'Câu chuyện bên trong' của chụp cắt lớp vi tính

Chụp cắt lớp vi tính (CT) là công nghệ hiệu quả nhất để kiểm tra không phá hủy (NDT). Bộ dữ liệu thu được từ quá trình quét CT cho phép người dùng kiểm tra các mẫu vật liệu, quan sát các khuyết tật, thực hiện các phép đo và xác định các vật liệu có mật độ khác nhau. Do đó, các kỹ sư, nhà xây dựng, nhà nghiên cứu và nhà khoa học có thể khám phá các tính năng mà trước đây không thể kiểm tra được nếu không phá hủy đối tượng thử nghiệm.

Dữ liệu thu được cho phép phát triển các hình học mới và vật liệu mới. Một mẫu hoàn chỉnh được đóng khung trong một lần quét cho phép chúng tôi phát hiện các khuyết tật và kích thước có thể xảy ra. Trước đây, những lần quét này và các giai đoạn xử lý tiếp theo kéo dài vài giờ, đôi khi thậm chí vài ngày; với hệ thống phần cứng và phần mềm hiện đại ngày nay, quá trình quét và phân tích có thể thực hiện được chỉ trong vài phút.

Thuật ngữ chụp cắt lớp bao gồm các thuật ngữ Hy Lạp tomos (cắt) và graphein (viết), và có nghĩa đen là 'mô tả trong các phần hoặc lớp'. Chụp CT tạo ra một loạt hình ảnh chiếu một chiều hoặc hai chiều từ nhiều góc độ khác nhau. Phần mềm tái tạo sử dụng các hình ảnh để tái tạo và tạo âm lượng ba chiều của đối tượng cần phân tích. Nguồn gốc của công nghệ quét CT có từ những năm 1970. Chụp cắt lớp vi tính được phát triển bởi hai nhà nghiên cứu – Godfrey Hounsfield và Allan Cormack – người đã đoạt giải Nobel về sinh lý học và y học cho nghiên cứu của họ vào năm 1979. CT ban đầu được thiết kế để phân tích bộ não con người, nhưng các lĩnh vực ứng dụng đã nhanh chóng mở rộng sang lĩnh vực công nghiệp và y tế. các ngành nghiên cứu.

Mua lại và Tái thiết

Để tạo tập dữ liệu CT, phải tạo một loạt hình ảnh X-quang hai chiều, thường là xoay 360° hoàn chỉnh. Bộ dữ liệu hai chiều chủ yếu là một chuỗi hàng trăm hoặc hàng nghìn ảnh chụp cắt lớp. Một thuật toán tái tạo tính toán các ảnh chụp cắt lớp, bắt đầu từ các hình chiếu riêng lẻ thu được. Chụp cắt lớp là các 'lát cắt' 2D ảo của một vật thể ba chiều, trong đó mỗi màu xám biểu thị một giá trị mật độ khác nhau; màu xám càng đậm thì vật liệu của vật thể càng đậm đặc. Màu trắng tương ứng với sự trống rỗng hoặc không khí.

Đo lường (So sánh giá trị danh nghĩa và thực tế)

Quét ba chiều thường được sử dụng để so sánh các bề mặt. CT có thể cung cấp các mô hình bề mặt chính xác và rõ ràng, bao gồm các bề mặt bên trong và giao diện, để phân tích không phá hủy các đặc điểm bên trong và mối quan hệ của chúng với bề mặt bên ngoài. Đặc biệt, có thể so sánh bản quét CT với mô hình CAD hoặc so sánh hai bản quét với nhau. Khi các bộ dữ liệu đã được căn chỉnh, sự khác biệt giữa các bề mặt tương ứng thường được minh họa bằng các lớp màu. Chức năng này được sử dụng để so sánh: – khoảng cách bề mặt của vật đúc với khoảng cách của mô hình CAD để phát hiện những thay đổi về hình dạng so với giá trị lý thuyết – hai chi tiết được tạo ra ở những thời điểm khác nhau từ cùng một khuôn để đánh giá mức độ hao mòn thời gian – một mảnh đúc với tệp CAD để xác định lỗ chân lông đóng lại
để gia công các bề mặt có thể gây ra tổn thất và/hoặc rò rỉ.

Đo lường (Khảo sát kích thước cấu trúc bên trong)

CT thường được sử dụng để thu thập dữ liệu cho hồ sơ tuân thủ trên các khoang riêng lẻ của nhiều khuôn trong khuôn ép nhựa. Quy trình tương tự cũng không thể thiếu để lập báo cáo kiểm tra vật phẩm đầu tiên (FAIR) cho một quy trình sản xuất nhất định. Đối với khuôn nhựa cũng vậy, CT cho phép xác định độ mòn của dụng cụ đơn giản bằng cách quét các chi tiết được sản xuất tại các thời điểm khác nhau. Thay đổi kích thước có thể được lấy và hiển thị theo cách này. Trong những năm gần đây, chụp cắt lớp vi tính đã trở thành một giải pháp thay thế được công nhận đối với các dụng cụ đo phối hợp vì nó cho phép đo các đặc điểm bên trong mà không cần phải phá hủy mẫu vật. Các công trình kỹ thuật hiện đại sử dụng hệ thống GD&T (Geometric Dimension & Tolerancing) để kiểm tra dung sai thiết kế và kỹ thuật. Các tiêu chuẩn như ASME (Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ) Y14.5 và ISO (Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế) 1101 là những quy định khung hiện đang được áp dụng trong toàn ngành. Bộ dữ liệu CT chất lượng cao cho phép bạn xác minh nhanh chóng và chính xác nhiều tính năng, với các báo cáo do phần mềm tạo ra.

Các gói phần mềm có sẵn bao gồm VGStudio MAX, Geomagic, PolyWorks và bất kỳ chương trình nào khác có khả năng xử lý các tệp STL lớn (Ngôn ngữ Tesselation tiêu chuẩn – một định dạng để diễn giải bề mặt bằng hình tam giác) hoặc bộ dữ liệu đám mây điểm.

Đo lường CT cung cấp một số lợi thế:

– Khả năng lặp lại đơn giản: Có thể dễ dàng áp dụng các mẫu đo lường cho các lần quét khác nhau của cùng một loại bộ phận.
– Bộ dữ liệu đồng nhất: CT không yêu cầu hợp nhất hoặc làm mịn dữ liệu. Do đó, bộ dữ liệu STL bề mặt là 'kín'.
– Thử nghiệm không phá hủy cho phép các phép đo không tiếp xúc trực tiếp trên bản sao kỹ thuật số của chi tiết: bất kỳ đặc tính kích thước nào cũng có thể được nghiên cứu sau khi tạo dữ liệu thể tích, thậm chí sau một thời gian và ngay cả khi bạn không còn giữ bộ phận vật lý nữa.
– Phép đo không tiếp xúc ở thể tích CT đặc biệt có giá trị đối với các vật liệu mềm (chẳng hạn như cao su) do vật thể ảo không nhường chỗ.

Trên đây là một đoạn trích từ The CT Handbook do YXLON xuất bản. Hướng dẫn đầy đủ thông tin gồm 28 trang có sẵn để tải về .