Fcm 7 Anyagvizsglat a Gyakorlatban Konferencia Kecskemt 2014

Főcím 7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban Konferencia Kecskemét, 2014. 06. 19 – 20. ALC�M Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában KOZMA István

Bevezetés Ipari CT felhasználása: • Alternatív alkalmazási területek „Cryptex” Dan Brown: The Da Vinci Code 2 2014. 06. 18 KINDER Meglepetés fejlesztés alatt …. Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Bevezetés Ipari CT felhasználása: • • • 3 Vizualizáció Geometriai rekonstrukció (szerkezet analízis) Méréstechnika Anyagvizsgálat …. . 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Bevezetés Agenda: • • • 4 Röntgen sugárzás CT architektúrák CT képfeldolgozás CT műhibák Alkalmazási példák 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Mérési elv Sugárgyengülési törvény: • sugárgyengülési törvény : • Homogén anyag: az anyagba belépő röntgensugár kezdeti I 0 intenzitása az anyag szélétől mért x távolság növekedésével exponenciálisan csökken • Inhomogén anyag (változó elnyelési együtthatójú): egyik rétegből kilépő intenzitás lesz a következő rétegbe belépő kezdeti intenzitás 5 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Mérési elv Röntgen - CT: • Az objektum szerkezet kiszámítható, ha több különböző irányból mérést végzünk rajta. • A CT matematikai elveit először Radon fejlesztette ki 1917 -ben. Radon megmutatta, hogy egy ismeretlen tárgyról kép készíthető, ha a tárgyon keresztül végtelen (a valóságban véges) számú vetületet tudunk létrehozni. • A CT kifejlesztéséért Godfrey Hounsfield (Nagy-Britannia) és Allan Cormac (USA) 1979 -ben orvosi Nobel-díjat kaptak. • Az első CT-készülék egy EMI Mask 1, 80 x 80 pixel felbontású (3 mm-es pixelekből álló) képeket készített és minden szelethez hozzávetőlegesen 4, 5 perc mérési idő és 1, 5 perc rekonstrukciós idő tartozott. 6 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Mérési elv Visszavetítés: • Az objektum szerkezet kiszámítható, ha több különböző irányból mérést végzünk rajta • visszavetítés , szűrt visszavetítés, algebrai módszerek, konvolúció • Az egyszerű visszavetítés egy trigonometrián alapuló matematikai eljárás, ami a mérési folyamat ellenkezőjét utánozza. Minden egyes projekció minden egyes sugara az adott irányba eső µ elnyelési együtthatók egyedi mérését reprezentálja. Ezen µ értékek mellett az egyes sugarakban a rekonstrukciós algoritmusoknak ismernie kell azt a szöget is, amely alatt az adott értéket mértük. 7 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Mérési elv Architektúrák: • Sugárforrás (fókuszpont): • n. Fókusz: F > 600 nm • µFókusz: F > 3 µm • Makrófókusz: F > 0. 4 mm • Detektálás • Sík panel • Vonal detektor • A direkt konverziós típus a röntgen fotonokat közvetlenül elektromos jellé alakítja • Az indirekt konverziós eszközökben található szcintillációs kristályban a beérkező röntgen fotonok látható fényfelvillanásokat hoznak létre, melyek optikailag csatolt fényérzékelőkkel (fotoszenzor) detektálhatók 8 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Mérési elv Felbontás: • fókuszpont méret : a nagyobb fókuszpont fokozza a geometriai életlenséget a képen és csökkenti a térbeli felbontást 1 mm fókusz pont 9 2014. 06. 18 0. 4 mm fókusz pont Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Mérési elv Felbontás: • A nagyítás növelése fokozza az életlenséget • Felbontás határát a fókuszpont adja 10 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Mérési elv Felbontás: • Kis nagyításnál: • Éles geometriai kontúr • A pixelméret korlátozza a felbontást 11 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Mérési elv Ipari CT a Széchenyi István Egyetemen: • Berendezés: YXLON Modular • Makro, ill. mikro fókusz (450 k. V, 225 k. V) • 450 k. V: ~160 mm alu, 225 k. V: ~ 80 mm alu átvilágíthatóság • Flat panel ill. Line Detector 12 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Képalkotás Legyező sugár - Vonal detektor (LDA) Kúp sugár – Sík panel (FPD) • Kétszeres kollimáció - minimális szórás • forrás oldali kollimációs (téglalap alakú mező) • leginkább nagy pontosságú vizsgálatoknál • nagy pontosságú vizsgálatoknál legkedvezőbb • közepes és nagy alkatrészekhez (Energia> 320 k. V) • Kicsi és könnyű alkatrészek (Energy <320 k. V) • közepes és kis nagyításnál (fókuszpont) • Nagy nagyításnál • blokk alakú voxels -> felbontású z eltérhetnek x / y • Köbös voxel • Szkennelési idő: 3 D scan: 12 min CT technológiák jellemzői: • Szkennelési idő: szeletenként : 45 sec. 13 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Képalkotás Legyező sugár Kúp sugár alkalmazás: • geometriai analízis nagy röntgen energiával • Anyagvizsgálati célokra (hiba felderítése) • Nagy pontosságú / éles élek • Gyors eredmény nagy felbontással • Magas jel átalakítás miatt detektor mérete nagy • kis és könnyű alkatrészek vizsgálatához CT technológiák jellemzői: (Scintilator elemek min. 5 mm hosszúak) • kevésbé alkalmas a térfogati vizsgálatra • Lassú 14 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Képalkotás Különböző fókuszmérettel elérhető felbontás: n. F MF 15 2014. 