CT偽影始終是制約分析、數(shù)據(jù)處理、可靠性以及準(zhǔn)確度的重大難題。毋庸置疑,偽影的種類(lèi)繁多,像是射線(xiàn)硬化、多材料、散射或者環(huán)狀等均在其列。今日,要與諸位分享的乃是鋁壓鑄行業(yè)里最為常見(jiàn)的散射偽影。即便是單一材料的鋁壓鑄產(chǎn)品,通常也難逃散射偽影的影響。特別是在新能源汽車(chē)的零部件產(chǎn)品中,當(dāng)壓鑄件的結(jié)構(gòu)與尺寸愈發(fā)增大之際,散射偽影給工藝改進(jìn)、分析以及量產(chǎn)檢測(cè)造成諸多困擾;而且工作人員有時(shí)還會(huì)誤將這一偽影視作是射線(xiàn)硬化所導(dǎo)致。
散射和射線(xiàn)硬化偽影的區(qū)別:
射線(xiàn)硬化是由于射線(xiàn)無(wú)法穿透被測(cè)物所導(dǎo)致的一種偽影,原本應(yīng)是線(xiàn)性變化的灰度值發(fā)生了混亂所導(dǎo)致的。
X射線(xiàn)光子具有不同的能量范圍,例如自30至230keV 。如光子沿穿透方向能量衰減不同,則比爾-朗伯定律基于測(cè)量X射線(xiàn)強(qiáng)度將不足以確定穿透長(zhǎng)度。
相對(duì)于射線(xiàn)硬化偽影,尤其在鋁制的產(chǎn)品中經(jīng)常會(huì)看到這樣的成像效果(霧狀包裹在物體表面的散射偽影:
我們稱(chēng)之為“康普頓散射”,或稱(chēng)康普頓效應(yīng)(英語(yǔ):Compton effect),是指當(dāng)X射線(xiàn)或伽馬射線(xiàn)的光子跟物質(zhì)相互作用,因失去能量而導(dǎo)致波長(zhǎng)變長(zhǎng)的現(xiàn)象。(源自:Compton scattering - Wikipedia)當(dāng)然這一現(xiàn)象在自然界中無(wú)處不在,也是因?yàn)檫@一現(xiàn)象,我們看到的天空是藍(lán)色。
德國(guó)進(jìn)口蔡司工業(yè)CT掃描過(guò)程中,散射偽影帶來(lái)了什么?
大家都希望了解在 X 射線(xiàn)的運(yùn)用里,散射現(xiàn)象給我們的掃描質(zhì)量造成的影響究竟如何。我們以 100mm 鋁塊作為被測(cè)對(duì)象,并采用大于 225kV 的 X 射線(xiàn)源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在射線(xiàn)源產(chǎn)生的光子當(dāng)中,約 8%的光子能夠毫無(wú)相互作用地完美穿透材料(無(wú)相互作用 NI)。其中 46%被吸收(光電效應(yīng) PE),其余的則被散射(C -康普頓效應(yīng) 39%)。這意味著散射效應(yīng)(康普頓散射)于模擬實(shí)驗(yàn)中對(duì)掃描成像有著頗為顯著的影響。當(dāng)然,這也很好地解釋了為何在我們掃描大型鋁壓鑄件時(shí),所得到的圖像質(zhì)量可能會(huì)較差(相較于小型產(chǎn)品而言)。
于是,在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)里,我們將塑料(其密度低于鋁)當(dāng)作被測(cè)對(duì)象。此次,我們借助兩個(gè)不同電壓的 X 射線(xiàn)來(lái)驗(yàn)證這一現(xiàn)象,分別運(yùn)用 225kV 和 320kV 的設(shè)備對(duì)厚度大于 230mm 的塑料測(cè)試件展開(kāi)測(cè)試(選用密度較低的被測(cè)物,也是為了盡可能排除射線(xiàn)硬化的干擾)。
下面的圖片呈現(xiàn)了一個(gè)體積較大的塑料部件的比較情況。左圖為 320kV 和 3mm Sn 濾片的掃描圖,右圖是 200kV 和 1mm Cu 濾片的掃描圖。兩張圖片的結(jié)果近乎完全相同,不均勻的灰值并非由電壓缺乏穿透所致,而是由散射造成的,即便在高能量狀態(tài)下,散射也幾乎相等。這一結(jié)論同樣適用于鋁材料或類(lèi)似密度的部件,多數(shù)時(shí)候并非電壓的問(wèn)題,而是散射的光子,依據(jù)康普頓效應(yīng),它們同樣是以高能量散射的。
散射偽影影響降低對(duì)原始圖像和表面判定帶來(lái)的變化有哪些?
01,孔隙率分析影響:
對(duì)表面判定的真實(shí)性,缺陷判斷的準(zhǔn)確性,對(duì)比度受霧狀偽影影響減少并提高對(duì)比度。
02,三維體積數(shù)據(jù)噪點(diǎn)影響計(jì)量檢測(cè):
如圖示例評(píng)價(jià)如圓度,尺寸檢測(cè),三維數(shù)據(jù)擬合得以改善。
03,實(shí)際二維剖面分析:
這一技術(shù)不光可以應(yīng)用新能源汽車(chē)一體化零件的趨勢(shì),也可以應(yīng)用在其他領(lǐng)域比如車(chē)燈(如圖):
此時(shí)螺柱或者空位的(位置度,直徑等)檢測(cè)的可靠性得以提升,不再受到偽影的影響導(dǎo)致測(cè)量置信度下降。
通常來(lái)說(shuō),掃描圖像質(zhì)量問(wèn)題并非電壓的極限在作祟,而是散射偽影。針對(duì)大型鋁制零件的試驗(yàn)顯示,450kV、320kV、225kV 之間在質(zhì)量上并無(wú)顯著差別。幾乎只有散射光子會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量降低,并且散射光子還會(huì)以更高的能量出現(xiàn)。對(duì)于這些部件,穿透并非問(wèn)題所在。ZEISS scatterControl 能夠顯著提升圖像質(zhì)量,將 德國(guó)進(jìn)口蔡司工業(yè)CT掃描的散射偽影降至最低限度。這種優(yōu)化有利于后續(xù)合適零件的數(shù)據(jù)處理與評(píng)估步驟,進(jìn)而讓表面測(cè)定和缺陷分析更加精確。該產(chǎn)品是高容量、高密度零件的理想選擇,例如增材制造的金屬零件和鋁鑄件(甚至帶有鋼嵌體),還有其他包含高密度材料的裝配件。該模塊能夠用于 ZEISS METROTOM 1500 225kV G3,也能夠作為改造解決方案或者購(gòu)買(mǎi)新系統(tǒng)的一部分。
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