V minulom dieli nášho mini seriálu o CT skenovaní (tu) sme si objasnili základné princípy fungovania CT skenera (výpočtová tomografia). Vieme teda, že výstupné dáta z CT nesú informáciu o vonkajšej geometrii aj vnútornej štruktúre modelu. Cieľom tohto článku je predstavenie niekoľkých základných typov analýz na CT dátach v programe VG Studio MAX a umožniť záujemcom lepšiu orientáciu v tejto oblasti.
Pre naše príklady sme zvolili tri typy vzoriek, ktoré nám svojím zložením a štruktúrou pomôžu názorne predviesť typické analýzy a ilustrovať ich potenciál v ďalších aplikáciách.
Ukážkovými dielmi pre nás boli plastový uzáver, hliníková pena a vzorka lana
Je myslím pochopiteľné, že získanie kvalitných dát pre nasledujúce príklady prebehlo skenovanie (akvizícia) a rekonštrukcia s vhodným nastavením. Zoznámenie problematiky skenovania, CT artefaktov a determinácie povrchu bude témou pre ďalší diel.
Digitálna analýza akéhokoľvek druhu pracuje s rozsahom hodnôt odtieňa šedej, preto je kvalita snímok resp. ich dynamický rozsah (DR) tak dôležitý. Vysoká hodnota DR nám umožní lepšie nastavenie vstupných parametrov pre dané moduly analýz a tým aj lepšie zacieliť hľadané defekty, oblasti a pod. Napríklad pre detekciu malých pórov vo vnútri materiálu môže byť silný šum na pozadí (nízke priemerovanie/averaging snímok) nemalý problém. Vhodné nastavenie pri CT skenovaní nám umožní získať snímky s dobrým dynamickým rozsahom a tým pádom aj s viacerými informáciami.
Nasledujúci prehľad ukazuje niektoré moduly pre CT analýzu na našich vzorkách podľa typu. Pohľad do pracovného prostredia programu VGStudio Max ponúka nielen 3D pohľad, ale aj rezy v rovinách X, Y, Z a je tak umožnená ľahká orientácia pri lokalizácii vyhodnotených výsledkov. Je jasné, že vyhodnotené dáta je možné filtrovať, štatisticky triediť a vizualizovať pomocou histogramov a grafov na sledovaný účel. My sa v tomto krátkom článku obmedzíme iba na základný typový prehľad analýz.
Porovnanie nominálneho CAD modelu so skenom podľa určeného zarovnania je najčastejším a najbežnejším typom kontroly. Touto metódou môžeme získať farebnú mapu odchýlok, vykonávať meranie rozmerov aj geometrických tolerancií.
Určenie porozity a inklúzií na plastových dieloch býva jednou z najčastejších analýz na CT dátach. Porozita môže negatívne ovplyvniť pevnostné vlastnosti dielu a jej lokalizácia má preto zásadný význam.
Meranie hrúbky steny v akomkoľvek mieste modelu, teda aj vizuálne nedostupnom, je jedna z kľúčových výhod CT skenovania. V praxi je pre optické skenery limitujúci uhol, ktorý zvierajú jeho kamery. Preto býva ťažké skenovanie napríklad malých otvorov.
Analýza štruktúry poréznych materiálov nachádza uplatnenie v materiálovom inžinierstve.
Simulácie je možné vykonávať priamo na voxelových dátach a ľahšie tak predpovedať mechanické vlastnosti dielov aj s vnútornými mechanickými chybami.
Výstupom môžu byť aj dáta pre rôzne typy simulácií metódou konečných prvkov MKP/FEM (Abaqus, Patran)
Simulácie prúdenia a transportných javov umožňujú charakterizovať fyzikálne vlastnosti rôznych typov vzoriek (napr. kapilárny tlak pri geologických vzorkách).
Modul pre analýzu orientácie vlákien býva využívaný pri analýzach kompozitných materiálov i biologických štruktúr.
Na základe odlišnej hustoty dielov v zostave môžeme vykonávať ich segmentáciu a okrem cielenej analýzy komponovať aj pôsobivé animácie.
Vyššie uvedené ukážky zďaleka netvoria ucelený prehľad všetkých možných analýz CT dát a sú tiež len veľmi rýchlou a neúplnou prezentáciou možností programu VGStudio Max. Pre bystrých záujemcov o problematiku CT skenovania však určite nebude problém urobiť si aspoň čiastkovú predstavu a bezpochyby vytuší potenciál celej metódy aj ich možných výsledkov. A to bolo našim cieľom.
