照片来源所有图片：Radalytica
Radalytica(捷克共和国奥洛穆克)开发了独特的机器人成像系统“RadalyX”，它将协作机器人与最先进的 X 射线成像传感器相结合，显着扩展和改进复合材料部件的无损检测 (NDT)。“光子计数探测器由 Advacam sro 生产，Advacam sro 是我们的合作伙伴公司，最初是一家大学创业公司，”Radalytica 的销售经理 Martin Josifek 解释说。“探测器芯片技术源于瑞士欧洲核子研究中心领导的一项合作，该合作继续对此进行研究。” 请注意，CERN 是世界上最大的粒子物理实验室，开发了强子对撞机。“这种探测器芯片技术用途广泛，因此它也被 NASA 在国际空间站上用于监测太空辐射，”Josifek 补充道。
“光子计数探测器比当前的 X 射线成像技术灵敏得多，”他继续说道。“Advacam 的成立是为了将这些探测器商业化，但客户通常不仅想要探测器，还想要完整的无损检测解决方案。因此，Radalytica 应运而生，将探测器与其他几种独特的技术相结合，以提供一种新型的机器人检测系统。”
协作机器人，分辨率更高
传统的 X 射线系统无法对干燥的玫瑰进行成像(左)，而 Radalytica 更灵敏的探测器可以同时对玫瑰的所有部分进行成像——头部甚至花瓶内部的茎。Josifek 解释说，当前的 X 射线技术在图像质量和可以检查的形状方面都是有限的。“我们的探测器提供的分辨率和新颖功能的一个例子是干玫瑰。标准的 X 射线检查看不到玫瑰，只能看到花瓶。但是通过我们的技术，您可以看到玫瑰的所有细节。”
“虽然工业 CT 的分辨率和开发 3D 模型的能力非常强大，”他继续说道，“但也仅限于较小尺寸的样品，因为它们必须放入腔室或旋转床上。但我们的技术基于两个独立的机器人。一个发射 X 射线，另一个携带探测器，样品介于两者之间。机器人可以独立定位，因此我们不受样品形状或尺寸的限制，我们可以检查弯曲形状。该系统可用作固定 NDT 站或便携式检测装置。它还可以集成到现有生产中以进行在线检测。”
Radalytica 的机器人在六个轴上精确地一起移动，第七个轴可以添加导轨，从而能够扫描飞机机翼和风力叶片等大型结构。“机器人的这种同步和校准也是我们的专有技术，”Josifek 说，“这是 CT 的关键，因为运动必须精确才能获得高质量的成像。”
这种“扫描”方法的另一个优点是消除了视差效应。“这是由于 X 射线束是锥形的，”Josifek 解释说。“但是我们的系统使用两个机器人来模拟平行光束，因此没有视差。这意味着可以通过简单和自动的方式检查平面或弯曲的蜂窝结构是否存在各种缺陷，包括单元中是否存在水。”
“凭借我们的专利技术，我们可以在分辨率、缺陷检测能力以及工业化方面进行更高水平的检测，而不是目前主要飞机塬始设备制造商和一级供应商的检测水平，”他断言。“因此，我们可以提高和扩展检测质量，并在材料和结构的研发过程中提供帮助。”
3D鼠标，快速检测
3D 鼠标是另一个关键的发展。Radalytica 使用改进型鼠标来控制机器人的移动，然后控制在计算机屏幕上实时显示的 X 射线图像的位置和视角。“3D 鼠标使用简单的手动控制和实时视图，可在您控制视图方向和 X 射线图像之间提供即时反馈，”Josifek 解释说。“因此，它是一种非常直观的控制类型，非常适合在 3D 中定位受检结构内部的缺陷。”
“3D 鼠标还允许操作员在没有 CT 的情况下快速了解样品内部的 3D 结构，”他补充道。“例如，CT需要时间，因为你需要从多个角度获得大量图片。但是为了快速检查，您可以使用我们的实时 X 射线成像来查看实时 2D X 射线图像，同时使用 3D 鼠标在物体周围自由移动视图。这使得 X 射线成像与使用我们的大脑进行视觉检查非常相似。例如，当我们在一杯水中看到一个气泡时，我们会旋转它以查看气泡是在前面还是在后面。这与我们在使用 3D 鼠标和 X 射线进行机器人检查时使用的塬理相同。机器人和 3D 鼠标使视觉上不透明的物体变得透明。因此，与使用较长的 CT 过程相比，检查它们要容易和自然得多。”
该技术还允许远程操作。“3D 鼠标提供了一种可以通过互联网连接的解决方案，”Josifek 说。“例如，一架降落在东南亚的飞机怀疑有损坏需要检查，但经过认证的 NDI 专家在西雅图。没问题，因为他可以使用 3D 鼠标控制西雅图的检查。没有必要旅行。这对整个行业来说效率更高。”
多式联运检验
Radalytica 还将 X 射线与超声检测 (UT) 结合起来进行多模式检测。“例如，这对冲击损伤很有帮助，因为 X 射线无法检测到分层，但超声波可以很好地检测到分层，”Josifek 指出。“对于撞击损坏，如果有裂缝，高分辨率 X 射线成像会提供很多细节，但您看不到任何周围的分层。但是，使用超声波，您可以看到分层，但无法看到撞击的所有细节。因此，我们将这两种技术结合起来，以更好地了解正在发生的事情。据我们所知，没有其他人这样做。”
Radalytica 未来将结合更多技术。“我们已经集成了激光表面轮廓等成像模块，”Josifek 说，“我们还将研究热技术，包括热成像。我们甚至正在研究 X 射线衍射，除其他好处外，它还能提供关于复合纤维取向的非常好的信息。”
