照片來源所有圖片：Radalytica
Radalytica(捷克共和國奧洛穆克)開發了獨特的機器人成像系統“RadalyX”，它將協作機器人與最先進的 X 射線成像傳感器相結合，顯著擴展和改進復合材料部件的無損檢測 (NDT)。“光子計數探測器由 Advacam sro 生產，Advacam sro 是我們的合作伙伴公司，最初是一家大學創業公司，”Radalytica 的銷售經理 Martin Josifek 解釋說。“探測器芯片技術源于瑞士歐洲核子研究中心領導的一項合作，該合作繼續對此進行研究。” 請注意，CERN 是世界上最大的粒子物理實驗室，開發了強子對撞機。“這種探測器芯片技術用途廣泛，因此它也被 NASA 在國際空間站上用于監測太空輻射，”Josifek 補充道。
“光子計數探測器比當前的 X 射線成像技術靈敏得多，”他繼續說道。“Advacam 的成立是為了將這些探測器商業化，但客戶通常不僅想要探測器，還想要完整的無損檢測解決方案。因此，Radalytica 應運而生，將探測器與其他幾種獨特的技術相結合，以提供一種新型的機器人檢測系統。”
協作機器人，分辨率更高
傳統的 X 射線系統無法對干燥的玫瑰進行成像(左)，而 Radalytica 更靈敏的探測器可以同時對玫瑰的所有部分進行成像——頭部甚至花瓶內部的莖。Josifek 解釋說，當前的 X 射線技術在圖像質量和可以檢查的形狀方面都是有限的。“我們的探測器提供的分辨率和新穎功能的一個例子是干玫瑰。標準的 X 射線檢查看不到玫瑰，只能看到花瓶。但是通過我們的技術，您可以看到玫瑰的所有細節。”
“雖然工業 CT 的分辨率和開發 3D 模型的能力非常強大，”他繼續說道，“但也僅限于較小尺寸的樣品，因為它們必須放入腔室或旋轉床上。但我們的技術基于兩個獨立的機器人。一個發射 X 射線，另一個攜帶探測器，樣品介于兩者之間。機器人可以獨立定位，因此我們不受樣品形狀或尺寸的限制，我們可以檢查彎曲形狀。該系統可用作固定 NDT 站或便攜式檢測裝置。它還可以集成到現有生產中以進行在線檢測。”
Radalytica 的機器人在六個軸上精確地一起移動，第七個軸可以添加導軌，從而能夠掃描飛機機翼和風力葉片等大型結構。“機器人的這種同步和校準也是我們的專有技術，”Josifek 說，“這是 CT 的關鍵，因為運動必須精確才能獲得高質量的成像。”
這種“掃描”方法的另一個優點是消除了視差效應。“這是由于 X 射線束是錐形的，”Josifek 解釋說。“但是我們的系統使用兩個機器人來模擬平行光束，因此沒有視差。這意味著可以通過簡單和自動的方式檢查平面或彎曲的蜂窩結構是否存在各種缺陷，包括單元中是否存在水。”
“憑借我們的專利技術，我們可以在分辨率、缺陷檢測能力以及工業化方面進行更高水平的檢測，而不是目前主要飛機塬始設備制造商和一級供應商的檢測水平，”他斷言。“因此，我們可以提高和擴展檢測質量，并在材料和結構的研發過程中提供幫助。”
3D鼠標，快速檢測
3D 鼠標是另一個關鍵的發展。Radalytica 使用改進型鼠標來控制機器人的移動，然后控制在計算機屏幕上實時顯示的 X 射線圖像的位置和視角。“3D 鼠標使用簡單的手動控制和實時視圖，可在您控制視圖方向和 X 射線圖像之間提供即時反饋，”Josifek 解釋說。“因此，它是一種非常直觀的控制類型，非常適合在 3D 中定位受檢結構內部的缺陷。”
