Как выбрать технологию для рентгеновского контроля

Как выбрать рентгеновскую плёнку?
 

Очевидно, но стоит уточнить, что пленка может быть использована только один раз, а попадание на нее света сразу же делает ее непригодной для использования – происходит засвет. То есть пленка и химия для ее проявки являются основными расходными материалами.
 

Пленка – это всегда актуальный способ для получения данных. Для многих предприятий она была и остается «золотым стандартом» контроля, а ее использование строго регламентировано отраслевыми нормативными документами (НТД). Долгая история применения породила безоговорочное доверие к ее результатам. ГОСТ 7512-82 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод» – этот стандарт детально описывает все требования от подбора параметров контроля до расшифровки снимков.

Работа с пленкой требует не только физический архив, но и специализированное затемненное помещение для обработки снимков.
 

Достоинства:

• Эталонное качество, признанное международными и отраслевыми стандартами.
• Низкие первоначальные инвестиции.
• Гибкость для любых криволинейных поверхностей.

Недостатки:

• Постоянные высокие эксплуатационные расходы: закуп химии, пленки и утилизация.
• Большое количество времени от просвечивания до получения результата.
• Ручная работа на всех этапах: зарядка кассет, проявка, сушка, архивация.
• Легко испортить пленку из-за неосторожного обращения.
• Физический архив – затрата на содержание помещения.

Что делать, если у вас накоплены годы плёночных архивов, но вы хотите внедрение современных технологий? 
Ответом становится оцифровка — процесс переноса аналоговых изображений в цифровой формат. 
 

Дигитайзер – шаг в сторону цифровой радиографии
 

Новая эра в радиографии наступила с появлением технологий оцифровщиков. Специальные сканеры, оснащенные высокоточной оптикой и CCD/CMOS-матрицами, аккуратно считывают информацию с ваших архивных снимков. Ключевая задача устройства — точно передать оптическую плотность пленки в цифровые значения яркости, сохранив все диагностически важные детали.
 

Рисунок 3

Рентгеновский снимок помещают внутрь сканера, где его сканирует гелий-неоновый лазер. Сигналы проходят через фотодетектор, и на их основе изображение рентгенограммы реконструируется на мониторе ПК оператора. Бюджетные оцифровщики работают на ПЗС-матрицах высокого разрешения: вместо лазерного сканирования плёнка просвечивается LED-лампой, а встроенные датчики фиксируют интенсивность прошедшего света. 

Основополагающим принципом оцифровки является полное сохранение исходной информационной ценности снимка. Недопустимы любые потери, выражающиеся в снижении контрастности, уменьшении разрешающей способности или ухудшении соотношения сигнал/шум. 

Дигитайзеры делятся на три класса: DA, DB, DS.
 

Специальное программное обеспечение, идущее в комплекте комплекса, позволяет управлять работой дигитайзера, настраивать параметры и непосредственно выполнять оцифровку рентгеновских снимков. Изображение передаётся на ПК оператора и сразу отображается в программе со всей необходимой информацией о настройке сканера и параметрах файла: размер снимка в пикселях, размер пикселя, разрядность, текстовый комментарий оператора (при наличии). После того, как оцифровка полностью завершена и файл получен, дефектоскопист РК может задействовать разные инструменты ПО:

• изменение отображения: вырезка фрагментов, масштабирование, вращение;
• регулировка параметров: яркость, контрастность по гистограмме интенсивности/оптической плотности;
• применение фильтров для обработки изображения;
• измерение линейных размеров объектов на снимке;
• нанесение маркеров для выделения обнаруженных несплошностей, условных обозначений, текстовых комментариев и прочей информации.

Формат полученных изображений – DICONDE. Это международный стандарт для хранения и обмена данными неразрушающего контроля (NDT) и информацией, связанной с процессом. Также предусмотрены форматы TIFF, JPEG, PNG и др. Кроме того, возможна установка «просмоторщика» – это версия программы на других ПК, позволяющая просматривать и анализировать данные экспертам, находящимся удаленно.
 