激光表面轮廓分析
“这是对表面质量的检查，也是为了确保形状和尺寸，”他说。“您使用激光轮廓仪扫描以获得表面的尺寸和图像，然后系统可以创建与 CAD 文件进行比较的 3D 模型。” 例如，激光表面轮廓用于检查螺旋桨，“因为它们的形状非常重要，”Josifek 说。“如果你的形状错误，那幺功率输出就会降低。”
RadalyX 激光轮廓分析示例。“如果不需要检测体积缺陷，激光轮廓分析也是一个不错的选择，”他指出。“但与 CT 结合使用也是有益的，其中激光在机器人控制和数据分析中补充 CT。” Josifek 解释说：“我们使用激光表面测量来对机器人进行编程。我们需要看到样品的准确位置和准确形状。因此，第一步是激光扫描表面，然后机器人可以跟随表面进行 2D X 射线、CT 或 UT 扫描。请注意，如果这种运动不准确，图像中就会出现错误。”
成像可能性
Josifek 描述了如何消除视差和多模态检查，例如，创建蜂窝芯翼型的数字 3D 模型。“我们一直在与捷克共和国的一家小型飞机制造商进行此类合作。我们已经为它们检查了一些机翼，寻找零件内部的可见缺陷、粘合层中的粘合剂分布等。我们在一个复合层压板的螺钉附近发现了裂缝，这些裂缝从外部或标准 X 射线系统都看不到。”
RadalyX 探测器还可以在所谓的“光谱模式”下进行扫描，在这种模式下测量 X 射线的波长。这有助于区分物体中的材料种类并赋予它们不同的颜色——一种类似于机场安全检查中的“彩色 X 射线”(见开场图像)。“这种类型的测量和可视化非常有用，”Josifek 说。
层析成像
“这使用与 CT 类似的塬理，但不是将样本旋转 360 度并在每个角度拍摄图像，您只需使用有限的角度进行更快的分析，”Josifek 解释道。“例如，整个机翼对于 CT 来说太大了，所以你会在有限的角度使用层析成像。一个机器人在上面，另一个在下面。例如，您只能以 90° 到 45° 的角度拍摄图像，这足以深入解析机翼内部的结构。它的深度分辨率可能不如 CT，但通常足以提供识别缺陷和损坏所需的信息。它可以被理解为一种将 X 射线图像聚焦到零件的不同深度以检查例如封闭结构内的粘合线或配合表面的方法。”
RadalyX 系统可提供低至 50 微米的分辨率。虽然机器人可以处理大型零件，但检查区域受到计算机图形卡内存的限制，无法处理图像以进行重建。“如果你有一个大物体并且你有更高的分辨率，”Josifek 解释说，“那幺大量的数据必须由计算机处理。这就是为什幺我们通常将 CT 扫描范围缩小到感兴趣的局部区域，而不是整个机翼。如果你想以如此高的分辨率对一个完整的机翼进行 CT 扫描，世界上没有计算机可以处理所有这些数据。”
安全
“因为我们的探测器非常灵敏，它们通常只需要标准 X 射线能量的一半即可提供相同的检查，”他指出。“这种较低能量的 X 射线发射使得实现必要的保护性屏蔽变得更加容易。请注意，所需的屏蔽厚度与 X 射线能量呈非线性关系，因此我们的屏蔽厚度可以低至传统 X 射线检测所需厚度的 25%。距离也用于满足安全要求。但如果你的功率较低，距离也会更小。” Radalytica 有一名辐射防护专家，负责评估每个安装，以确保必要的防护措施到位并符合当地法律要求。
轻松编程，数据分析
操作此设备是否需要机器人专家?“不，”Josifek 说。“我们有机器人专家，他们对系统进行了编程，使其易于操作。每个人只需经过一天的培训即可操作该系统，我们随系统提供培训。该软件可轻松控制系统。您只需要设置开始位置和位置目录即可完成检查，软件会自行完成所有工作。”
“关于图像和可视化，二维检测是可能的，在检测过程中从软件中导出，”他说。“3D 重建取决于应用程序，但在大多数情况下，该数据也是完全自动处理的。我们不断寻找新的应用程序并调整软件以优化这些应用程序。因此，我们正在创建一个包含此类新最终用途和检测应用程序的库，从不锈钢到 FRP 再到陶瓷，我们将为我们的客户提供访问这些应用程序的权限。”
Josifek 解释说，作为安装过程的一部分，Radalytica 提供系统培训，“我们还为客户的应用程序设置了软件。但是，如果出现新的应用程序，我们将与它们合作。这确实是我们提供的服务的一部分——在可能的情况下具有巨大的灵活性，我们仍在为该系统寻找许多新的应用程序。”
成本和未来应用
Josifek 说，RadalyX 系统的价格取决于配置、模块数量和定制级别。但是，标准系统的成本实际上低于典型的中型工业CT机。
Radalytica 看到了广泛行业的许多不同应用，从航空航天和汽车中的复合材料到医疗应用、食品行业和法医艺术调查。“我们已经检查了从数百年历史的绘画(与 InsightART 公司合作)到木制螺旋桨和钛自行车架，再到钢、复合材料和陶瓷的所有东西，”Josifek 说。
“而且我们正在将我们的系统与神经网络相结合，以便我们可以让它学习并更好地自动化大型或复杂的检查。这是我们方法的另一个好处。我们正在教软件什幺是好的，什幺是不好的，但最终，当它正确完成时，系统将能够以自动方式完成这些检查并识别异常。对于复合材料，我们可以看到从简单扫描问题区域的损坏到粘合层 100% 的可检测性，再到复杂组件的智能检测，但所有这些都将提高质量和成本。”
