazek, Obr. 2 CT – snímání po šroubovici

Získané obrovské množství 2D rentgenových snímků (někdy i přes 2600 pro jeden díl) tvořených jednotlivými body (pixely) je pak pomocí matematických operací zrekonstruováno do 3D modelu. Ten je tvořen voxely (prostorovými body, obr. 3), které mají svůj rozměr a nesou informaci o úrovni šedi v daném místě v prostoru. Rozměr voxelu je tak určujícím údajem dosažitelného maximálního rozlišení u nasnímaného dílu.

Obr. 3 Rekonstrukce 3D – voxel

Fyzikální omezení

Jak je uvedeno v předchozím odstavci, získáváme obraz dílu pomocí průchodu rentgenových paprsků materiálem. Existují i další možnosti, jako například použití neutronového zdroje záření, ale v sériově vyráběných zařízeních jsou zatím nedostupné. Omezení, která musíme brát v úvahu, jsou podobná těm, která řešíme při fotografování. I když je pro nás rentgenové záření neviditelné, uplatňují se zde principy, které známe z klasické optiky. Základem je pořídit kvalitní jednotlivé 2D snímky, které budou ostré, a mít co největší rozsah stupňů šedi (co nejširší histogram). Zároveň nebudou ani přeexponované či podexponované, a to i při různém natočení snímaného dílu. A v neposlední řadě s dostatečným zvětšením, které zajistí co nejmenší velikost voxelu = nejlepší rozlišení.

Pohlcování rentgenového záření v materiálech je přibližně přímo úměrné postavení prvku v periodické soustavě prvků (čím vyšší protonové číslo, tím více záření pohltí). Na průchod kovovými materiály je proto nutné dodat vyšší energii záření než u plastů. To pak vede k vytvoření většího ohniska na terčíku trubice a snížení rozlišení. V reálném světě však zkoumáme často i celé sestavy složené z různých materiálů. Zde je nutno najít kompromisní nastavení, které zajistí dostatečně kvalitní obraz. Do hry ještě navíc vstupuje faktor, že nepracujeme s monochromatickým zářením, jako je to možné u synchrotronového zdroje. V záření se nám vyskytují pro různé úrovně energie různé špičky intenzit záření. Ty odpovídají materiálu terčíku, na němž vzniká rentgenové záření zabrzděním urychlených elektronů (nejčastěji wolfram, popřípadě molybden pro plasty a další méně pohltivé materiály). Částečné omezení této nehomogenity lze dosáhnout pomocí předřazení filtrů na výstupu rentgenového záření z trubice.

Software pro práci s CT daty

Samotné CT zařízení je jen jedním článkem při získání 3D informace o našem dílu. Druhou neméně důležitou položkou je vlastní software, který nám umožní data zobrazit a provádět všechny další operace – virtuální řezy, libovolné výpočty (např. objemu nepravidelných tvarů), geometrická měření apod. (obr. 4).

Obr. 4 Měření dílu a vyhodnocení odchylek

Vedoucí firmou v oblasti zpracování CT dat pro průmysl je firma Volume Graphics z Německa. Její ucelená nabídka splní i nejnáročnější požadavky na vyhodnocování a analýzu CT dat, a to jak v off-line, tak i v plně automatickém in-line režimu. Nejuniverzálnější produkt VGStudioMAX lze pomocí volitelných doplňkových modulů sestavit každému zákazníku na míru. Ať už se pohybujete v kterékoliv oblasti průmyslu a zodpovídáte za kvalitu, vždy řešíte nedestruktivně analýzu vad dílu a celých výrobků. Stejně, i pokud provádíte metrologii, opět máte k ruce to, co potřebujete. Navíc pro předávání výsledků a sdílení informací s dalšími kolegy lze využít software myVGL, který je poskytován úplně zdarma.

Na závěr je potřeba znovu poznamenat, že v rámci snímání v CT se uplatňuje mnoho vlivů. Z uvedených důvodů v současnosti platí, že dokud se díl do CT nevloží a nenastaví se parametry snímání, nelze říci (a někdy až po zrekonstruování nasnímaných dat), jakých nejlepších výsledků se ve skutečnosti podaří dosáhnout. Na základě našich více než 15letých zkušeností spolupráce s GE Wunstorf a desítek realizovaných instalací vám rádi pomůžeme najít odpovídající řešení vašeho problému. Díky zkušenému týmu vlastních techniků a specialistů věnujících se výhradně rentgenové technice a CT máme poznatky přímo z praxe od zákazníků, kterým poskytujeme služby po celou dobu provozování systémů phoenix|x-ray GE.

Partneři

eipc
epci
imaps
ryston-logo-RGB-web
mikrozone
mcu
projectik