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工業CT的應用領域

發布時間2019-07-16人氣:579

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工業CT非接觸、非破壞地檢測物體內部結構,得到沒有重疊的數字化圖像,并且給出細節的輻射密度數據,使其在物品的初檢測方面得到了廣泛應用。工業CT檢測的物品按照材料可分為金屬材料、非金屬材料和復合材料。金屬材料以鑄件為例,鑄件的復雜性使得一般的無損檢測不能直觀和高效地對鑄件關鍵部件的孔質缺陷進行檢測。CT立體掃描圖可以清晰顯示結構立體狀況,顯示出可能會影響結構完整性和牢固性的孔隙或縫隙的存在。工業CT可以準確定量地反映出汽車鑄件內部的缺陷分布情況。利用大型工業CT系統對搖枕、側架等機車關鍵部件內部的氣孔、沙眼、夾雜物、縮孔、疏松、冷隔、裂紋等鑄造缺陷進行快速有效的檢測。綜上可以看出工業CT使得工業上很多復雜零件的內部缺陷得到了檢測,并且由于工業CT具有較高的精度,可以有效實現對工業構建微小缺陷的檢測和確定。

二、地質研究

CT掃描圖像可以用于專業地質學樣品科學研究,對樣品復雜內部特征實現可視化。通過工業CT研究了巖石中氫物質(主要是水)對巖石保持的影響,研究的對象是位于西班牙北方一座城市的歷史古跡(建筑用石為侏羅紀時代的巖石)。用工業CT對試樣進行無損檢測,對巖石內部液體的流動和相關的結構運動進行了有效的可視化顯示,把試樣中協同作用下巖石毛細管中的水含量作為巖石強度定量的評估標準,揭示了巖石毛細管中的水對巖石輕度的重要影響,對以后歷史古跡的保護做出了重要的指導作用。工業CT在油田開發工作中應用提高了探測油藏儲層的地質特征指標的精確度,更直觀地認識油層內的微觀分布,尤其是在油田發展后期的剩余石油分布和提高采收率的研究上更有使用價值。

三、考古研究

通過CT技術,克服了傳統X光透射的圖像疊加和透射角度有限所帶來的局限,將文物內部結構關系展現無余。通過CT技術,不但克服了傳統X光透射的圖像疊加和透射角度有限所帶來的局限,而且以最大限度將文物整體與局部的組配關系從頭到腳一并展現出來。通過CT技術,不但避免了傳統X光透射的圖像疊加所帶來的影像混淆,通過多層掃描形成三維影像直觀反映結構數字化,而且直接可用于逆向工程的研究。在文物考古和保護行業中,無論是文物局部、文物整體還是封鎖結構,都可以利用CT技術完成數字化研究。不但能滿足常規X光透射檢測的要求,還能避免非平面立體文物的三維空間信息在二維平面的垂直疊加造成解讀困難,并以圖像的形式清晰、準確、直觀地展現被檢物體內部的結構特征、裝配情況、材料密度、有無缺損、缺損性質與位置及大小,極大補充了文物數字化的內部細節信息。CT技術十分適合對文物中難以直接識別結構關系進行深入解析,不但能夠準確的揭示出文物部件結構的內在聯系,為古代歷史和科技研究提供一種重要方法,更為開展相應的文物信息展現提供更為詳實的結構性可視化直觀資料。CT技術的利用,對于開展文物的考古科學研究、文物病變診斷及指導保護和修復等均具有十分重要的價值。甚至,可以通過CT掃描獲得文物內外結構的三維數字化模型,以此建立文物的可交互三維虛擬展覽模型,或指導文物進一步病變后的修復工作,或通過3D打印完成文物的快速成型。

四、疲勞裂紋檢測與研究

據統計,材料破壞的80%為疲勞破壞,特別是隨著結構大型化、復雜化和高溫、高速的方向發展,對疲勞壽命的研究已成為人們關注的焦點。材料的裂紋行為檢測對準確預測材料的疲勞壽命至關重要。許多學者在基于工業CT的圖像基礎上,從不同方面對裂紋的擴展機理和疲勞壽命預測展開了大量研究。比如首先設計短裂紋擴展模型,模擬構建內部疲勞短裂紋的擴展情況,之后在其自行開發的CT仿真系統上掃描含有短裂紋的模型,得到投影圖像,并重建出密度場圖像,在裂紋擴展過程中,記錄下不同時刻的密度場圖像,得到密度場隨時間演化區域、擴展速度及演化趨勢,使構建的短裂紋擴展達到可視化檢測與分析?;蛘咄ㄟ^工業CT得到材料斷層的二維灰度圖像,以圖像的灰度來分辨檢測面內部的裂紋的萌生、擴展情況。在分析工業CT圖像的基礎上,將裂紋的萌生、擴展過程分為顯微尺度細觀裂紋、CT尺度裂紋和宏觀裂紋,然后采用不同的裂紋萌生。擴展標準對材料疲勞壽命進行預測,最后相加各階段的壽命,從而得到材料的疲勞壽命。這種方法與疲勞累積損傷理論法、名義應力法等相比,預測的壽命具有較高的精度。還有根據CT差值圖像,由是否出現線狀影像判斷裂紋的存在,通過變換CT差值圖像中像素的閥值范圍分析裂紋的分布特點,基于CT物理原理對裂紋區域進行選取和定量化描述,研究了PBX炸藥CT圖像中裂紋形態在判定方面存在的問題,從理論上分析了含能材料CT圖像中受各種添加劑影響使得裂紋是否出現難以確定和裂紋出現后其具體區域也無法確定的問題,為定量描述裂紋形態和位置奠定了基礎,通過揭示含能材料損傷破壞的細觀機理,為今后進一步利用工業CT進行材料疲勞壽命等相關分析提供一種新的方法。

五、快速成型


傳統的產品生產過程是從設計圖紙到加工、組裝成成品的過程,而逆向工程是針對一個結構未知的產品,通過用工業無損檢測設備CT對其進行一系列的斷層掃描。目前國際、國內在逆向工程應用研究方面大致可分為3種途徑:

(2)、將第一種途徑得到的三維立體圖像用專業軟件進行特征尺寸辨別,獲得結構的長、寬、高、直徑等特征尺寸,與傳統加工工藝接軌,獲得產品,這種方法只適用于材料種類較少的構件;

泰琛測試一直致力于將工業CT檢測技術推廣,目前我公司和很多公司、大學、博物館和科研院所展開了工業CT項目合作。泰琛測試將繼續利用自己的設備和人才優勢為中國工業CT領域的發展壯大服務。不管是工業CT的滿足客戶的檢測需求,還是科研院所的研究課題,泰琛測試都能以自己扎實的技術實力和齊備的設備參與其中。如果貴單位需要工業CT設備和技術展開檢測、分析、科研,都可聯系泰琛測試。愿和大家同舟共濟,將工業CT在中國的應用推向更廣擴的海洋。


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