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Vierdimensionaler CT im Labor hat Potenzial für die Herstellung

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Forscher an der Henry Moseley-Röntgenstrahl-Darstellungs-Anlage an der Universität von Manchester verwenden programmierbarer Nikon-Metrologie kontrollieren-x Software.

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Es wird verwendet, um sich zu entwickeln vorausbestellte Lösungen der Computertomographie (CT), die Drittparteianalyse-Software integrieren und externe Hardware steuern. Die Experimente 4D (drei Maße plus Zeit) CT Laborhaben das Potenzial, neue Alleen in der industriellen Umwelt zu erschließen.

Parmesh Gajjar ist ein wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Darstellungsanlage, die die Möglichkeiten der programmierbaren Schnittstelle IPC (Interprozeßkommunikation) Nikons zur Röntgenstrahlsteuer-Software entdeckt hat und an wie sie vorgespannt werden kann, um zeitlichen (zeitbezogenen) CT für wissenschaftliche, zerstörungsfreie Beobachtung und Quantifikation von Prozessen durchzuführen, die Struktur im Laufe der Zeit in 3D ändern.

Er kommentierte: „Sind programmierbare der CT-Systeme Nikon-Metrologie eine Goldmine für Forscher und Hersteller ebenso, da sie Benutzern die Flexibilität gibt, zu tun, was auch immer sie wählen.“

Andrew Ramsey, ein Berater an Nikon-Metrologie mit Erfahrung des Entwickelns von speziellen CT-Anwendungen in der Industrie, fügte hinzu: „In der Luftfahrtindustrie zum Beispiel, wenn man beschleunigte Ermüdungsbruchausbreitung in den Ventilatorflügel studiert, kann Zeitversehen CT verwendet werden, um Jahre der Arbeit in einem Bruch der Zeit zu wiederholen.“

Gajjar und Kollegen zusammen mit Ramsey haben vor kurzem ein wissenschaftliches Papier geschrieben, das ‚neue Software-Protokolle für das Ermöglichen des Labors betitelt wird, basierten zeitlichen CT‘ (https://doi.org/10.1063/1.5044393), das am 5. September 2018 veröffentlicht wurde. In ihm bieten sie einen Einblick in an, wie ähnliche Technologie in der industriellen Umwelt eingesetzt werden kann.

Die völlig programmierbare IPC-Programmschnittstelle erlaubt Benutzern, ihren eigenen Code zu schreiben und einzelne Funktionen einzuführen kontrollierenSie herein, von so einfachem eine Aufgabe als die Röntgenstrahlen zu den hochrangigen Aktionen wie der Einführung eines CT-Scans mit den vorher gespeicherten Erwerbsparametern an und abstellen, ein CT-Volumen unter Verwendung der gespeicherten Einstellungen automatisch wieder aufbauen, und eine automatische Analyse unter Verwendung der gespeicherter Makro bei Fortschrittsfeedback laufen lassen, ganz ohne weitere menschliche Intervention gänzlich zur Verfügung stellen. Das IPC-Programm kann vereinfachte Benutzerschnittstellen für vorher lästige Aufgaben schaffen und Daten in hohem Grade produktiv für zerstörungsfreie Prüfung einer Probe 3D im Laufe der Zeit erwerben.

Zeitlicher CT kann in zwei Hauptklassen gruppiert werden: Zeitversehen und ununterbrochener Erwerb. Zeit-Versehen CT ist die Analogie 3D seines Fotografieäquivalents und bezieht mit ein, traditionelle CT-Scans in spezifischen Abständen zu nehmen, während ununterbrochener Erwerb CT Projektionen, eines Gegenstandes als er fortwährend zu sammeln ändert und Teilmengen miteinbezieht nachher wieder aufzubauen, um einige volumetrische Zeitfolgen zu bilden. Wie im Papier gezeigt wird, ist der Vorteil von IPC, dass er Flexibilität für die Implementierung beider Klassen auf Standard-CT-Maschinen zur Verfügung stellt.

Zeit-Versehen CT

Um die in-vitrokeimung einer Mungobohne nachzuforschen, benutzt Gajjar Polyimideschläuche mit nass Gewebe um einen Beispielhalter mit einem feuchten Mikroklima herzustellen in dem die Bohne keimen kann. Nachdem man die Bohne im Heißwasser getränkt hat, um die Keimung einzuleiten, wird es innerhalb des Beispielhalters innerhalb der CT-Maschine gesetzt. Während die Bohne keimt, werden 54 CT-Scans automatisch in zweistündigen Abständen in fünf Tagen während des Keimungsprozesses genommen. Ununterbrochenes Zeitversehenscannen schafft ein Video 4D der Bohnenkeimung, die erlaubt, dass die internen Änderungen sichtbar gemacht werden und kann für quantitative Analyse auch verwendet werden.

