无损检测依靠x射线、红外成像来检测产品的完整性

当制造商需要验证部件的结构完整性或测量物体的特定特性时，他们会求助于无损检测(NDT)。虽然目前已有十几种无损检测技术，但机器视觉公司正在调整他们的产品，特别是两种地下检测和评估方法——工业射线照相和热成像——以反映现代制造车间的现实情况。

用x射线诊断问题

利用x射线成像的工业射线照相术已经在NDT应用中应用了一个多世纪。尽管放射学的基本原理多年来一直保持不变，但在图像分辨率、扫描速度和检测较小缺陷方面的进步，使得该技术在电子检测等一系列行业中越来越有吸引力。x射线探测器检查组件中的缺陷，如集成电路封装内的线键合和球栅阵列，一种表面贴装封装，使用放置在印刷电路板上的焊锡球。

Teledyne Dalsa的x射线成像副总裁Thorsten Achterkirchen说:“总的来说，x射线作为一个市场正在增长，因为越来越多的制造商使用x射线检查作为工艺和质量控制的手段。”“在某些情况下，市场也正在从传统的图像增强器转向数字平板探测器。”

Teledyne Dalsa还发现，对便携式x射线系统的需求日益增长，特别是对基于安全的检查。Achterkirchen说:“以石油和天然气市场为例，他们必须检查管道中的每一个焊缝，以确保其结构可靠，或者他们需要识别可能导致管道破裂的东西。”

x射线在汽车行业的安全关键应用中发挥着重要作用。检查内容包括铝轮、轮胎、发动机组和安全气囊。但该行业正在扩大其对“安全关键”的定义。VJ Technologies工业部门的全球销售和营销总监Rahul Alreja说，这意味着x射线无损检测技术有更多的机会。该公司的VJ x射线部门生产集成x射线源和高压发电机。

“你不能在实验室环境中评估某些东西，”Alreja说。“只有当车开到野外时，你才明白发生了什么。随着汽车制造商收集的数据越来越多，他们就能确定哪些部件更容易发生故障，哪些部件更容易受伤，而这些部件被认为是关键部件。”

Alreja补充说，汽车原始设备制造商(OEMs)要求各级供应商对他们提供的零部件进行100%的检查。

感受失败的热度

红外(IR)热成像为制造业和其他工业部门提供了另一种方法，可以检测各种材料中的空洞、裂缝和分层。红外地图或测量表面温度的热量通过，到，或从一个物体。

MoviTHERM总裁兼首席执行官Markus Tarin表示:“我们已经能够不断降低先进热成像的成本，小型化使我们能够构建更小、便携式、轻量级的系统。除了便携式系统，MoviTHERM还为那些想要测试结构设计的制造商开发实验室系统，并将其产品集成到完全机器人自动化的工作单元中。

热成像技术正逐渐成为超声检测(UT)的替代品，特别是用于汽车和航空航天工业中常用的碳复合材料的无损检测。在固体碳复合材料层压板中，IR可以穿透材料表面以下约7至8毫米。UT使用高频声波来检测缺陷，已经成为这些复合材料无损检测的首选技术。

然而，塔林说:“制造商意识到超声波不适用于形状非常复杂的部件，因为它们的半径很大，很难从超声波中提取信号。”“或者它们可能有非常大的结构，由于测量时间太长，使用超声波变得不切实际。”

超声波无损检测需要一种偶联剂，如水或空气，以促进声音能量转移到测试对象中，而高分辨率红外摄像机“需要一次非接触拍摄来获得一次测量，因此在更大的区域内获得更快的结果，”塔林说。

尽管红外成像系统具有技术优势和成本下降，但热成像提供商仍然面临一个主要的进入障碍。Tarin说:“公司主要在UT中投资培训和认证他们的无损检测人员，但通过引入红外技术等替代测量方法，他们现在不得不承担再培训和再认证员工的成本。”

撒开更大的网

x射线和红外成像系统开发人员看到了一些前进的道路，可以将更多的NDT技术应用到工厂和现场。Achterkirchen预计，随着能力的提高，数字射线照相技术将更广泛地应用于无损检测。他说:“有一件事让我感到兴奋，那就是我们有能力建造x射线系统，可以看到越来越小的特征，特别是当你进入计算机断层扫描领域时。”“结合具有微小焦点的x射线源的进步，你可以在亚微米水平上看到一些以前没有成像过的惊人的精细细节。”

说到热成像，制造过程中对速度的需求最终将推动该技术的实施，“因为其他方法，如超声波检测，无法跟上不断增长的吞吐量要求，”塔林说。

塔林还指出，红外成像并不是一种万能的解决方案。“物理限制了热成像在某些类型的测量和应用。有时需要结合不同的无损检测方法，这取决于零件的复杂性，”他说。

除了目前使用无损检测技术的传统行业领域外，消费品制造商也开始考虑引入该工艺。Alreja将这种发展归因于社交媒体趋势。“以前，一两件糟糕的产品很难影响你的声誉，”他说。“现在，如果一个人接了一个不好的角色，他在社交媒体上有很多粉丝，他可以在推特上说出来，然后这件事就会上晚间新闻，突然之间，一家公司的声誉受到了巨大的损害。无损检测可以防止不良产品进入市场，从而保护品牌。”

远大前程》

虽然电子检测行业的OEM客户通常了解他们的x射线成像系统，但Achterkirchen指出，系统集成商在更一般的应用中缺乏知识，这是x射线无损检测领域的一个关键挑战。Achterkirchen说:“我们制造探测器，另一家公司制造x射线源，必须有人有知识和经验将两者结合起来，为应用挑选正确的组件，将其放入辐射安全柜，然后添加驱动整个系统的机器视觉软件。”“这种技能在今天的市场上并不容易找到。”

Achterkirchen建议系统集成商尽可能多地了解FDA法规和其他安全要求，特别是与x射线成像的辐射方面有关。Achterkirchen说，集成用于无损检测和其他检测任务的x射线系统的过程“比集成传统的机器视觉系统要复杂得多”。

与此同时，随着制造设施和流程在生成和分析越来越多的数据的同时变得更加互联和自动化，企业希望无损检测设备和服务提供商能够适应这种模式。为了预测客户的需求，VJ Technologies与大学和实验室合作，并接触思想领袖，“利用我们每个人带来的东西，以提供下一代解决方案，”Alreja说。

用于无损检测的x射线和红外成像可能只占机器视觉市场份额的一小部分，但这些组件和系统的制造商将继续开发解决方案，以跟上制造业和工业对更严格的质量控制和更大吞吐量的不断变化的需求。

韦恩哈丁是AIA的特约编辑。本文最初发表于视觉在线．AIA是推进自动化协会(A3)的一部分。A3是CFE Media的内容合作伙伴。由CFE媒体制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，cvavra@cfemedia.com．

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