发布时间:2023-11-17发布者:际诺斯
自德国物理学家伦琴19世纪末发现X射线以来,X射线首先用于医学诊断,但很快也被应用于无损检测等领域。100多年来,X射线发射端的显像管没有太大的变化,但接收端一直在发展,从早期的胶片,到计算机CR成像,再到现在的数字DR成像,都属于二维X射线成像,其中胶片仍被广泛应用于许多场合。
CT设备生产于20世纪70年代,但其理念可以追溯到20世纪20年代奥地利数学家Radon的贡献。英国电子工程师亨斯菲尔德于1967年成功开发了世界上第一台医学临床CT系统,从此CT技术开始大放异彩。工业CT技术起源于医学CT,出现于冷战中后期,美国首次使用美国研制的工业CT设备,对军工产品的关键零部件进行无损检测。由于军事需求的推动,得到了大力发展。国内对工业CT的研究相对较晚。2003年,德国YXLON通过收购工业CT成像技术,销售了中国第一台工业CT设备。近年来,国内学者对CT成像的研究包括:CT标准设备、CT成像方法、台式CT设备,并探索CT成像技术在树木检测等更多领域的可能性。
随着科技的发展,特别是接收端(探测器)技术的发展和改进,2D X射线成像的速度越来越快。胶片从曝光到胶片成像通常需要8-20分钟,CR缩短为1-3分钟,DR进一步缩短为1s左右。
目前,对二维X射线成像的大量研究集中在DR领域,对X射线成像技术的研究也取得了进展和最新应用,如铝铸件、电缆、芯片、PCB板等。近年来,X射线DR成像的核心器件平板探测器实现了大尺寸、高清晰度和高帧速率。例如,Varex的最新平板可以实现总面积409.6毫米X 409.6毫米,螺距为100微米。相信随着X射线数字成像设备和技术的发展,二维成像技术的应用将会越来越广泛。
然而,二维X射线成像的缺点也很明显,主要表现在以下几点:。
1、受目前公认的成像灵敏度上限1%~0.5%的限制,其检测微小缺陷的能力较差且有限。
2、射线二维成像是叠加成像,即射线穿透路径上的材料对成像的影响会在路径末端的同一像素处反射,因此如果被检测对象较厚且结构复杂,就可能使缺陷看不见。
3、常需要在短时间内对被检查对象进行全面检查。需要不断地移动和旋转物体,从不同的角度观察是否有缺陷,导致最终的实际检查可能需要比CT检查更多的时间。
4、最大的缺点是二维X射线成像的检测结果难以量化,主要是因为没有深度信息,无法获得准确的尺寸信息。
与二维X线成像相比,工业CT成像具有以下优点:
1、在特定模式下,CT效率高,可以在短时间内获得大量的信息量,只需几分钟的快速扫描就可以对样品进行评价。
2、CT获得三维数据,比普通的二维X射线成像更准确。因此,测试结果更加完整、准确、可靠,最重要的是可量化、可测量,准确度极高。
当然,CT成像也有一些缺点:。
1、CT单次扫描成像速度不如二维成像快。
2、快速CT成像对被检物体的大小上限有一定的要求。
目前,业界仍处于超大物体快速CT成像的持续研究中。如果不考虑成像速度,CT成像和2D X-Ray成像的物体尺寸上限是一致的。相比二维 X 射线成像,CT 图像能汇总内部缺陷的相关数据,包括每个缺陷的三维坐标、直径、气孔率等检测指标,可以对缺陷进行定量分析,更有利于全面准确地控制制造过程和产品质量。
对样品进行二维X-Ray成像,需要将样品旋转或平移到不同位置拍摄多张图像,可以在多张二维图像中隐约看到一些缺陷,但其具体位置和大小无法得知,并且存在漏检。
在实践中,如果用户不需要精确的定量分析,他们也可以从切片图像中快速轻松地看到内部缺陷。经过对比,同一样品的CT成像可以清楚地看到不同切片位置的大量内部缺陷,CT成像效果明显优于二维X-Ray成像。也就是说:CT成像介质缺陷清晰可见,可以对数据定量分析;二维X-Ray成像中的缺陷是不可见或难以看到的,不能进行定量分析,且极易漏检。
所以,综上所述:二维X-Ray是一种重要的传统无损检测方法。它主要利用X射线的穿透能力,对物体内部进行无损成像。受板上堆叠等因素的影响,不可避免地存在检测能力有限、缺陷尺寸测量不准确等缺点。在很多情况下,缺陷是不容易看到的,甚至是看不见的。
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