Оптимизација на стекнување на слика со рамни детектори за системи ADR
НДТ во истражување, развој и примена
Оптимизација на стекнување на слика со рамни детектори за системи ADR
Прогресивниот развој во технологијата на леење алуминиум/магнезиум отвора се повеќе и повеќе различни области на примена, на пример, за намалување на телесната тежина и заштеда на енергија во автомобилската индустрија. Х-зраци технологија е сигурен метод за тестирање што се користи за гарантирање на квалитетот на безбедносните релевантни делови за фрлање, сега имплементиран во системи за автоматски тест.
Синџирот за стекнување на слика (рендгенска цевка - филтер - детектор) е од големо значење, без оглед на алгоритмите што се користат за проценка на сликата. Во суштина одлучува од една страна за сигурно откривање на дефектите и од друга страна за бројот на делови што погрешно се исфрлаат како неисправни (псевдо отфрла).
Во написот влијанието на различните фактори како што се
- Бучава (вклучувајќи ги и причините за бучавата)
- Време на снимање на слика
- Ефект на различни параметри на цевките (kV и mA)
- Ефект на стврднување на зрачењето со пред-филтри
- Ефект на геометриско замаглување (FDA/FOA)
- Движење на објектот што треба да се снима за време на стекнувањето на сликата
Извршените мерења се однесуваат на дигитални детектори за рамни плочи со резолуција од 12-16 бита.
Генерирање на сигнал на ASD
Со детектор на аморфен силикон (ASD), квантите на Х-зраците се претвораат во светлосни кванти во слој на сцинтилатор. Подебелиот слој генерира повеќе светлосни кванти за даден број на Х-зраци кванти, но се крие губење на геометриската резолуција. Детектори од овој тип се достапни со пикселна резолуција од 80 μm до 400 μm.
Тест тело за утврдување на параметрите
За утврдување на различните параметри беа искористени две различни „нови“ тест тела: Клин со 5 долги дупки и шупливи сфери, вметнат во вистински леења (1).
Клинот со 5 дупки е многу добро прилагоден за да покаже која дебелина на материјалот сè уште може да се препознае, бидејќи дупките се прицврстени долж оската на која материјалот постојано се зголемува. Слика 1 го покажува ова како пример во споредба со мерењето на бучавата.
Шупливата сфера реално симулира вистинска грешка отколку дупчењето, бидејќи острите рабови на работ не се појавуваат.
Нелинеарната дифузија се користи како алгоритам за проценка на сликата (2).
Бучава во АСН со сцинтилатор
Бучавата на сликата е составена од бучавата од детекторот и квантниот шум. Бучавата на современ детектор изнесува неколку дигитални вредности и може да се користи за апликации со време на изложеност од
| Слика 2: Ефекти од различно време на интеграција | Слика 3: Ефект на различни пред-филтри |
Ефекти на (претходните) филтри
Филтрите пред цевката ја поместуваат средната енергија на цевката кон повисоки вредности, бидејќи вредностите на пониската енергија се апсорбираат од префилтерот. Ова значи дека има помалку сигнал на детекторот, но енергиите што се филтрираат малку придонесуваат за корисниот сигнал и исто така е подобрен и односот сигнал-шум. Следните слики се направени со кастинг во кој се направени шупливи топчиња од 1,5 мм и дупки од 1 мм (жолти стрели на слика 3, горен центар; шупливата топка десно).
Може да се види дека без претходен филтер може да се видат многу мали псевдо структури, со соодветен избор на предфилтер (тука 0,5 мм бакар), сликата станува појасна и малите структури исчезнуваат. Ако пред-филтерот е преголем, сликата станува нејасна и се намалува контрастот на вистинските грешки; ако чувствителноста на системот сега е зголемена, на сликата се додаваат псевдо-структури со поголема површина.
Ефект на различни параметри на цевките
Параметрите на цевките што можат да се постават вклучуваат време (види погоре), струја на цевка (со слични ефекти) и напон на цевката за поставување на енергијата.
Мерењата покажуваат дека ако енергијата е премала, пробниот дел е само недоволно осветлен; сликата е рамна и чувствителноста на системот за откривање на дупката и шупливата сфера мора многу да се зголеми. Ова создава многу псевдо-структури, особено на рабовите на тест-дел. Премногу висока енергија предизвикува многу помалку штета во овој поглед, малку помалиот контраст во споредба со оптималното поставување лесно може да се компензира со чувствителноста без да се создадат многу псевдо-структури.
 |
 |
Мерењата покажуваат дека сликата има подобар SNR со зголемување на струјата на цевката (види погоре). Единственото ограничување што треба да се разгледа е максималниот капацитет на детекторот; многу детектори имаат тенденција да се над-зрачат ако квантниот број е превисок. Детекторот што може да претвори што повеќе кванти е идеално погоден за апликацијата претставена овде.
