برای دهه ها، تست مواد سنگ بنای مهندسی و کشف علمی، اطمینان از ایمنی، عملکرد و قابلیت اطمینان در همه چیز از اجزای هوافضا به ایمپلنت های زیست پزشکی بوده است، در حالی که موثر، اغلب به نمونه برداری مخرب، اندازه گیری سطح سطح سطح بالا، یا فرضیات ساده در مورد هندسه و رفتار، ظهور اسکن 3D اساسا این چشم انداز را تغییر داده است، ارائه یک چشم انداز غیر مخرب، وضوح بالا به طور کامل تجزیه و تحلیل مواد اولیه، و تحلیل شده است، و تحلیل شده است که قبلا می تواند اطلاعات دقیق تر از طریق تصاویر جدید ضبط مواد 3D.

تکامل تست مواد: از فیزیکی تا دیجیتال

تست مواد سنتی به وسایل مکانیکی، اندازه گیری های فشار، extensometers (LT) و میکروسکوپ های نوری برای اندازه گیری خواص مانند قدرت کششی، سختی و خستگی زندگی متکی است، این تکنیک ها اغلب نیاز به تماس فیزیکی دارند، به شرایط تست خاص محدود می شوند و ممکن است نمونه را در طول اندازه گیری پیچیده جغرافیایی یا ویژگی های کوچک تغییر دهند، مهندسان مجبور به تشخیص رفتار اضافی از تزریق کامل (شکل 3) شده اند و یا قادر به مقابله با استفاده از این نمونه های مختلف در هنگام اندازه گیری دقیق است.

تکنولوژی های 3D اسکن در تست مواد

چندین روش اسکن، ابزار خاصی در علوم مواد، هر کدام با نقاط قوت خود را از نظر وضوح، سرعت و دامنه برنامه پیدا کرده اند.

لیزر Triangulation و Structured Light

این تکنیک های اسکن سطح یک خط لیزر قابل مشاهده یا یک الگوی نور ساختاری بر روی نمونه (یا جفت دوربین) نشان دهنده تغییر شکل الگوی پیش بینی شده است و الگوریتم های مثلثی مختصات سه بعدی را با استفاده از روش های گرافیکی 3 8.2D به دقت مواد، اسکن می کنند، این سیستم ها برای اندازه گیری خشن بودن سطح، انتشار و تغییرات هندسی در هنگام بارگیری دقیق مواد اولیه (F2D) ایده آل هستند.

تاموگرافی (CT) و اسکن اشعه ایکس

در حالی که اسکن سطح نشان می دهد ویژگی های خارجی، CT همسالان اسکن در مواد با بازسازی یک حجم 3D از صدها پیش بینی اشعه ایکس، این قابلیت برای بررسی نقص های داخلی مانند حفره ها، گنجاندن، انحرافات و ترک در کامپوزیت ها، فلزات و قطعات تولید افزودنی حیاتی است. CT داده ها یک دیجیتال از شبیه سازی میکروساختار داخلی را فراهم می کند که می تواند به طور مستقیم به استفاده از مدل های فناوری محدود (F) و تنظیم مواد اولیه (شکل داده های پیشرفته).

Photogrammetry و Multi-Sensor Fusion

فتوگرامومتر از عکس های همپوشانی گرفته شده از زوایای مختلف برای بازسازی 3D هندسه استفاده می کند، در حالی که کمتر دقیق تر از اسکن لیزر برای ویژگی های کوچک است، آن را ارائه می دهد نقشه برداری بافت کامل رنگی و می تواند با دوربین های درجه مصرف کننده انجام شود.در تست مواد، فتوگرامومتر اغلب با سایر روش های اسکن ترکیب شده برای ایجاد مجموعه داده های چند منظوره ترکیب می شود - به عنوان مثال، بیش از پوشش حرارتی یا داده های مادون قرمز بر روی مطالعه حرارتی 3D در طول روند توزیع مواد غنی تر از رفتار جوشی، حتی وعده های مختلف از هم جوش دادن مواد است.

روش های پیشرفته تست که توسط 3D اسکن می شوند

یکپارچه سازی اسکن 3D در جریان کار آزمایشی منجر به مجموعه ای از روش های پیشرفته شده است که بینش های کمی را با ابزارهای معمولی غیر قابل دسترس می کند. سه روش برای تاثیر آنها بر تحقیقات مواد مدرن ایستادگی می کنند:

دیجیتال تصویر کور رابطه (DIC) با بازسازی 3D Surface

DIC به طور سنتی از یک جفت دوربین استوسکوپی برای ردیابی الگوهای تصادفی که بر روی یک نمونه، محاسبه جابجایی سطح و سویه استفاده می کند، هنگامی که همراه با یک اسکنر کامل 3D، DIC گسترش می یابد تا سطوح منحنی، پیچیده، تحویل یک میدان کامل 3D جابجایی، این تکنیک اجازه می دهد تا محققان برای مشاهده سویه محلی سازی، گردن، و تشکیل باند اوار با وضوح بالا، برای نشان دادن دقیق برش های برشی، به طور مستقیم در جهت گیری تجزیه و برش کامپوزیت، و بارگیری داده های برش به طور مستقیم، آسیب رساندن به سرعت به سرعت به سرعت پردازش 3D.

