Введение 11
1. Обзор литературы 15
1.1 История создания и развития рентгеновских томографов 15
1.2 Обзор метода компьютерной рентгеновской томографии 20
1.2.1 Конфигурации построения микротомографа 20
1.2.2 Источники рентгеновского излучения 27
1.2.3. Детекторы рентгеновского излучения 32
1.3 Метрология рентгеновских томографических систем 42
2. Теоретический анализ метрологических параметров томографической системы 43
2.1 Функция распространения точки 44
2.2 Функция распространения линии 47
2.3 Функция отклика границы 49
2.4 Компоненты нерезкости 51
2.4.1 Геометрическая нерезкость 52
2.4.2 Движение объекта (Нерезкость перемещения) 55
2.4.3 Детекторная нерезкость 56
2.4.4 Цифровое разрешение изображения 60
3. Результаты проведенного исследования 66
3.3. Методика контроля толщины карбидокремниевого покрытия 66
4. Вопросы технологии 75
4.1. Выбор материалов для тест объекта 75
4.2 Конструкция тест-объекта 78
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 80
5.1 Предпроектный анализ 80
5.1.1 Обоснование необходимости и актуальности разработки 80
5.1.2 Анализ конкурирующих разработок с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения 81
5.1.3 FAST-анализ 83
5.2 SWOT-анализ 86
5.3 Инициация проекта
5.3.1 Цели и результат проекта 89
5.3.2 Организационная структура проекта 90
5.4 Планирование управления научно-техническим проектом 91
5.4.1 Контрольные события проекта 91
5.4.2 План проекта 92
5.5 Бюджет научного исследования 94
5.5.1 Сырье, материалы, покупные изделия и полуфабрикаты (за вычетом отходов) 94
5.5.2 Специальное оборудование для экспериментальных работ 95
5.5.3 Расчет основной и дополнительной заработной платы, отчислений на социальные
нужды и накладные расходы 97
5.3.4 Реестр рисков проекта 101
6. Социальная ответственность 103
Введение 103
6.1 Производственная безопасность 104
6.1.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов 104
6.1.2 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия опасных и
вредных факторов 105
6.2 Экологическая безопасность 109
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 110
6.4 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 112
Заключение 115
Список публикаций студента 116
Список использованных источников 117
Приложение А . Методика определения метрологических характеристик томографической системы (настольный микротомограф TOLMI-150-10) 125
1. Подготовка к измерениям 125
2. Проведение определения томографических параметров 129
Приложение Б. Методика измерения толщины карбидокремниевого покрытия на углерод- углеродном основании при помощи томографической системы (настольный микротомограф TOLMI-150-10) 132
1. Подготовка к измерениям 132
2. Проведение измерений 132
Приложение В. Таблица А - Календарный план-график проведения НИОКР 133
Приложение Г. Таблица А - Реестр рисков по проекту 136
Приложение Д 137
Большинство компонентов и конструкций современного воздушного судна, за исключением каркасов, изготавливаются из композитных материалов или методом литья традиционных металлов. Композиты используются везде - от обтекателей и спойлеров, до закрылков и рулей высоты. Литье используется только для изготовления лопаток турбин и вентилятора, двигателей или широкого ряда конструкционных и функциональных компонентов. В производстве и обслуживании воздушных судов используются различные методы неразрушающего контроля (НК). В настоящее время в авиастроении интенсивно используется ультразвуковой метод контроля, который находит широкое применение как в портативном оборудовании, которое может применяться и на производственной линии, и в обслуживании, так и в стационарных установках. Особенность таких установок - это пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП), встроенный в манипулятор или в «руку» робота-манипулятора, система крепления или перемещения объекта контроля с 11 -и осевыми координатными приводами, что дает возможность автоматического контроля наиболее сложных компонентов в самом большом диапазоне размеров [1].
Тем не менее, наиболее широко используемым методом для контроля литья является радиография, а компьютерная томография, как наивысший метод радиаграфического контроля, имеет наибольшее значение в исследовании и метрологии, как традиционных отливок, так и композитов [1].