Во споредба, енергијата потребна за флуороскопија на алуминиум од 80мм е утврдено дека е 140kV; детекторот за серија AG4 од PerkinElmer може да апсорбира 1000W на овој напон; за детекторот на серијата AL1 моќноста требаше да се намали на 200W; рамномерно сивата позадина произлегува од фактот дека детекторот веќе работи во сатурација.
| Сл. 6: Тип детектор AG4 (лево), тип детектор AL1 со оптимални параметри на Х-зраци (десно) | Сл. 7: Тип детектор AG4 (лево), тип детектор AL1 со оптимални параметри на Х-зраци (десно) |
На сите слики беа интегрирани 3 рамки. AL1 детекторот е сè уште погоден за задачата што ја извршува до дебелина на материјалот од 25 mm, со поголеми дебелини на материјалот, бучавата станува многу силна. Детекторот AG4 сè уште може да ја открие дупката долга 0,8 mm до дебелина на материјалот од приближно 60 mm, дупката долга 1,5 mm сè уште се открива континуирано до 75 mm.
Ефект на геометриско замаглување
Со приближување на испитниот предмет до рендгенската цевка, се постигнува зголемување што може да ги направи помалите дефекти повидливи.
Од друга страна, постои големина на фокусното место, што создава заматеност на сликата.
Понатаму, особено со ADR системите, потребно е најкратко можно време на тестирање, така што поголем дел од делот треба да се донесе во една слика. Затоа, се посакува мало зголемување
 |
Дијаграмот десно го покажува најдоброто откривање грешки за дадена големина на фокусно место и чекор на детекторот (тука: 0,4 mm). За автоматско откривање на грешки се претпоставува дека најмалку 2,5 соседни пиксели во секоја насока се опфатени со грешката.
Во случај на често користена цевка со фокусно место од 1,0 мм (0,4 според стариот стандард), математички најдоброто откривање на грешки резултира со зголемување од приближно 1,3. Со поголемо зголемување, замаглувањето како резултат на големината на фокусното место се зголемува повеќе отколку што зголемувањето го прави препознатливо.
Сликата од десната страна ја прикажува целосната слика на детекторот со зголемување од 2. На сликата од лево е прикажан дел од сликата на детекторот во кој делот за испитување беше релативно близу до детекторот; репрезентациите беа зголемени во споредлива големина.
Ефект на движење
Ако пробниот дел се помести за време на стекнувањето на сликата, се појавува заматеност на движењето. Мало движење обично не може да се избегне, бидејќи предметот за тестирање треба да се премести брзо од една во друга позиција за време на тестот. Следната осцилација на тест-објектот кога ќе ја достигне позицијата, тогаш тешко може да се избегне. Следното има за цел да покаже како се прикажуваат движењата на сликата на детекторот. Основата тука е детектор PerkinElmer, кој се чита од горе и долу паралелно со центарот
Во разликата на сликата помеѓу застојот и движењето со 1,5мм/с (движење во распаѓање) може да се види дека сè уште имало движење на горниот и долниот дел од сликата - означено со стрелките - но дека за време на отчитувањето се намалило скоро на нула, како во Погледнете го центарот на сликата.
Ефектот на движењето во распаѓање може да се користи ако наместо само една рамка, се влечат три рамки еден по друг и се пресметува средната вредност од трите рамки.
Сликата 11 покажува движење во фаза на распаѓање со 1,5мм/с, снимено лево со 1 рамка и десно со 3 рамки. Поради подолгото време на снимање и интеграцијата, заматеноста на движењето е „интегрирана далеку“.
| Слика 10: Ефект на движење: Место (лево), 1,5мм/с (десно), 12мм/с (подолу) | Слика 11: Профил на линија со 1 рамка (лево), профил на линија со 3 рамки и профил на диференцијал (десно) |
Заклучок
Следните заклучоци произлегуваат од мерењата
- Бучавата создава лажни детекции (псевдоси)
- Повеќе рамки значат помалку бучава, а со тоа и помалку псевдоси со подобро откривање на грешки
- Најголемата добивка во квалитетот е од 1 до 3 рамки
- Со неколку рамки, заматувањето на движењето е исто така интегрирано далеку
- Без претходен филтер, расфрланото зрачење ќе ја направи сликата бучна
- Пре-дебел филтер го намалува корисниот сигнал и создава „тапа“ слика
- Премалку kV недозволиво ја ограничуваат корисната површина
- Премногу kV ќе го намали контрастот и ќе го зголеми бучавата, сепак .
- . премногу kV е посоодветен од премалку kV
(важи за дигитални детектори за рамни плочи со доволен квантен капацитет) - Малку електрична енергија не произведува добра слика; добивката се зголемува само со струи >> 1mA
(се однесува на дигитални рамен детектори со доволен квантен капацитет) - Десниот детектор носи најголем профит
- Оптималното зголемување за ADR системите е околу 1,3