PODZIAŁ LAMP RTG

Lampy rentgenowskie charakteryzuje się podając ich napięcie, prąd oraz średnicę plamki ogniska wiązki promieniowania. Ten ostatni parametr jest jednym z kryteriów podziału tych urządzeń na konwencjonalne (z wiązką o średnicy powyżej 1 mm) oraz typów: fine-focus (o średnicy powyżej 50 μm), micro-focus (o średnicy poniżej 50 μm) i nano-focus (o średnicy mniejszej niż 1 μm).

Lampy rentgenowskie dzieli się też na hermetyczne (sealed tube) oraz otwarte (open tube). W tych pierwszych próżnia uzyskiwana jest fabrycznie, dzięki czemu są one gotowe do użycia zaraz po uruchomieniu systemu. Charakteryzuje je też dłuższy czas użytkowania. W przypadku gdy ulegną uszkodzeniu muszą być jednak odesłane do producenta, o ile naprawa jest w ogóle możliwa, lub wymienione.

W przypadku lamp otwartych próżnia w komorze, w której znajdują się elektrody jest tworzona każdorazowo po włączeniu zasilania urządzenia, przez co proces uruchomienia systemu inspekcji wydłuża się. Zaletą lamp tego typu jest jednak możliwość wymiany uszkodzonej katody lub anody "na miejscu". Niestety wymagają one takich działań zdecydowanie częściej niż lampy hermetyczne.

Przykłady wykorzystania inspekcji RTG w kontroli jakości W kontroli jakości komponentów z tworzyw sztucznych aparaty RTG używane są m.in. do wykrywania pęcherzy powietrza, wtopionych zanieczyszczeń, pęknięć lub zniekształceń. Defekty tego typu powodują osłabienie wytrzymałości mechanicznej części w miejscu, w którym się tworzą (fot. 1). Innym obszarem zastosowań inspekcji jest ocena jakości struktury drewna. Fot. 1. Tworzywa sztuczne Fot. 2. Drewno Fot. 3. Rury W tym przypadku najczęściej wykrywane wady to drzazgi, sęki, wgłębienia oraz nadgnicia (fot. 2). Inspekcja rentgenowska jest też użyteczna w detekcji pęknięć, zanieczyszczeń, porowatości i korozji rur oraz w pomiarach grubości ich ścianek. W przypadku rur z płaszczem oraz izolowanych jest to często jedyny sposób na przeprowadzenie efektywnej kontroli ich jakości (fot. 3). Kolejnym przykładem są tarcze do szlifierek. W tym wypadku prześwietlanie promieniami X pozwala wykryć mikropęknięcia, porowatość, rysy oraz wtopione zanieczyszczenia. Podczas użytkowania dysku takie defekty mogą powodować jego pęknięcie, co może skutkować zranieniem operatorów szlifierek (fot. 4). Kontrola rentgenowska jest też powszechnie wykorzystywana w przemyśle spożywczym. Systemy takie używane są do wykrywania zanieczyszczeń - przykładowo kości i ich odłamków w mięsie, ości w filetach, a także do weryfikacji zawartości zapakowanych produktów oraz do sprawdzania dokładności i szczelności opakowań (fot. 5). Fot. 4. Tarcze do szlifierek Fot. 5. Żywność Fot. 6. Elementy elektroniczne Aparaty RTG są też używane do sprawdzania kompletności, poprawności oraz dokładności montażu różnych urządzeń. W ten sposób można przykładowo wykryć przerwane przewody, brakujące podzespoły, przerwane ścieżki, zwarcia na płytkach drukowanych, uszkodzone komponenty, deformację kształtu urządzenia lub jego elementów, brakujące śruby, przesunięcia elementów względem ich właściwej pozycji oraz za duże lub zbyt małe odstępy między komponentem lub obudową (fot. 6).

DETEKTORY, INSPEKCJA 2D / 3D

Rys. 3. Detektor promieniowania RTG składa się zwykle ze wzmacniacza obrazu oraz kamery

Detektor promieniowania RTG składa się zwykle ze wzmacniacza obrazu oraz kamery z przetwornikiem obrazu CCD. Pierwszy element pochłania promieniowanie rentgenowskie przetwarzając je na światło widzialne, które następnie kamera przetwarza na sygnał elektryczny. Na jego podstawie w komputerze odtwarzany jest monochromatyczy obraz obiektu.