Оцифровщик рентгеновских снимков «Цифраскан»

Как выбрать оцифровщик рентгеновских плёнок? 
 

Физические снимки со временем выцветают, царапаются и приходят в негодность. Цифровой архив гарантирует сохранность данных на десятилетия. Поиск нужного снимка занимает секунды, а не часы, проведенные в большом хранилище.

Использование дигитайзера регламентируется требованием к качеству оцифровки. Международный стандарт ISO 14096:2005 «Контроль неразрушающий. Оценка систем оцифровки радиографической пленки. Часть 2. Минимальные требования» делит все дигитайзеры на три класса — от базового DA до высшего DS, — задавая строгие рамки применимости. Современные отраслевые НТД в России содержат прямые ссылки на этот стандарт, предписывая, например, что для целей официального цифрового архива оцифровка должна выполняться на сканерах класса не ниже DS. Это гарантирует, что цифровая копия сохранит всю диагностическую ценность своего аналогового оригинала. 
В конечном итоге мы получаем цифровой архив и отказ затрат на содержание архива, новые инструменты анализа снимка и возможность удаленной экспертизы.
 

Золотая середина – компьютерная радиография
 

Если дигитайзер оцифровывает уже существующие пленки, то технология запоминающих фосфорных пластин  (Computed Radiography, CR, КР) — это следующий шаг, позволяющий полностью отказаться от «мокрой» химии, сохранив при этом привычную гибкость и тактильность пленочного процесса.
 

Рисунок 4

Рисунок 5

Пластина — это не просто гибкий лист. Это многослойная система, сердцем которой является слой особого люминофора на основе фтора-бария-брома, активированного европием. При экспонировании рентгеновские лучи попадают в этот слой, и часть электронов в его кристаллах переходит на более высокий энергетический уровень, оставаясь там в полустабильном состоянии – пластина как бы временно записывает невидимый узор из полученной энергии. Когда такую пластину помещают в сканер, тонкий лазерный луч построчно считывает ее. Под воздействием лазера «пойманные» электроны высвобождают накопленную энергию — этот процесс называется фотостимулированной люминесценцией. Яркость этого свечения в каждой точке точно соответствует количеству рентгеновского излучения, которое она получила. После считывания, или вовремя него, пластину засвечивают яркой лампой, которая «обнуляет» оставшиеся возбужденные электроны. После этого она полностью готова к новому циклу использования.

По сути, CR — это «умный наследник» пленки. Если представить пленку как одноразовый фотоаппарат, то CR-пластина — это многоразовая карта памяти для специального цифрового фотоаппарата (сканера), где «снимок» какое-то время хранится в самой карте, прежде чем его перенесут в компьютер.

Оцифрованное изображение появляется на экране компьютера. Специализированное ПО предоставляет дефектоскописту полный арсенал инструментов: регулировка яркости и контраста, применение фильтров для подавления шумов, точные линейные измерения и аннотирование дефектов. Если ПК недоступен, многие сканеры позволяют просмотреть превью на встроенном дисплее и сохранить данные на SD-карту для последующей обработки. Снимок сохраняется в стандартном формате DICONDE, что гарантирует его долговечность, легкий поиск и возможность мгновенной отправки для удаленной консультации.

Фосфорные пластины все же остаются расходным материалом, требующим бережного обращения — они чувствительны к механическим повреждениям, и царапины на их поверхности могут привести к появлению артефактов на всех последующих снимках, а работа в пыльных помещениях и небрежное обращение будут ускорять расход ресурса. Кроме того, для сохранения высокого разрешения необходимо строго следить за их состоянием и своевременно заменять, что создает постоянные эксплуатационные расходы, сопоставимые с расходами на пленку.