06. 18 μF MF – 6 Me. V Felbontás – objektum méret Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Képalkotás Műhibák: • • Objektum mozgásából adódó problémák Gyűrűs műhiba: hibás pixelek a detektoron Feldkamp műhiba: sugárnyalábbal párhuzamos határfelületek Abszorpciós árnyék (fémes műhiba): extrém különböző gyengülésű együtthatójú összeállításoknál, szórt sugárzás, parciális térfogathiba • Nyalábkeményedés (sugárkeményedés): sugárzás nem monokromatikus, hanem különböző energiájú Röntgen-sugárzások összességeként áll elő. Az anyagon áthaladva a kisebb energiájú Röntgen-fotonok nagyobb valószínűséggel nyelődnek el, így a detektorig már nem jutnak el. Gyűrűs műhiba 450 k. V - LDA 16 2014. 06. 18 225 k. V - FPD Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Képalkotás Műhibák kiküszöbölése: • Megfelelő mérési technika (ha lehetséges) • Mechanikai szűrők: röntgensugár spektrumát lehet módosítani • folytonos spektrumból kiszűrjük azokat az alacsony energiás komponenseket, melyek az objektumban teljesen elnyelődve amúgy sem vesznek részt a képalkotásban, • folytonos spektrumot közelítsük a monokróm, azaz egy domináns energiával rendelkező spektrumhoz, ezáltal is csökkentve a sugárkeményedés által okozott műterméket • Szoftveres filterek Kalibráló panel 450 k. V 17 2014. 06. 18 Mechanikus filter 6 Me. V Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Képalkotás Műhibák kiküszöbölése: • Képfeldolgozó algoritmusok 18 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Bevezetés Geometriai pontosság - Projekciók száma: • Kísérleti példánk szerint geometriai tagoltság függvényében van optimális vetítési szám • Vonal detektoros rekonstrukció: nagyobb X – Y irányú alakhűség 19 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Ipari CT alkalmazásai Határfelület: • Hisztogram alapú határfelület meghatározás • Subpixelek számítása 20 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Ipari CT alkalmazásai Alakzatrekonstrukció: • Érintés mentesen, teljes geometriára kiterjedő alakzatrekonstrukció Belső struktúra analízis 21 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Ipari CT alkalmazásai Alakzatrekonstrukció: • Szerkezet analízis, falvastagság mérés termosztát Törött fogaskerék 22 2014. 06. 18 falvastagság Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Ipari CT alkalmazásai Alakzatrekonstrukció: • Szerkezet analízis, falvastagság mérés Visszamodellezés Szerelt egység illeszkedésének vizsgálata 23 2014. 06. 18 Elvárt – tényleges geometria összehasonlítása Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Ipari CT alkalmazásai Elektronikai alkatrészek vizsgálata: Tekercs – elemi szál átmérő D = 0. 1 mm Biztosíték Forrasz anyag kitöltés 24 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Ipari CT alkalmazásai Orvosi alkalmazás: • Orvosi CT adatok feldolgozása 25 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Ipari CT alkalmazásai Orvosi alkalmazás: • Öntvények (Ti) porozitás vizsgálata 26 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Ipari CT alkalmazásai Roncsolás mentes anyagvizsgálat: • Belső anyaghibák kimutatása 27 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Ipari CT alkalmazásai Roncsolás mentes anyagvizsgálat: • Belső anyaghibák kimutatása: MSZ EN 16016, VW 50097 – VDG P 201 28 2014. 06. 18 Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Összegzés CT: • • Teljes 3 D képalkotás Hiba méret és koordináta CAD modell alkotás Bármilyen külső v. belső méret megmérhető • A berendezés ára magas • A felvétel ideje több óra is lehet • Csak laboratóriumi vizsgálatra alkalmas 29 2014. 06. 18 Hagyományos ipari röntgen: • Egy vetítési irányból 2 D kép • Hiba méretek vetületben láthatók • Csak vetített kép látható • Méretek korlátozottan láthatók, becsülhetők • A berendezés ára elfogadható • Gyors felvétel készítés • Helyszíni vizsgálat terjedelmes szerkezeteken is lehetséges Elvárások és lehetőségek a CT mérési pontosságában

Köszönöm a figyelmet! 30 2014. 06. 18