Z medycyny do przemysłu

ITA, tomograf przemysłowy © ITA

Udostępnij:

Kiedyś przeznaczona wyłącznie do prześwietlania mózgu, teraz z powodzeniem pozwala badać dowolną część ciała, a od lat 90. XX w. coraz częściej znajduje zastosowanie również w przemyśle. Tomografia komputerowa (CT) jest jedną z najmłodszych i najszybciej rozwijających się dziedzin metrologii i badań nieniszczących.

Poszukiwaniu rozwiązań umożliwiających np. przeprowadzenie kontroli porowatości, wykrycia pęknięć czy niejednorodności materiału sektor przetwórstwa przemysłowego sięgnął po tomografię komputerową, którą z powodzeniem od lat wykorzystuje się w badaniach medycznych. Skoro można prześwietlić mózg, to tym bardziej produkt – by zobaczyć to, co dotychczas pozostawało niewidoczne. Technologia ta eliminuje konieczność niszczenia cennych próbek, pozwala zaoszczędzić czas i zredukować koszty.



Łatwo, tanio i bezpiecznie
Zastosowanie przemysłowe tomografii komputerowej wymagało wprowadzenia niezbędnych modyfikacji urządzeń wykorzystywanych w medycynie. Wyzwaniem było przede wszystkim zapewnienie bezpieczeństwa operatorowi. Promieniowanie wykorzystywane w medycynie cechuje się bardzo niską mocą, więc krótkotrwała ekspozycja pacjenta nie wpływa na jego zdrowie. Przemysł jednak wymaga lamp o znacznie wyższych parametrach, których promieniowanie w bezpośrednim kontakcie może okazać się zabójcze dla człowieka. Do niedawna konieczne było więc korzystanie ze specjalnych schronów, stały nadzór państwowych instytucji, a także uzyskanie wielu pozwoleń i prowadzenie odpowiednich szkoleń.

W XXI w. zaczęto jednak stosować całkowicie szczelne dla promieniowania kabiny rentgenowskie, co sprawiło, że wykorzystanie przemysłowej tomografii komputerowej stało się prostsze, wygodniejsze, a co za tym idzie – jeszcze bardziej popularne. Na przykład użytkownicy systemu XT H 225 firmy Nikon są zdolni do pracy z urządzeniem po zaledwie jednym dniu szkolenia. Charakteryzuje się on nie tylko łatwością obsługi, ale też niskim kosztem utrzymania – dzięki zastosowaniu otwartej lampy, tzw. open-tube. Pozwala ona na wieloletnią pracę urządzenia, dzięki czemu podlega corocznemu serwisowi, a nie wymianie w razie uszkodzenia.



Moc dostosowana do obiektu
Przy wyborze urządzenia klienci zwracają uwagę m.in. na moc stosowanych w tomografii lamp rentgenowskich. Te o dużych mocach pozwalają na prześwietlenie większych obiektów, jednak cechują się niższą rozdzielczością analizy. Z kolei lampy o niskich mocach pozwalają na zwiększenie rozdzielczości, ale stosuje się je tylko do badania małych przedmiotów. Optymalnym rozwiązaniem może być wybór głowicy z dwoma lampami o różnych mocach, automatycznie pozycjonowanych w maszynie bez konieczności kalibrowania systemu. Na przykład w urządzeniu v|tome|x s firmy GE Sensing & Inspection Technologies GmbH dzięki wykorzystaniu takiej głowicy możliwe jest wyposażenie maszyny w drugą lampę o napięciu 180 kV i mocy 20 W. Urządzenie staje się w ten sposób wszechstronne.

Na rynku oferowane są dziś rozmaite rodzaje lamp rentgenowskich, np. typu transmisyjnego, kierunkowego czy z mikrofokusem, i każda z nich może występować w wielu konfiguracjach z lampami o różnej mocy. Pozwala to badać obiekty o różnych wymiarach, ale i wadze. Na przykład urządzenie v|tome|x c firmy GE umożliwia np. badanie elementów o wysokości 1000 mm, a v|tome|x l pomieści obiekty nawet do 2000 mm wysokości. Oferta firmy Nikon z kolei obejmuje systemy, które zapewniają możliwość skanowania przedmiotów o wadze nawet do 100 kg. Maszyny występują w dwóch opcjach: system XT H 225/320 LC, w którym zastosowano silniejsze źródło promieniowania rentgenowskiego (320 kV), rozszerzoną przestrzeń pomiarową i duże drzwi, oraz system XT H 450
z jedyną na rynku otwartą lampą rentgenowską 450 kV mikrofokus.

