Cовременное тестовое оборудование и технологии
Рус Eng

15-05
2019
4D КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ С УНИВЕРСАЛЬНЫМ ПО ОТ NIKON

Уникальная технология рентгеновской компьютерной томографии (КТ) позволяет проводить неразрушающий контроль материала с 3D визуализацией дефектов. Возможности КТ отвечают требованиям большинству задач неразрушающего контроля. Однако  свойства некоторых объектов изменяются с течением времени. Выполняя последовательные сканирования образца,  и наблюдая его изменения в течение времени, специалисты Nikon Metrology  получили мощную технику «временной КТ». По своей природе такая технология является четырёхмерной, поэтому она также известна как   4D КТ.

В этой статье Nikon Metrology расскажет о том, как временная компьютерная томография может помочь производителям, производственным предприятиям и отделам контроля качества в создании цифровой, автоматизированной и подключенной производственной линии Индустрия 4.0. Специалисты Nikon Metrology Пармеш Гаджар (Parmesh Gajjar) и Эндрю Рэмси (Andrew Ramsey), авторы научной статьи «Новые программные протоколы для обеспечения временной лабораторной компьютерной томографии» дают представление о том, как временная компьютерная томография может эффективно использоваться в промышленных условиях. 

Пармеш Гаджар (Parmesh Gajjar) - научный сотрудник в Центре рентгеновской визуализации Генри Мозли, который открыл возможности межпроцессного взаимодействия (IPC) и то, как их можно использовать для выполнения временной КТ, в том числе для научных экспериментов на образцах, которые со временем меняют структуру. 

Эндрю Рэмси (Andrew Ramsey) - консультант по компьютерной томографии в Nikon Metrology с обширным опытом разработки специальных приложений для компьютерной томографии в промышленных условиях. 

Слева: Пармеш Гаджар (parmesh.gajjar@alumni.manchester.ac.uk), 
Справа: Эндрю Рэмси (andrew.ramsey@nikon.com).


Пармеш загружает сдвигающую ячейку стеклянными шариками для замеленного дискретного КТ-эксперимента

Программное обеспечение Inspect-X от Nikon Metrology позволяет пользователям программировать интерфейс. Эта уникальная особенность помогает создавать индивидуальные решения за счёт добавления в цикл сканирования стороннего ПО для анализа результатов компьютерной томографии (КТ) и управления оборудованием. Исследователи в Центре рентгенографии им. Генри Мозли в Университете Манчестера использовали эту функцию в лабораторных экспериментах для реализации процессов 4D КТ. Возможно ли использовать полученные результаты  для производства?

Межпроцессное (IPC) взаимодействие облегчает временную КТ
Программируемый интерфейс к программному обеспечению Nikon известен как IPC (межпроцессное взаимодействие). Он позволяет составлять собственный  алгоритм из набора отдельных функций в Inspect-X: от включения и выключения рентген-излучения до запуска сканирования, реконструкции и анализа с сохранёнными настройками. Полученная в результате программа IPC может использоваться для реализации новых методов сбора данных, повышения производительности или создания сильно упрощенных пользовательских интерфейсов для ранее трудоёмких задач.

IPC позволяет автоматически собирать измерения КТ в течение определенного периода времени. По расписанию сканирования, которое будет выполняться с интервалами или в заранее определенное время, рост или изменение образца с течением времени будет задокументировано в 3D формате без дальнейшего вмешательства специалиста.

Рис. 1 (а) состоит из 4 сканирований с 10 циклами сдвига между каждым сканированием, в то время как (b) показывает сканы, разделенные 1 циклом сдвига за сканирование. Можно видеть, что мелкие частицы просачиваются вниз, тогда как крупные частицы мигрируют вверх. Рисунок любезно предоставлен AIP.

«КТ-системы Nikon Metrology похожи на золотую жилу. Они дают нам гибкость в выполнении любых задач».
Пармеш Гаджар, научный сотрудник Манчестерского университета.
parmesh.gajjar@alumni.manchester.ac.uk

Преодоление ограничений лабораторных систем

Эксперименты Пармеша подчеркивают широкую гибкость лабораторных систем компьютерной томографии и то, как они могут быть адаптированы для достижения более высоких целей, по сравнению со стандартными практиками. Пармеш описывает программируемые системы Nikon Metrology CT как «золотую жилу» как для исследователей, так и для производителей, поскольку она дает пользователям возможность делать все, что они пожелают.

