V minulém dílu našeho mini seriálu o CT skenování (zde) jsme si objasnili základní principy fungování CT skeneru (výpočetní tomografie). Víme tedy, že výstupní data z CT nesou informaci o vnější geometrii i vnitřní struktuře modelu. Cílem tohoto článku je představení několika základních typů analýz na CT datech v programu VG Studio MAX a umožnit zájemcům lepší orientaci v této oblasti.
Pro naše příklady jsme zvolili tři typy vzorků, které nám svým složením a strukturou pomohou názorně předvést typické analýzy a ilustrovat jejich potenciál v dalších aplikacích.
Ukázkovými díly pro nás byly plastový uzávěr, hliníková pěna a vzorek lana
Je myslím pochopitelné, že získání kvalitních dat pro následující příklady proběhlo skenování (akvizice) a rekonstrukce s vhodným nastavením. Seznámení problematiky skenování, CT artefaktů a determinace povrchu bude tématem pro další díl.
Digitální analýza jakéhokoli druhu pracuje s rozsahem hodnot odstínu šedi, proto je kvalita snímků resp. jejich dynamický rozsah (DR) tak důležitý. Vysoká hodnota DR nám umožní lepší nastavení vstupních parametrů pro dané moduly analýz a tím i lépe zacílit hledané defekty, oblasti apod. Například pro detekci malých pórů uvnitř materiálu může být silný šum na pozadí (nízké průměrování/averaging snímků) nemalý problém. Vhodné nastavení při CT skenování nám umožní získat snímky s dobrým dynamickým rozsahem a tím pádem i s více informacemi.
Následující přehled ukazuje některé moduly pro CT analýzu na našich vzorcích podle typu. Pohled do pracovního prostředí programu VGStudio Max nabízí nejen 3D pohled, ale i řezy v rovinách X,Y,Z a je tak umožněna snadná orientace při lokalizaci vyhodnocených výsledků. Je jasné, že vyhodnocená data je možné filtrovat, statisticky třídit a vizualizovat pomocí histogramů a grafů pro sledovaný účel. My se v tomto krátkém článku omezíme jen na základní typový přehled analýz.
Porovnání nominálního CAD modelu se skenem podle určeného zarovnání je nejčastějším a nejběžnějším typem kontroly. Touto metodou můžeme získat barevnou mapu odchylek, provádět měření rozměrů i geometrických tolerancí.
Určení porozity a inkluzí na plastových dílech bývá jednou z nejčastějších analýz na CT datech. Porozita může negativně ovlivnit pevnostní vlastnosti dílu a její lokalizace má proto zásadní význam.
Měření tloušťky stěny v jakémkoliv místě modelu, tedy i vizuálně nedostupném, je jedna z klíčových výhod CT skenování. V praxi je pro optické skenery limitující úhel, který svírají jeho kamery. Proto bývá obtížné skenování například malých otvorů.
Analýza struktury porézních materiálů nachází uplatnění v materiálovém inženýrství.
Simulace je možné provádět přímo na voxelových datech a snadněji tak předpovídat mechanické vlastnosti dílů i s vnitřními mechanickými vadami.
Výstupem mohou být i data pro různé typy simulací metodou konečných prvků MKP/FEM (Abaqus, Patran)
Simulace proudění a transportních jevů umožnují charakterizovat fyzikální vlastnosti různých typů vzorků (např. kapilární tlak u geologických vzorků).
Modul pro analýzu orientace vláken bývá využíván při analýzách kompozitních materiálů i biologických struktur.
Na základě odlišné hustoty dílů v sestavě můžeme provádět jejich segmentaci a kromě cílené analýzy komponovat i působivé animace.
Výše uvedené ukázky zdaleka netvoří ucelený přehled všech možných analýz CT dat a jsou také jen velmi rychlou a neúplnou prezentací možností programu VGStudio Max. Pro bystré zájemce o problematiku CT skenování však jistě nebude problém udělat si alespoň dílčí představu a bezesporu vytuší potenciál celé metody i jejich možných výsledků. A to bylo našim cílem.