Sposób na artefakty
Problemem tomografii komputerowej jest powstawanie artefaktów, czyli cieni i smug, które wprawdzie są efektem naturalnym, związanym z właściwościami fizycznymi wiązki rentgenowskiej, jednak skutkują np. błędami w zakresie parametrów. Ten niekorzystny efekt można eliminować, wprowadzając specjalne filtry. Jednym z przykładów takiej technologii jest scatter|correct firmy GE. Opatentowana metoda filtracji pozwala przeciwdziałać powstawaniu artefaktów związanych z rozpraszaniem wiązki promieniowania, nieznacznie wydłużając czas skanowania. Drugim rozwiązaniem jest Flash!Filter, również firmy GE – optymalizuje odcienie szarości poszczególnych zdjęć rentgenowskich, umożliwiając dostrzeżenie szczegółów niewidocznych na konwencjonalnych zdjęciach RTG.

Więcej niż rentgen
Badany element można poddać dokładnej inspekcji, wykorzystując wysokiej klasy oprogramowania 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 poszukiwanie defektów materiałowych, analizę materiałów kompozytowych, porównanie zeskanowanego elementu z modelem CAD, przeprowadzenie pomiarów współrzędnościowych, analizę grubości ścianek czy struktury materiałów gąbczastych oraz symulacje zjawisk przepływu lub wytrzymałościowych.

Kolejny przykład to oprogramowanie Inspect-X firmy Nikon, do którego podstawowych zalet należy krótki czas szkolenia i minimalizacja niepotrzebnych kliknięć. Pozwala na weryfikację kontroli w czasie rzędu minut, a nie godzin czy dni. Oferuje też zestaw łatwych w użyciu narzędzi i konfigurowalne szablony HTML umożliwiające raportowanie automatyczne lub w czasie rzeczywistym.

Z kolei w maszynach METROTOM firmy ZEISS wykorzystywane jest oprogramowanie ZEISS CALYPSO, które pozwala na łatwe i wygodne generowanie planów pomiarowych w dowolnej kolejności. Zestaw obejmuje też moduł ZEISS PiWeb do tworzenia profesjonalnych i interaktywnych raportów. To nie tylko zwykły tomograf przemysłowy, służący do inspekcji, ale też urządzenie pomiarowe – jak współrzędnościowa maszyna pomiarowa (WMP).

Kontrola na linii produkcyjnej
Przemysłowe tomografy komputerowe stosowane są też bezpośrednio na liniach produkcyjnych. Wyniki badań pozwalają wpływać na proces produkcyjny, tak by wyeliminować braki w produkcji lub nie dopuścić do ich powstania. Tomografy automatycznie przedstawiają pozytywny/negatywny wynik pomiaru, co umożliwia usunięcie nieodpowiednich części z linii. Przykładem takiego urządzenia jest tomograf ZEISS VoluMax. System ten, służący do badań nieniszczących, można skonfigurować zarówno pod kątem pracy ręcznej, jak i w pełni automatycznej. Przeprowadza wszystkie pomiary elementów z tworzywa sztucznego lub stopu lekkich metali bezpośrednio na linii produkcyjnej, nawet w bardzo trudnych warunkach.

Metrologia skorzysta
Technologia CT odgrywa coraz ważniejszą rolę w metrologii. Wykonując nieniszczące badanie na jedynym urządzeniu CT, można kompleksowo przeprowadzić szereg analiz metrologicznych, a tym samym zaoszczędzić czas oraz podnieść efektywność i jakoś produkcji. Coraz więcej firm wychodzi naprzeciw rosnącemu zainteresowaniu technologią przemysłowej tomografii komputerowej i poszerza swoją ofertę o te urządzenia, zapewniając też doradztwo w tym zakresie.

Na przykład firma FARO w ramach programu Early Adopter oferuje usługę FARO Computed Tomography Measurement Services. Wybrani klienci, którzy mają do czynienia z przyspieszonymi cyklami technologicznymi, mogą skorzystać z wcześniejszego dostępu do nowych produktów stworzonych przez zespół FARO Labs. Mają również okazję współpracować z tym zespołem podczas prac nad ulepszeniami przyszłych produktów i nowych technologii. FARO Labs nie tylko więc oferuje usługi z zakresu tomografii komputerowej, ale też prowadzi konsultacje w tym obszarze.

Udostępnij:

Drukuj



Dominika Gorgosz




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również