Strona główna
Baza wiedzy
Tomografia komputerowa Tomografia komputerowa jako narzędzie kontroli jakości

Tomografia komputerowa jako narzędzie kontroli jakości

Rentgenowska tomografia komputerowa (CT) jest jedną z najmłodszych i najszybciej rozwijających się dziedzin metrologii i badań nieniszczących. Stworzono ją, aby zobaczyć lub zmierzyć to, co do tej pory było ukryte lub wymagało niszczenia badanych obiektów. Dzięki swoim unikatowym możliwościom tomografia znalazła zastosowanie w wielu aplikacjach przemysłowych.

Ilustracja 1: Dzięki porównaniu bryły przedmiotu uzyskanej w badaniu tomograficznym z jego modelem CAD można w szybki sposób wykryć niezgodności wymiarowe, a także określić zakres odchyleń od analizowanych parametrów

Zanim po raz pierwszy została wykorzystana w przemyśle, tomografia komputerowa z powodzeniem używana była w badaniach medycznych. Sektor przetwórstwa przemysłowego szybko dostrzegł jednak jej zalety i po niezbędnych modyfikacjach urządzeń wykorzystywanych w medycynie, zaczął stosować tę technikę do własnych celów.

Tysiące fotografii podczas obrotu

Podstawową zasadę działania tomografu komputerowego przedstawia schemat poglądowy na ilustracji 3. Wiązka promieniowania X generowana przez lampę rentgenowską ma kształt stożka, co umożliwia projekcję prześwietlonego obiektu na płaski, cyfrowy detektor. Badany element obraca się wokół własnej osi o zadany kąt, a w każdym położeniu wykonywane jest zdjęcie cyfrowe. Następnie wyspecjalizowane oprogramowanie dokonuje rekonstrukcji uzyskanych danych w celu pełnej digitalizacji przestrzennej rzeczywistego obiektu (ilustracja 4). Dokładność oraz jakość uzyskanych danych jest przy tym determinowana przez odległość przedmiotu badanego od lampy rentgenowskiej oraz liczbę wykonanych zdjęć (tzn. wartość kąta obrotu).

Ilustracja 3: 

Budowa i zasada działania tomografu komputerowego

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ilustracja 4:

Zasada tworzenia bryły z otrzymanych zdjęć rentgenowskich

 

 

  

 

 

 

 

 

 

Dwie lampy o różnych mocach

Rejestrowane zdjęcia rentgenowskie muszą charakteryzować się nienaganną przejrzystością. Oznacza to, że wiązka promieniowania X musi posiadać wystarczająco dużą moc, aby elektrony mogły przeniknąć przez badany element. Wydawać by się mogło, że najlepszym rozwiązaniem będzie więc wybór urządzenia o jak największej mocy. Lampy o dużych mocach pozwalające na prześwietlanie większych obiektów cechują się jednak niższą rozdzielczością analizy, podczas gdy te o niskich mocach pozwalają co prawda na zwiększenie owej rozdzielczości, ale mogą być stosowane jedynie do małych przedmiotów.

Rozwiązaniem tego dylematu może być wybór głowicy z dwoma lampami o różnych mocach automatycznie pozycjonowanych w maszynie bez konieczności kalibrowania systemu (np. produkowanej przez GE).

W walce z artefaktami

Nieodłącznym problemem tomografii komputerowej jest powstawanie wszelkiego rodzaju artefaktów. Cienie i smugi widoczne na zdjęciach rentgenowskich są efektem naturalnym związanym z właściwościami fizycznymi wiązki rentgenowskiej. Niestety, podczas późniejszej obróbki danych wszelkie niedoskonałości zdjęć skutkują błędami w zakresie parametrów bądź niedoskonałościami zrekonstruowanych elementów.

Producenci starają się przeciwdziałać owego niekorzystnemu efektowi, wprowadzając różne rodzaje filtrów eliminujących artefakty nawet przy zastosowaniu wiązki o dużej mocy. Jednym z przykładów tego typu technologii jest scatter|correct firmy GE, który – dzięki opatentowanej metodzie filtracji – przeciwdziała powstawaniu wad, nieznacznie wydłużając czas skanowania. Ilustracje 2a i 2b przedstawiają ten sam element przed i po zastosowaniu w technologii scatter|correct. Dzięki prawidłowemu odfiltrowaniu zakłóceń zrekonstruowany element cechuje się prawidłową geometrią, a jego obraz jest pozbawiony szumów.

 

Ilustracja 2:

a) element bez korekcji, 
b) z korekcją scatter|correct

 

 

 

 

Wszechstronne oprogramowanie

Po dokonaniu rekonstrukcji badany element można poddać inspekcji, wykorzystując wysokiej klasy oprogramowanie służące do wizualizacji i analizy danych pozyskanych przy użyciu tomografii komputerowej. Przykładowo, oprogramowanie VG Studio MAX firmy Volume Graphics składa się z szerokiego wachlarza modułów. Umożliwiają one zarówno poszukiwanie defektów materiałowych, przeprowadzenie pomiarów współrzędnościowych, porównanie uzyskanej bryły z modelem CAD, jak również analizy grubości ścianek czy materiałów kompozytowych. Program pozwala na przeprowadzanie precyzyjnych i szybkich analiz, jednoczesne wyświetlanie i analizowanie danych CT oraz danych po poligonizacji bez czasochłonnej, pogarszającej jakość danych konwersji, a także przygotowywanie raportów, animacji i modeli powierzchniowych.

Technika CT odgrywa coraz ważniejszą rolę w metrologii. Do niedawna kontrola jakości ograniczała się do pomiarów stykowych i optycznych, jednak w przypadku analizy niewidocznych geometrii czy struktury materiału konstruktorzy pozostawali bezradni. Dzięki wykorzystaniu tomografii komputerowej tego typu pomiary stały się możliwe. Wykonując nieniszczące badanie na jednym urządzeniu CT, można przeprowadzić kompleksowo szereg analiz metrologicznych, a tym samym zaoszczędzić czas oraz podnieść efektywność i jakość produkcji.

Treść powyższego artykułu korzysta z ochrony udzielanej przez przepisy ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych (j.t. Dz. U. z 2006 r. Nr 90, poz. 631 ze zm.). Każdy z Klientów zobowiązany jest do poszanowania praw autorskich pod rygorem odpowiedzialności cywilnoprawnej oraz karnej wynikającej z przepisów tej ustawy. Treść artykułu – w całości bądź jakiejkolwiek części – może być wykorzystywana tylko w zakresie dozwolonego użytku osobistego. Wykorzystanie tego artykułu - w całości bądź jakiejkolwiek części - do innych celów a w szczególności - komercyjnych, w tym kopiowanie, publiczne odtwarzanie, lub udostępnianie osobom trzecim w jakikolwiek inny sposób, może następować tylko pod warunkiem uzyskania wyraźnego pisemnego zezwolenia ITA i na warunkach określonych przez ITA. W celu uzyskania zgody na wykorzystanie zawartości Strony, należy skontaktować się z ITA za pośrednictwem formularza kontaktowego dostępnego w zakładce Kontakt. Korzystanie z powyższej treści w celu innym niż do użytku osobistego, a więc do kopiowania, powielania, wykorzystywania w innych publikacjach w całości lub w części bez pisemnej zgody ITA jest zabronione i podlega odpowiedzialności cywilnoprawnej oraz karnej wynikającej z przepisów ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych.

ITA spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp. k. ul. Poznańska 104, Skórzewo,  
60-185 Poznań

Kontakt

+48612225800 +48612225800