Рисунок 6

Пластина может быть очищена не только специальным устройством во время считывания. По неосторожности, оставив пластину на солнце или в ярком помещении, можно потерять часть записанной информации. Утраченные сведения вернуть будет невозможно, но пластина будет пригодна для использования, в отличии от пленки.

При проведении контроля методами компьютерной (CR) и цифровой (DR) радиографии основным руководящим документом является ГОСТ ISO 17636-2—2017 «Неразрушающий контроль сварных соединений. Радиографический контроль. Часть 2». Этот стандарт устанавливает для обеих технологий строгие правила, гарантирующие, что цифровой снимок будет так же надежен, как и пленочный. Он регламентирует два ключевых параметра: базовое пространственное разрешение, которое определяет четкость изображения и способность видеть мельчайшие детали, и отношение сигнал/шум, отвечающее за чистоту и информативность картинки.

Для каждого метода стандарт предъявляет свои требования. Так, для компьютерной радиографии (CR) качество работы необходимо подтверждать для каждой конкретной комбинации пластины и сканера. В то время как для цифровой радиографии (DR) обязательной является регулярная процедура калибровки детектора для выравнивания отклика его пикселей и поддержания однородности изображения.
 

Система компьютерной радиографии «КАРАТ КР»

Процесс CR — это идеальный симбиоз привычной тактильности пленочного метода и безграничных возможностей цифровых технологий. Он сохраняет гибкость для работы со сложными объектами, но при этом дает все преимущества цифры: скорость, экономию на расходниках (при бережном отношении), мощные инструменты анализа и надежный архив.
 

Цифровая радиография
 

Если компьютерная радиография (CR) стала эволюцией пленки, то цифровая радиография (Digital Radiography, DR) — это настоящая революция в скорости и качестве. Технология полностью исключает любые промежуточные носители, выводя процесс контроля на уровень, недостижимый для аналоговых методов.

Рисунок 7

Промышленный детектор цифровой радиографии — это защищенный карбоновым экраном модуль, использующий непрямой метод преобразования. Его работа состоит из трех последовательных этапов. Преобразование рентгеновского излучения в видимый свет в детекторе осуществляется слоем сцинтиллятора. Среди всех материалов йодистый цезий (CsI) и оксисульфид гадолиния (GadOx) стали основными для большинства промышленных применений. CsI, с его уникальной сотовой структурой, является лидером по светоотдаче и обеспечивает наивысшую чувствительность. Затем этот свет попадает на светочувствительную TFT- или CMOS-матрицу, где генерирует электрический заряд, накапливаемый в конденсаторах каждого пикселя. Наконец, встроенный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) считывает этот заряд и преобразует его в цифровые значения, формируя итоговое изображение в оттенках серого.
 

Как выбрать цифровой плоскопанельный детектор? 
 

Детектор размещается за контролируемым объектом. Попадающее на него рентгеновское излучение мгновенно преобразуется в электрические заряды, которые оцифровываются прямо в пиксельной матрице детектора. Цифровое изображение передается на компьютер по проводному или беспроводному интерфейсу. Время между экспозицией и появлением снимка на мониторе оператора составляет буквально несколько секунд.

Скорость получения изображения позволяет проводить контроль в режиме, приближенном к реальному времени. Это делает технологию незаменимой для 100% контроля продукции на конвейерных линиях и в высокоточных производствах, таких как автомобиле- и авиастроение. Процесс от съемки до анализа и архивации может быть полностью роботизирован. DR-системы легко интегрируются в производственные линии, работая с минимальным вмешательством оператора, что снижает влияние человеческого фактора. Несмотря на высокие первоначальные инвестиции, при больших объемах работ DR становится самым выгодным решением. Отсутствие расходников (кроме электроэнергии), высокая скорость и возможность автоматизации приводят к значительному снижению себестоимости единицы контроля.
 