Er verwendet auch Zeitversehen CT, um den Paranusseffekt sichtbar zu machen, der die Tendenz ist, damit große Gegenstände auf der Spitze einer gerüttelten Mischung steigen. Eine spezielle Scherezelle, die auf dem Stadium des CT-Systems passt, wurde für die Erregung einer Mischung der Glasperlen (Nüsse) von zwei verschiedenen Größen – 6mm Perlen an der Unterseite und 3mm Perlen auf die Oberseite entwickelt. Der Mechanismus wendet eine Bewegungskraft an seinem Inhalt in Abständen auf und das CT-System nimmt automatisierte Scans nach jedem Ereignis. Die resultierenden Scans können genäht werden, um einen Film zu schaffen, der den natürlichen Einrichtungseffekt darstellt, der stattfindet.

Ununterbrochener Erwerb CT

Die andere Klasse zeitlichen CT bezieht mit ein, einen Strom von Projektionen als die Gegenstandänderungen fortwährend zu sammeln. Hier können die räumlichen und zeitlichen Beschlüsse gemeinsam optimiert werden. Gajjar führt die Methode ‚des goldenen Schnitts‘ für eckige Probenahme ein, die erlaubt, dass die Anzahl von Projektionen in einer Rekonstruktion optimal geändert wird, während Beispielentwicklung auftritt. Der Vorteil des goldenen Schnitts (Φ-≈ 1,618) zur Computer-Tomographie ist, dass er erlaubt, dass Projektionswinkel verteilt werden, damit die Projektionen, die gesammelt werden, von einander so unabhängig sind, wie möglich, anders als, wenn regelmäßige Zuwachsusw. der winkel (z.B. 10, 20, 30 Grad) gewählt worden war. Er ermöglicht der Anzahl von Projektionen in einer Rekonstruktion, als Entwicklung der Probe geändert zu werden auftritt und erlaubt, dass ein volles Bild schneller aufgebaut wird.

Diese Annäherung des goldenen Schnitts ist erfolgreich vor, in MRI-Scans, mit Neutrontomographie und an den Synchroton Röntgenstrahlanlagen eingeführt worden. Für Labor basierte CT-Systeme zwar, bis jetzt es ist gewesen nicht technisch möglich. Jedoch in Gajjars Experiment, ermöglicht die IPC-Schnittstelle Probenahme des goldenen Schnitts, in einem Labor zum ersten Mal eingeführt zu werden.

4D CT in einer Herstellungsumwelt

Die Auswirkung zeitlicher CT könnte auf Fertigungsindustrie- und Qualitätssicherungs(QA) Abteilungen jetzt haben und ist in der Zukunft bedeutend. Die Möglichkeit der synchronisierten Computer-Tomographie öffnet die Tür zu den Tests, die nicht vorher erzielt werden konnten. In den intelligenten Fabriken konnte die Technik die holistische Lösung für die Inspektion von lebens-kritischen Komponenten sein, die Nachfragen von Industrie 4,0 befriedigen und Qualitätskontrolle zum folgenden Niveau nehmen.

Ramsey erklärte, dass in einer Produktionsumwelt, die Einleitung zeitlichen CT sein könnte in hohem Grade nützlich. In der Automobilbranche und besonders im Aerospace, ist Ausfall keine Wahl. Wegen der Nachfrage nach standhafter Qualität, Bestandteilen, Baugruppen und Mechanismen werden den umfangreichen und kräftigen Tests unterworfen. Inkorporierendes 4D CT in diese Tests gibt Herstellern das entscheidende Inspektionswerkzeug für genaue Ergebnisse schnell erzielen.

Qa-Abteilungen verwenden häufig CT, um innerhalb der Komponenten, einschließlich die, die additiv hergestellt worden sind, ohne sie zu schneiden oder zu zerstören zu sehen. Sie benutzen auch verschiedene Simulationen und Tests von Materialien, von Elementen, von Teilen und von Versammlungen. Die Einleitung zeitlichen CT kann diese Verfahren kombinieren und erlauben, dass unvergleichlicher Einblick während der Tests in die kleinsten Details von kritischen Elementen und von Teilen bei den festesten Toleranzen gewonnen wird.

4D CT kann zeigen wo, warum, wenn und wie eine Komponente ausgefallen ist und ein komplettes Verständnis zur Verfügung stellen, das wesentlich für Produktentwicklung und im Hinblick auf Qualitätskontrolle unbezahlbar ist. konnten Zeitversehen und ununterbrochene Erwerbsprotokolle ein Teil intelligente Fabriken der Industrie 4,0 bald weltweit sein und Jobs wie mechanische Prüfung, folgende Batterieverminderung und das Studieren von chemischen Reaktionen erfüllen.