مدل سازی مبتنی بر Finite Element Modeling (CT-FEM)

یک synergy قدرتمند هنگامی که CT اسکن همراه با تجزیه و تحلیل عنصر محدود است (مدل بالا-fidelity 3D voxel از یک اسکن CT به طور مستقیم برای ایجاد یک دوقلو دیجیتال که شامل تمام ویژگی های داخلی است - اسپم، الیاف، گنجاندن - در مکان های دقیق آنها، تست های مجازی پس از آن بر روی این موضوع اجرا می شوند، استفاده از شرایط مرزی و بارهای استرس پیش بینی می شود، و استفاده از تکنیک های مکانیکی ارزشمند می تواند به طور قابل توجهی کاهش یابد.

Real-Time Dynamic 3D Testing

پیشرفت های اخیر در اسکن 3D با سرعت بالا - با استفاده از پروژکتور های نور ساختار یافته که در هزاران فریم در ثانیه کار می کنند - امکان ضبط رفتار مواد در طول رویدادهای پویا مانند تاثیر، بارگیری انفجاری یا تست های کششی وابسته به سرعت بالا را فراهم می کند، این سیستم ها یک توالی زمان حل شده از هندسه کامل میدان را تولید می کنند، به دانشمندان اجازه می دهد تا ترک ها، انتقال فاز شاهد، و اندازه گیری امواج تکاملی واقعی مانند آزمایش های حسی ارزشمند برای رفتار، به ویژه.

تاثیر بر قابلیت تست و دقت

فراتر از فعال کردن روش های جدید، اسکن 3D به طور مستقیم بهره وری و دقت عملیات تست روتین را بهبود بخشیده است. آزمایشگاه هایی که اسکن را به عنوان بخشی از جریان کار خود می پذیرند، کاهش قابل توجهی در زمان تنظیم تست را گزارش می دهند، به جای اینکه به صورت دستی چندین نمونه اولیه یا سنج های فشرده را هماهنگ کنند، تکنسین ها به سادگی نمونه را در فریم بار قرار می دهند، یک الگوی مشخصاتی را در صورت نیاز، و آزمایش خودکار با تغییرات پردازش مجدد، بدون اینکه داده های پردازش اطلاعات دقیق، علاوه بر داده های دیجیتال، می توانند یک نمونه های جدید را پشتیبانی کنند، به صورت دقیق و جزئیات دقیق، به طور خودکار، به طور خودکار، به صورت داده های پردازش مجدد، ارائه دهند.

دقت سیستم های اسکن 3D به طور چشمگیری بهبود یافته است - اسکنرهای نور ساختاریافته مدرن می توانند به تکرار سطح میکرومتر دست یابند، که با دقت ابزار اندازه گیری تماس برای بسیاری از برنامه ها مطابقت دارد یا بیشتر می شود، زیرا کل سطح جذب شده است، خطاهای سیستماتیک از سنجش های نادرست یا اثرات ثابت محلی توافق شده است.در یک مطالعه مقایسه ای که در مجله مکانیک تجربی [F] [F] ارائه تنش های تجربی [F:1] ، در حالی که محققان اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری شده با اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری های اندازه گیری

مسیرهای آینده: AI، پورتینگ و ادغام چند منظوره

مسیر اسکن سه بعدی در نقاط آزمایش مواد به سمت چندین پیشرفت هیجان انگیز اعمال می شود.اول، هوش مصنوعی به طور خودکار به ویژگی های بخش در CT جلد اعمال می شود - به عنوان مثال، آموزش شبکه های عصبی یکپارچه برای شناسایی ترک های خستگی، شناسایی خوشه های متخلخل یا طبقه بندی مراحل مختلف در مواد کامپوزیت، این اتوماسیون پردازش داده ها را تسریع می کند و اپراتور سوگیری دوم، اسکنرهای قابل حمل و قابل حمل در حال تبدیل شدن به فرصت های آزمایشگاهی برای اجرای قانونی و تجزیه و تحلیل قطعات پیشرفته در زمینه های لوله های پیشرفته هستند.

در نهایت، ادغام چند منظوره - ترکیب 3D هندسه با طیفal، حرارتی، آکوستیک و یا داده های الکترومغناطیسی - یک تصویر کامل تر از حالت مواد ایجاد می کند.به عنوان مثال، به طور همزمان ضبط ترم مادون قرمز و شکل سطح 3D در طول یک تست خستگی می تواند اتلاف گرما را با فشار محلی سازی ارتباط دهد، ارائه هشدار اولیه از شکست قریب الوقوع.

نتیجه گیری

اسکن 3D در حال حاضر تست مواد را تغییر داده است، حرکت آن از یک جهان از سنجش و برونپول به یکی از اندازه گیری های دیجیتال و شبیه سازی کامل است. غیر مخرب، دقیق و قادر به حل هر دو سطح و ویژگی های داخلی، اسکنرهای 3D به ابزارهای ضروری برای توسعه روش های پیشرفته تست مانند DIC، CT-FEM، تجزیه و تحلیل پویا و واقعی تبدیل شده است - به هیچ گونه مواد استاندارد تر توسعه می دهد - و توسعه می دهد و توسعه بیشتر از تکنولوژی های جهان، و توسعه می کند، و توسعه می کند، و بدون هیچ گونه تاثیر سریع تر - و هواشناسان جهان یکپارچه تر، و بدون استفاده از تکنولوژی های جدید، و بدون مواد جدید، و یکپارچه تر، و بدون استفاده از توسعه مواد جدید، و بدون استفاده از تکنولوژی های جهانی، و هوا.