Рисунок 8

Рисунок 9

В отличие от фосфорной пластины, которую можно случайно засветить, потеряв лишь информацию с одного снимка, чувствительная электроника детектора критически уязвима к механическим воздействиям. Сильный удар, падение или точечное давление могут безвозвратно повредить пиксельную матрицу, что приведет к появлению на всех последующих снимках неисправимых «мертвых» пикселей или целых артефактных полос. В этом случае вы теряете не просто один кадр, а всю функциональность дорогостоящего устройства, ремонт которого сопоставим с покупкой нового. При этом в DR значительно снижены риски на этапе обработки: невозможно «засветить» детектор, как пленку или пластину, что гарантирует сохранность каждого снимка.

По-настоящему универсальным инструментом детектор делает возможность работать в двух принципиально разных режимах. Статические детекторы используются для стандартной рентгенографии, создавая высококачественный снимок неподвижного объекта. А динамические детекторы работают как видеокамера, передавая на экран реальное изображение объекта в движении. Это открывает возможности для контроля процессов в реальном времени, например, вращающихся деталей, или для точного позиционирования сложных объектов перед финальным снимком. Таким образом, одна система заменяет сразу несколько, обеспечивая гибкость для самых разных производственных задач.

Цифровые детекторы стали незаменимым инструментом при контроле объектов со сложной геометрией и большим перепадом толщин. Одна экспозиция позволяет одновременно получить качественное изображение как тонких, так и массивных участков изделия. Это исключает необходимость в многократной съёмке одного объекта с разными настройками, что экономит время и ресурсы. 

Цифровая радиография (DR) — это не просто замена пленки или CR. Это принципиально иной подход к организации контроля, где скорость, точность и автоматизация выходят на первый план. Она становится безальтернативным решением для современных предприятий, где качество и производительность неразделимы.

Томография представляет собой высшую ступень развития цифровой радиографии, преобразующую набор двумерных рентгеновских снимков в объемную цифровую модель объекта. В отличие от стандартной DR, которая дает теневое изображение, томография позволяет виртуально «разрезать» деталь в любой плоскости и провести точный анализ ее внутренней структуры без физического разрушения.
 

Что выбрать?
 

Подводя итоги, стоит отбросить стереотип о том, что цифровые технологии однозначно вытесняют пленку. Не бывает устаревших методов — бывают неоптимальные решения для конкретных условий вашего производства.

• Рентгенопленка была и остается эталоном надежности, легитимным и регламентированным выбором для полевых условий, уникальных задач и тех предприятий, где технологический процесс не требует мгновенной скорости.
• Дигитайзер — это мост между аналоговым прошлым и цифровым будущим. Он не заменяет сам контроль, но дает «вторую жизнь» бесценным архивным снимкам и позволяет лабораториям, чей процесс регламентирован под пленку, начать пользоваться преимуществами цифрового анализа и архива без рисков.
• Компьютерная радиография (CR) стала идеальным переходным звеном для активного контроля, которое бережно ведет традиционные лаборатории в цифровое будущее, сохраняя гибкость пленочного метода и значительно ускоряя процесс.
• Цифровая радиография (DR) — это стратегический выбор для лидеров, где производительность, интеграция в «цифровое предприятие» и минимальная себестоимость контроля определяют конкурентное преимущество.

Так какой метод правильный?
 

Тот, который решает ваши задачи здесь и сейчас с максимальной экономической и технологической эффективностью. Эти технологии не всегда исключают друг друга: вы можете оцифровывать архив дигитайзером, проводить полевой контроль на CR-пластины, а на основном производстве использовать DR-систему.

Ключевой вопрос сегодня — это не «переходить ли на цифру?», а «насколько ваша лаборатория готова к этому переходу, и какая из технологий (или их комбинация) станет для вас наиболее рациональной?». Готовность определяется не только бюджетом, но и нормативной базой, квалификацией персонала, объемом работ и стратегическими целями предприятия.

Мы готовы помочь вам провести аудит процессов и подобрать то самое оптимальное решение, которое не просто соответствует трендам, а принесет реальную выгоду именно вашему бизнесу.