Томография - это процесс выявления внутренней структуры объекта основанный на взаимодействии излучения с веществом и использующий математические алгоритмы различной степени сложности и физической достоверности для обработки первичных данных. Томограф - многокомпонентная система, каждый элемент которой служит источником ошибок проводимых измерений. При создании томографов необходимо оценивать итоговое качество получаемых томографических изображений. Тривиальная оценка качества изображения невооруженным глазом, хотя и способна помочь оценить качество изображения, разумеется, не может быть единственным методом, когда речь идет о сложных технических системах визуализации. В таком случае требуется строгая количественная оценка параметров системы.
Поэтому, в современных условиях томографические сканеры зачастую нуждаются в комплексной оценке производительности, которая позволяет установить предел достижимого качества изображения, подобрать оптимальные параметры сканирования, а также сравнить установки с различными характеристиками. Это справедливо в отношении коммерчески доступных сканеров и, в особенности, экспериментальных установок, в которых основные узлы: рентгеновский аппарат, детектор, механические приводы и манипуляторы могут варьироваться.
Качество и информативность получаемого с помощью установки изображения определяется параметрами детектора: контрастным и пространственным разрешением и отношением сигнал/шум; особенностями применяемого алгоритма реконструкции и погрешностями механической системы. Оценка осложняется тем, что производители зачастую не указывают вышеперечисленные характеристики, либо заявленные значения не совпадают с действительными. Таким образом, для получения полной информации о производительности системы с точки зрения качества изображения необходим ряд экспериментов для определения действительных значений некоторых вышеперечисленных параметров.
Выполненная работа направлена на получение качественных и количественных параметров томографического контроля и на основе полученных данных разработку методики рентгеновского контроля композиционных материалов.
Предмет диссертационных исследований - измерение толщины карбидокремниевого покрытия на углерод-углеродном основании.
Объект исследований - метрологические характеристики томографической системы для подтверждения полученных данных при измерении толщины покрытия.
Цель исследований - разработка методики определения метрологических характеристик для последующей разработки методики измерения толщины карбидокремниевого покрытия.
Для достижения поставленной цели предполагается решение следующих задач, связанных с разработкой:
- измерение контрастной чувствительности томографической системы;
- измерение разрешающей способности томографической системы;
- измерение толщины карбидокремниевого покрытия на углерод- углеродном основании путем измерения количества пикселей с контрастом соответствующим карбидокремниевому покрытию (не соответствующему контрасту воздуха и углерод-углеродному основанию) и переводу размеров пикселей на изображении в реальную величину толщины покрытия.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы математического анализа, математического и натурного моделирования, статистической обработки результатов экспериментальных исследований.
Научная новизна:
- Разработана методика измерений метрологических характеристик томографической системы.
- Предложена методика измерения толщины карбидокремниевого покрытия.
- Проведена экспериментальная оценка метрологических характеристик томографической системы.
Практическая значимость работы состоит в том, что полученные в процессе диссертационных исследований результаты позволят измерять как метрологические характеристики томографических систем, так и измерение толщины карбидокремниевого покрытия на углерод-углеродном основании.
Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований реализованы в экспериментальных данных для томографической системы установленной в Российско-Китайской научной лаборатории радиационного контроля и досмотра НИ ТПУ.
На защиту выносятся:
- Основные составляющие томографической системы их
характеристика и сравнение конфигураций
- Теоритическое обоснование характеристик томографической системы
- Методика определения метрологических характеристик
томографической системы.
- Методика измерения толщины карбидокремниевого основания на углерод-углеродном основании
- Результаты экспериментальной оценки метрологических параметров томографической системы установленной в Российско-Китайской научной лаборатории радиационного контроля и досмотра НИ ТПУ.
Приведённые в работе результаты теоретических и экспериментальных исследований позволяют сделать заключение о возможности измерения толщины карбидокремниевого покрытия с погрешностью ± 5 мкм. Методика измерений метрологических параметров томографической системы применима и может использоваться для сравнительного анализа различных конфигураций и сборок микротомографов. Приведены результаты определения параметров томографических систем, установленных в Российско-Китайской научной лаборатории радиационного контроля и досмотра НИ ТПУ. Написана методика определения метрологических параметров томографа, на основании которой можно аналогично проводить измерения на томографах любой конфигурации. Так же написана методика измерения толщины карбидокремниевого покрытия. Методики были использованы для данной дипломной работы и являются применимыми для внедрения в производство.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
