Metoda wyznaczania granicy powietrze - materiał w pomiarach tomograficznych do zastosowań inżynierskich

Tomasz Kowaluk

Abstract

In this PhD thesis a method for determining the border between the material and the air in the tomographic measurements for engineering applications was presented. The method is based on the execution of additional calibration measurement on a special gauges. From the calibration measurement the radiographs are recorded. From the analysis of X-ray images deviation value used to determine the border between the material and the air are obtained. One of the main tasks was to design the optimal gauges. The following methods of the gauges production were checked: by machining, 3D printing techniques, modifying the casting process. As a definitive gauges for use in the method volume gauges were selected. Factors potentially affecting the accuracy of method were identified. Among other the following factors were checked: the impact of the settings of measured element, settings of measurement parameters of X-ray tube (voltage, current) and detector (integration time, gain), (the stability of the components of the CT, the impact of temperature. Verification of the method was performed on the volume gauges made of precision balls. Additionally, a verification tests on elements of other shapes than ball gauges (cubes) made of different materials (ceramics, plastics) were made. The method has also been verified by simulation in FLUKA environment using Monte Carlo methods. The developed method for determining the air-material border can be applied for any industrial computer tomograph. The only requirement for the application of the method is to have reference balls. The method has been verified on five different CT scanners. In each case they achieved at least 50% reduction of errors of the volume and linear dimensions measurements in relation to the automatic detection algorithm of the border between the material and the air (ISO50%).
Rodzaj dyplomuPraca doktorska
Autor Tomasz Kowaluk (WM / IMIB)
Tomasz Kowaluk
- Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej
Językpl polski
Jednostka dyplomującaWydział Mechatroniki (WM)
Dyscyplina naukibudowa i eksploatacja maszyn / dziedzina nauk technicznych / obszar nauk technicznych
Data obrony01-07-2016
Data zakończenia 21-09-2016
Promotor Adam Woźniak (WM / IMIB)
Adam Woźniak
- Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej
, Piotr Tulik (WM / IMIB)
Piotr Tulik
- Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej
Recenzenci zewnętrzni Władysław Jakubiec, prof. - Akademia Techniczno-Humanistyczna (ATH Bielsko-Biała)
Władysław Jakubiec, prof.
-

Michał Wieczorowski, prof. - Politechnika Poznańska (PP)
Michał Wieczorowski, prof.
-
Wyróżnienietak
Paginacja 129
Słowa kluczowe w języku polskimpomiary tomograficzne
Słowa kluczowe w języku angielskimtomographic measurements
Streszczenie w języku polskimW pracy przedstawiono opracowaną metodę wyznaczania wartości granicy pomiędzy materiałem a powietrzem w pomiarach tomograficznych do zastosowań inżynierskich. Polega ona na wykonaniu dodatkowego pomiaru kalibracyjnego na specjalnym wzorcu. Zapisywane zdjęcia rentgenowskie służą do wyznaczenia wartości odchyłki pola powierzchni stosowanej do wyznaczenia wartości granicy pomiędzy materiałem a powietrzem. Jednym z głównych zadań w pracy było zaprojektowanie optymalnych wzorców. Zbadano szereg metod wytwarzania wzorców: poprzez obróbkę mechaniczną, techniki druku 3D, modyfikowanie procesu odlewania. Ostatecznie do zastosowania wybrano wzorce objętościowe. Dokonano identyfikacji czynników potencjalnie wpływających na dokładność opracowanej metody. Sprawdzono między innymi wpływ ustawienia elementu pomiarowego, dobór parametrów pomiarowych lampy RTG (napięcia i natężenia) oraz detektora (czasu naświetlania pojedynczej projekcji oraz wzmocnienia), czy wpływ temperatury. Weryfikacja metody została wykonana na wzorcach objętościowych zbudowanych z precyzyjnie wykonanych kul. Dodatkowo przeprowadzono badania weryfikacyjne na elementach o innych kształtach niż wzorce kulowe (kostki) wykonanych z różnych materiałów (ceramika, tworzywa sztuczne). Metoda została również zweryfikowana symulacyjnie w środowisku FLUKA z zastosowaniem metod Monte Carlo. Opracowana metoda wyznaczania granicy powietrze-materiał może zostać zastosowana na dowolnym przemysłowym tomografie. Jedynym wymogiem do zastosowania metody jest posiadanie kul wzorcowych. Uniwersalność metody potwierdzno przeprowadzonymi badaniami na pięciu różnych tomografach. W każdym przypadku uzyskano przynajmniej 50% zmniejszenie wartości błędów pomiarów objętości i wymiarów liniowych, w stosunku do automatycznego algorytmu wykrywania wartości granicznej pomiędzy materiałem a powietrzem (ISO50%).
Plik pracy
ATT00004.pdf 4.67 MB

Pobierz odnośnik do tego rekordu

Powrót