“3D 鼠標還允許操作員在沒有 CT 的情況下快速了解樣品內部的 3D 結構，”他補充道。“例如，CT需要時間，因為你需要從多個角度獲得大量圖片。但是為了快速檢查，您可以使用我們的實時 X 射線成像來查看實時 2D X 射線圖像，同時使用 3D 鼠標在物體周圍自由移動視圖。這使得 X 射線成像與使用我們的大腦進行視覺檢查非常相似。例如，當我們在一杯水中看到一個氣泡時，我們會旋轉它以查看氣泡是在前面還是在后面。這與我們在使用 3D 鼠標和 X 射線進行機器人檢查時使用的塬理相同。機器人和 3D 鼠標使視覺上不透明的物體變得透明。因此，與使用較長的 CT 過程相比，檢查它們要容易和自然得多。”
該技術還允許遠程操作。“3D 鼠標提供了一種可以通過互聯網連接的解決方案，”Josifek 說。“例如，一架降落在東南亞的飛機懷疑有損壞需要檢查，但經過認證的 NDI 專家在西雅圖。沒問題，因為他可以使用 3D 鼠標控制西雅圖的檢查。沒有必要旅行。這對整個行業來說效率更高。”
多式聯運檢驗
Radalytica 還將 X 射線與超聲檢測 (UT) 結合起來進行多模式檢測。“例如，這對沖擊損傷很有幫助，因為 X 射線無法檢測到分層，但超聲波可以很好地檢測到分層，”Josifek 指出。“對于撞擊損壞，如果有裂縫，高分辨率 X 射線成像會提供很多細節，但您看不到任何周圍的分層。但是，使用超聲波，您可以看到分層，但無法看到撞擊的所有細節。因此，我們將這兩種技術結合起來，以更好地了解正在發生的事情。據我們所知，沒有其他人這樣做。”
Radalytica 未來將結合更多技術。“我們已經集成了激光表面輪廓等成像模塊，”Josifek 說，“我們還將研究熱技術，包括熱成像。我們甚至正在研究 X 射線衍射，除其他好處外，它還能提供關于復合纖維取向的非常好的信息。”
激光表面輪廓分析
“這是對表面質量的檢查，也是為了確保形狀和尺寸，”他說。“您使用激光輪廓儀掃描以獲得表面的尺寸和圖像，然后系統可以創建與 CAD 文件進行比較的 3D 模型。” 例如，激光表面輪廓用于檢查螺旋槳，“因為它們的形狀非常重要，”Josifek 說。“如果你的形狀錯誤，那幺功率輸出就會降低。”
RadalyX 激光輪廓分析示例。“如果不需要檢測體積缺陷，激光輪廓分析也是一個不錯的選擇，”他指出。“但與 CT 結合使用也是有益的，其中激光在機器人控制和數據分析中補充 CT。” Josifek 解釋說：“我們使用激光表面測量來對機器人進行編程。我們需要看到樣品的準確位置和準確形狀。因此，第一步是激光掃描表面，然后機器人可以跟隨表面進行 2D X 射線、CT 或 UT 掃描。請注意，如果這種運動不準確，圖像中就會出現錯誤。”
成像可能性
Josifek 描述了如何消除視差和多模態檢查，例如，創建蜂窩芯翼型的數字 3D 模型。“我們一直在與捷克共和國的一家小型飛機制造商進行此類合作。我們已經為它們檢查了一些機翼，尋找零件內部的可見缺陷、粘合層中的粘合劑分布等。我們在一個復合層壓板的螺釘附近發現了裂縫，這些裂縫從外部或標準 X 射線系統都看不到。”
RadalyX 探測器還可以在所謂的“光譜模式”下進行掃描，在這種模式下測量 X 射線的波長。這有助于區分物體中的材料種類并賦予它們不同的顏色——一種類似于機場安全檢查中的“彩色 X 射線”(見開場圖像)。“這種類型的測量和可視化非常有用，”Josifek 說。
層析成像