Poszczególne odcienie szarości odpowiadają na nim konkretnym poziomom natężenia promieniowania X zarejestrowanego w detektorze. Obraz ten jest wyświetlany na monitorze (rys. 3). Jako detektor promieniowania mogą też być wykorzystywane płyty luminoforowe podobne do klisz stosowanych w klasycznej radiografii. Po naświetlaniu są one skanowane w specjalnych skanerach, w których uzyskuje się cyfrowy obraz obiektów.

Obiekty poddawane inspekcji są zwykle transportowane na przenośniku, a jeżeli jest to wymagane umieszcza się je w specjalnych uchwytach. Zwykle można nimi zdalnie manipulować, ustawiając element w odpowiedniej pozycji w czasie naświetlania. Dostępne są również urządzenia z ruchomym ramieniem, na którego przeciwległych końcach zamontowano układ pomiarowy (lampę i detektor).

Wówczas obiekt zwykle umieszczany jest na obrotowym stoliku ustawionym między źródłem i odbiornikiem promieni X. W ten sposób uzyskuje się obraz rentgenowski dwuwymiarowy (przekrój). Aby uzyskać obraz 3D najpierw tworzy się wiele obrazów 2D obiektu - na przykład odpowiednio nim obracając. Następnie dane te są przetwarzane w specjalistycznym oprogramowaniu.

Inspekcja 3D ma wiele zalet, ale również i wady. Przede wszystkim pozwala uzyskać dokładniejszy obraz obiektu, a dzięki jego przestrzennej wizualizacji łatwiej można wykryć szczególnie trudno dostrzegalne defekty oraz zanieczyszczenia. W ten sposób unika się też wzajemnego przesłaniania się części obiektu, na przykład tych z tyłu (lub pod spodem) przez te znajdujące się z przodu (lub na górze).

Problem ten dotyczy na przykład dwustronnych płytek drukowanych. Wadą inspekcji 3D, która ma kluczowe znaczenie dla możliwości jej wdrożenia w ramach linii produkcyjnych jest duża złożoność obliczeniowa. Z tego powodu tworzenie obrazu trójwymiarowego może trwać dłużej niż obrazu 2D.

ANALIZA OBRAZÓW RENTGENOWSKICH

Obrazy rentgenowskie są analizowane przez operatora lub w ramach automatycznego systemu. Każda z tych metod ma swoje wady i zalety. W pierwszym przypadku istnieje większe prawdopodobieństwo właściwej interpretacji obrazu RTG w razie wystąpienia na nim obiektów o nietypowych kształtach, bardzo małych rozmiarach oraz w sytuacjach, gdy gęstości ewentualnych ciał obcych i produktu mogą być zbliżone.

Koszt takiego rozwiązania jest też niższy niż w przypadku systemu komputerowego, chociaż wyszkolenie operatorów również kosztuje. Ponadto ich efektywność może się zmieniać na skutek takich czynników jak brak koncentracji, zmęczenie lub odwrócenie uwagi. W systemie automatycznym kluczowe jest ustalenie odpowiedniego poziomu gęstości powyżej lub poniżej którego dany element zarejestrowany na obrazie uznaje się za defekt.

Inspekcja taka jest najefektywniejsza w przypadku obiektów o stałej grubości oraz gęstości - w innym przypadku (przykładowo w czasie kontroli wyrobów opakowanych) mogą wystąpić problemy z interpretacją obrazu RTG.

Aby temu zapobiec zwykle wykorzystuje się specjalistyczne oprogramowanie, w którym zaimplementowano algorytmy przetwarzania obrazów uwzględniające zmienność grubości i gęstości obiektu oraz właściwości jego opakowania. Zazwyczaj wymagają one większej mocy obliczeniowej procesora, przez co mogą znacząco obciążyć system inspekcji, a nawet spowolnić cały proces kontroli jakości.