Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета предложили метод восстановления цифровых моделей деталей на основе анализа сигналов тормозного рентгеновского излучения. Контроль качества в режиме реального времени позволит снизить вероятность брака при аддитивном производстве методом электронно-лучевого наплавления.
Установка электронно-лучевой сварки ЭЛУ-М
Методика позволяет контролировать процесс наплавления за счет восстановления детали в цифровой форме и сравнения цифрового образа с самой деталью в режиме реального времени, сообщает издание Naked Science. Восстановление основано на анализе излучения в процессе наплавления — светового, теплового, рентгеновского. Наиболее перспективны системы контроля, полагающиеся на регистрацию сигналов рентгеновского излучения с помощью специальных датчиков.
«Например, у нас спрятан объект неизвестной формы в некой непрозрачной субстанции, и у нас нет никакой возможности посмотреть на этот предмет, а нам необходимо узнать его параметры. Чтобы восстановить неизвестную информацию мы можем пробивать скрывающую объект субстанцию инфракрасными, аудио и другими сигналами, измеряя отклик, чтобы по данным значениям построить примерное представление о неизвестном предмете. Самый простой пример — когда сверкнула молния, и мы считаем секунды до того, как прогремит гром, чтобы рассчитать расстояние от нас до центра грозы — мы по вторичным признакам ищем параметр. Здесь же мы измеряем отклики рентгеновского излучения и по ним смотрим, какая форма валика наплавки, нет ли дефектов», — рассказывает доцент кафедры «Высшая математика» Елена Кротова.
При взаимодействии электронного луча с материалом электроны теряют энергию, и в месте взаимодействия возникает рентгеновское излучение. Излучение регистрируется датчиками, а затем получаемые данные обрабатываются с помощью математического алгоритма восстановления поверхности. Политехники опробовали метод восстановления поверхностей деталей на трех типах симметричных объектов — гауссовых поверхностях, полусферах, цилиндрах. При сравнении восстановленных поверхностей с теми, которые должны были получиться, результат оказался положительным — объекты соответствовали друг другу.
«Построенная методика основана на подходе «встреча посередине». Мы решаем прямую задачу — каким должен быть отклик в случае определенного набора поверхностей, и навстречу решаем обратную задачу — по отклику пытаемся восстановить вид поверхности», — поясняет Елена Кротова.
Результаты исследования могут использоваться в разработке систем оперативного контроля процессов электронно-лучевого наплавления по распределению тормозного рентгеновского излучения. Метод ученых ПНИПУ позволит создавать более качественные 3D-печатные изделия сложных форм.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, результаты опубликованы в журнале «Дефектоскопия».
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.