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工業CT實時成像設備對3D打印樣品的缺陷檢測

發布日期:2021-04-15 作者: 點擊:

工業CT實時成像設備對3D打印樣品的缺陷檢測

  

3D打印技術是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術,與傳統加工製造業不同,3D打印技術實現了增量製造,這種數字化製造模式不需要複雜的工藝、不需要龐大的機床和眾多的人力,可以直接從計算機圖形數據中便可生成任何形狀的零件。從而使得設計不再受加工工藝的局限。


為了改進3D打印增材製造工藝,判別構件加工質量是否滿足設計要求,對於複雜精密的鏤空、內含等增材製造構件,無損檢測是評價其加工尺寸精度和缺陷情況的必經途徑。因此,增材製造構件的質量檢測與評定問題也成為目前無損檢測領域的研究熱點,並湧現出如等空間分辨聲譜等新的無損檢測方法。


X射線無損檢測CT技術能在對檢測物體無損傷條件下,以二維斷層圖像或三維立體圖像的形式,清晰、準確、直觀地展示被檢測物體的內部結構、組成、材質及缺損狀況,被譽為內部結構最佳無損檢測和無損評價技術。對於複雜構件內部結構、輪廓尺寸及缺陷的定量化檢測,研究表明,工業CT是一種適合的方法。在增材製造構件檢測方麵,目前沒有臨界缺陷種類尺寸及形態的定義,缺少增材製造過程檢測的標準程序,缺少檢出概率的數據。因此說,增材結構缺陷檢測質量評價是一項具有挑戰性的工作。


工業CT斷層圖像的對比度即缺陷影像和背景之間的灰度差,是評價影像質量的另一指標。文中通過讀取缺陷及背景影像灰度差來表征對比度。除此之外,主要由射線源焦點尺寸帶來的缺陷影像的半影寬度即清晰度,也是評價影像質量的重要判據。文中通過提取半影寬度內圖像灰度變化曲線的斜率來表征清晰度。在不同管電流檢測條件下,分別獲取孔缺陷對應的CT斷層圖像。使用MATLAB軟件分別計算獲取信噪比、對比度及清晰度參數結果,


哈爾濱工業大學遲大釗教授和上海航天設備製造總廠馬子奇工程師等人做過類似的檢測試驗,針對某光敏樹脂材料,設計鏤空結構構件整體尺寸為54mm×54mm×74mm,方杆截麵尺寸為4mm×4mm。當管電流大於500mA時,圖像的信噪比、清晰度和對比度等參數均隨管電流的增大而逐步上升,並在管電流1000mA處達到最大值;之後進一步增大管電流,各項參數開始下降。在實驗中,當管電流為1000mA左右時,圖像的信噪比、對比度和清晰度達到最佳。


當管電壓取值範圍為20~40kV時,圖像的信噪比隨管電壓增高而快速上升;當管電壓取值範圍為40~88kV時,圖像的信噪比趨於穩定;從88kV開始,繼續增大管電壓,圖像的信噪比快速下降。當管電壓取值範圍為24~88kV時,圖像的清晰度較低;當管電壓取值超過88kV時,圖像的清晰度快速上升。當管電壓取值範圍為20~40kV時,圖像的對比度隨管電壓的增加而快速上升,且管電壓在40~96kV範圍內,圖像的對比度趨於穩定;當管電壓取值超過96kV時,圖像的對比度隨電壓值升高快速下降。綜合考慮各參數對射線CT成像質量的影響規律,重點考察圖像中細微缺陷的辨識能力,選取射線管電壓值40~80kV。


通過相關實驗和後續其他方案測試,黄瓜视频下载安装可以得到如下結論:


(1)采用X射線CT技術,有效檢測了光敏樹脂材料3D打印鏤空結構中的氣孔缺陷,並實現了缺陷的定位定量測量。


(2)通過研究X射線管電壓及管電流對CT成像信噪比、清晰度及對比度的影響,獲取了X射線CT檢測的優化工藝參數,從而提高缺陷檢測靈敏度及精度。


(3)文中試驗條件下的檢測靈敏度達到有效識別直徑0。1mm的微氣孔,檢測精度達到氣孔缺陷尺寸測量平均相對誤差不超過16%,甚至更小。


以前,對於3D打印的產品,後期缺乏可靠的檢測手段。在調研中黄瓜视频下载了解到,目前3D打印廠家對於所打印的產品,外部尺寸采取用三維掃描儀測量的方式,而對於內部材料及結構的檢測則沒有統一的做法。因此,國內目前缺乏這樣的一種高精度、高可靠性、為大家認可的新型檢測手段。工業CT作為一種數字化的無損檢測設備能給出工件斷層數字圖像以及數字化透射圖像,可以對金屬、非金屬、複合材料等材質的工件內部結構和尺寸進行檢測和質量評價,從而能夠為該行業提供一種精確可靠的檢測手段。

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關鍵詞:工業CT,實時成像設備

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