Хотя выполнить временную КТ оператор может  и вручную, IPC позволяет полностью автоматизировать все процессы и интегрировать их в более крупные промышленные установки. Полностью программируемый интерфейс систем Nikon позволяет создавать свое собственное программное обеспечение и адаптировать свою систему к своим конкретным задачам и проектам.

На экране можно увидеть бобы мунг внутри Nikon XT H 225

«Для аэрокосмических или автомобильных компонентов с ускоренной усталостью можно использовать временную КТ, чтобы воспроизвести годы работы всего двигателя за доли времени».
Эндрю Рэмси, консультант по компьютерной томографии - Nikon Metrology
andrew.ramsey@nikon.com

Какое влияние может оказать 4D КТ на производственные процессы?

Внедрение временной КТ может оказать влияние на обрабатывающую промышленность и отделы контроля качества. Принципы временной компьютерной томографии и различные методы реализации могут иметь огромное значение в промышленной среде. Возможность синхронного in situ КТ-сканирования открывает двери для испытаний, которые раньше никогда не проводились.

Эндрю Рэмси объясняет, что для аэрокосмической и автомобильной промышленности внедрение временной компьютерной томографии может оказаться очень полезным инструментом. В связи с требованием непревзойденного качества компоненты, узлы и механизмы подвергаются обширным испытаниям в условиях окружающей среды. Применение временной КТ параллельно с испытаниями даст больше информации о качестве изделий. Очень важно, чтобы компоненты и узлы в этих отраслях были достаточно хорошо сконструированы, чтобы выдерживать эксплуатацию в течение длительного периода времени. Внедрение 4D КТ в эти тесты дает производителям превосходный инструмент контроля для получения быстрых, точных и проницательных результатов для своей продукции. Полная уверенность в продуктах - это то, что необходимо производителям и покупателям, и это то, что может предложить 4D КТ.

Для «умного производства» этот метод может вскоре стать универсальным решением для проверки критически важных компонентов, отвечающим требованиям Индустрии 4.0. Отделы контроля качества часто используют компьютерную томографию, чтобы увидеть внутренние компоненты, не разрезая и не разрушая их. Они также используют различные методы моделирования и испытания материалов, компонентов, деталей и узлов. Тем не менее, введение временной КТ может объединить эти две процедуры, чтобы получить беспрецедентное понимание мельчайших деталей критических компонентов и испытываемых деталей с самыми жесткими допусками. 4D КТ может показать, где, почему, когда и как произошел сбой компонента, предоставляя полное понимание, что жизненно важно для разработки продукта и бесценно с точки зрения контроля качества. 4D КТ вводит совершенно новое измерение результатов испытаний, которые могут быть тщательно изучены, выводя контроль качества на новый уровень.

Потребители ожидают высочайшего качества при инвестировании в ведущие бренды и товары на рынке, и эти тесты гарантируют, что производятся только лучшие изделия. Тем не менее, 4D КТ превосходит и выводит это на новый уровень, представляя совершенно новый аспект тестирования и новые высоты для детализации, точности и скорости тестирования на месте. Производители получают беспрецедентное представление о соответствии каждого аспекта, каждой сборки или компонента.

Введение временной компьютерной томографии является очень важным открытием и вскоре станет неотъемлемой частью производственного процесса. По мере того, как производители разрабатывают интеллектуальные фабрики, в соответствии с требованиями Индустрии 4.0, временная компьютерная томография станет ценным инструментом обеспечения качества на производственных предприятиях по всему миру.

Рис. 2 3D виртуальное представление и 2D срезы показывают стадии прорастания бобов мунг в разное время. Рисунок любезно предоставлен AIP

Рисунки 1 и 2 взяты из научного доклада «Новые программные протоколы для обеспечения временной лабораторной КТ на лабораторной основе», любезно предоставленного AIP, написанного Пармешом Гаджаром, научным сотрудником Манчестерского университета, и Эндрю Рамси, консультантом по компьютерной томографии в Nikon. 

Чтобы узнать больше и поближе взглянуть на исследования и результаты, документ можно скачать здесь.

Отправить запрос