“這使用與 CT 類似的塬理，但不是將樣本旋轉 360 度并在每個角度拍攝圖像，您只需使用有限的角度進行更快的分析，”Josifek 解釋道。“例如，整個機翼對于 CT 來說太大了，所以你會在有限的角度使用層析成像。一個機器人在上面，另一個在下面。例如，您只能以 90° 到 45° 的角度拍攝圖像，這足以深入解析機翼內部的結構。它的深度分辨率可能不如 CT，但通常足以提供識別缺陷和損壞所需的信息。它可以被理解為一種將 X 射線圖像聚焦到零件的不同深度以檢查例如封閉結構內的粘合線或配合表面的方法。”
RadalyX 系統可提供低至 50 微米的分辨率。雖然機器人可以處理大型零件，但檢查區域受到計算機圖形卡內存的限制，無法處理圖像以進行重建。“如果你有一個大物體并且你有更高的分辨率，”Josifek 解釋說，“那幺大量的數據必須由計算機處理。這就是為什幺我們通常將 CT 掃描范圍縮小到感興趣的局部區域，而不是整個機翼。如果你想以如此高的分辨率對一個完整的機翼進行 CT 掃描，世界上沒有計算機可以處理所有這些數據。”
安全
“因為我們的探測器非常靈敏，它們通常只需要標準 X 射線能量的一半即可提供相同的檢查，”他指出。“這種較低能量的 X 射線發射使得實現必要的保護性屏蔽變得更加容易。請注意，所需的屏蔽厚度與 X 射線能量呈非線性關系，因此我們的屏蔽厚度可以低至傳統 X 射線檢測所需厚度的 25%。距離也用于滿足安全要求。但如果你的功率較低，距離也會更小。” Radalytica 有一名輻射防護專家，負責評估每個安裝，以確保必要的防護措施到位并符合當地法律要求。
輕松編程，數據分析
操作此設備是否需要機器人專家?“不，”Josifek 說。“我們有機器人專家，他們對系統進行了編程，使其易于操作。每個人只需經過一天的培訓即可操作該系統，我們隨系統提供培訓。該軟件可輕松控制系統。您只需要設置開始位置和位置目錄即可完成檢查，軟件會自行完成所有工作。”
“關于圖像和可視化，二維檢測是可能的，在檢測過程中從軟件中導出，”他說。“3D 重建取決于應用程序，但在大多數情況下，該數據也是完全自動處理的。我們不斷尋找新的應用程序并調整軟件以優化這些應用程序。因此，我們正在創建一個包含此類新最終用途和檢測應用程序的庫，從不銹鋼到 FRP 再到陶瓷，我們將為我們的客戶提供訪問這些應用程序的權限。”
Josifek 解釋說，作為安裝過程的一部分，Radalytica 提供系統培訓，“我們還為客戶的應用程序設置了軟件。但是，如果出現新的應用程序，我們將與它們合作。這確實是我們提供的服務的一部分——在可能的情況下具有巨大的靈活性，我們仍在為該系統尋找許多新的應用程序。”
成本和未來應用
Josifek 說，RadalyX 系統的價格取決于配置、模塊數量和定制級別。但是，標準系統的成本實際上低于典型的中型工業CT機。
Radalytica 看到了廣泛行業的許多不同應用，從航空航天和汽車中的復合材料到醫療應用、食品行業和法醫藝術調查。“我們已經檢查了從數百年歷史的繪畫(與 InsightART 公司合作)到木制螺旋槳和鈦自行車架，再到鋼、復合材料和陶瓷的所有東西，”Josifek 說。
“而且我們正在將我們的系統與神經網絡相結合，以便我們可以讓它學習并更好地自動化大型或復雜的檢查。這是我們方法的另一個好處。我們正在教軟件什幺是好的，什幺是不好的，但最終，當它正確完成時，系統將能夠以自動方式完成這些檢查并識別異常。對于復合材料，我們可以看到從簡單掃描問題區域的損壞到粘合層 100% 的可檢測性，再到復雜組件的智能檢測，但所有這些都將提高質量和成本。”
