الفحص الآلي بالأشعة السينية

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
صورة بالأشعة السينية للوحة دوائر إلكترونية (سلسلة تكبير للوحة محول شبكة توكن رينج قديمة).

يُعد الفحص الآلي بالأشعة السينية ( AXI ) تقنية تعتمد على نفس مبادئ الفحص البصري الآلي (AOI). فهي تستخدم الأشعة السينية كمصدر لها، بدلاً من الضوء المرئي ، لفحص الميزات التي عادة ما تكون مخفية عن الأنظار.

يُستخدم الفحص الآلي بالأشعة السينية في مجموعة واسعة من الصناعات والتطبيقات، وذلك بشكل أساسي لتحقيق هدفين رئيسيين:

  1. تحسين العملية ، أي استخدام نتائج الفحص لتحسين خطوات المعالجة اللاحقة.
  2. الكشف عن الشذوذ ، أي نتيجة الفحص، بمثابة معيار لرفض جزء ما (للخردة أو إعادة العمل).

بينما يرتبط الفحص البصري الآلي (AOI) بشكل أساسي بصناعة الإلكترونيات (نظراً لاستخدامه الواسع في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة )، فإن الفحص البصري الآلي (AXI) له نطاق تطبيقات أوسع بكثير. فهو يشمل فحص جودة عجلات السيارات المصنوعة من السبائك [ 1 ] والكشف عن شظايا العظام [ 2 ] في اللحوم المصنعة. في أي مكان يتم فيه إنتاج أعداد كبيرة من المنتجات المتشابهة جداً وفقاً لمعيار محدد، أصبح الفحص الآلي باستخدام برامج معالجة الصور المتقدمة وبرامج التعرف على الأنماط ( الرؤية الحاسوبية ) أداةً مفيدة لضمان الجودة وتحسين الإنتاجية في عمليات التصنيع والمعالجة. [ 3 ]

مبدأ التشغيل

بينما ينتج الفحص البصري صورًا ملونة كاملة لسطح الجسم، يقوم الفحص بالأشعة السينية بنقل الأشعة السينية عبر الجسم وتسجيل صور رمادية للظلال المتكونة. ثم تتم معالجة الصورة بواسطة برنامج معالجة الصور الذي يكشف عن موضع وحجم/شكل السمات المتوقعة (لتحسين العملية) أو وجود/عدم وجود أجسام أو سمات غير متوقعة/غير مقصودة (لكشف الحالات الشاذة).

تُنتج الأشعة السينية بواسطة أنبوب الأشعة السينية ، الذي يقع عادةً فوق أو أسفل الجسم المراد فحصه مباشرةً. ويقوم كاشفٌ يقع على الجانب المقابل للجسم بتسجيل صورة الأشعة السينية التي تخترقه. يقوم الكاشف إما بتحويل الأشعة السينية أولاً إلى ضوء مرئي يتم تصويره بواسطة كاميرا بصرية، أو بالكشف المباشر باستخدام مصفوفة من مستشعرات الأشعة السينية . ويمكن تصوير الجسم المراد فحصه بتكبير أعلى بتقريبه من أنبوب الأشعة السينية، أو بتكبير أقل بتقريبه من الكاشف.

بما أن الصورة تنتج بسبب اختلاف امتصاص الأشعة السينية عند مرورها عبر الجسم، فإنها تستطيع الكشف عن الهياكل الموجودة داخل الجسم والتي تكون مخفية عن الرؤية الخارجية.

التطبيقات

مع تطور برامج معالجة الصور، ازداد عدد تطبيقات الفحص الآلي بالأشعة السينية بشكل هائل ومستمر. بدأت التطبيقات الأولى في الصناعات التي تطلبت فيها سلامة المكونات فحصًا دقيقًا لكل جزء مُنتَج (مثل لحامات الأجزاء المعدنية في محطات الطاقة النووية)، نظرًا لارتفاع تكلفة هذه التقنية في البداية. ولكن مع انتشار استخدام هذه التقنية، انخفضت الأسعار بشكل ملحوظ، مما فتح المجال أمام الفحص الآلي بالأشعة السينية لقطاعات أوسع بكثير، مدفوعًا جزئيًا باعتبارات السلامة (مثل الكشف عن المعادن أو الزجاج أو غيرها من المواد في الأغذية المصنعة) أو لزيادة الإنتاجية وتحسين عمليات التصنيع (مثل الكشف عن حجم وموقع الثقوب في الجبن لتحسين أنماط التقطيع). [ 4 ]

في الإنتاج الضخم للمنتجات المعقدة (مثل صناعة الإلكترونيات)، يُمكن للكشف المبكر عن العيوب أن يُقلل التكلفة الإجمالية بشكل كبير، لأنه يمنع استخدام الأجزاء المعيبة في مراحل التصنيع اللاحقة. وينتج عن ذلك ثلاث فوائد رئيسية: أ) توفير معلومات في أقرب وقت ممكن تُشير إلى وجود عيب في المواد أو خروج معايير العملية عن السيطرة، ب) منع إضافة قيمة إلى المكونات المعيبة بالفعل، وبالتالي تقليل التكلفة الإجمالية للعيوب، ج) زيادة احتمالية وجود عيوب في المنتج النهائي، لأن العيب قد لا يُكتشف في مراحل لاحقة من فحص الجودة أو أثناء الاختبارات الوظيفية نظرًا لمحدودية أنماط الاختبار.

استخدام AXI في صناعة الأغذية

يُعدّ الكشف عن الأجسام الغريبة، ومراقبة مستوى التعبئة، ومراقبة العمليات، المجالات الرئيسية الثلاثة لاستخدام تقنية AXI في صناعة الأغذية. وخاصةً في المنتجات المعبأة، حيث أصبح استخدام الماسحات الضوئية بالأشعة السينية في نهاية خط التعبئة والتغليف هو القاعدة وليس الاستثناء. وغالباً ما تُستخدم هذه التقنية بالتزامن مع إجراءات ضمان الجودة الأخرى، ولا سيما موازين الفحص المدمجة في خط الإنتاج.

يقتصر معظمها على فحص الجودة (جيد/سيئ)، أي أنها تُنتج المنتجات المعيبة بعد محطة AXI، ولكن في بعض التطبيقات تُستخدم مباشرةً للتحكم في العملية حيث تُغذّى البيانات من AXI إلى العملية ويمكنها التحكم في متغيرات أخرى. ومن الأمثلة الشائعة التحكم في سُمك شرائح الجبن بعد أن تُحدد AXI توزيع وموقع "الثقوب" داخل قالب الجبن (لضمان وزن إجمالي ثابت للعبوة).

في الآونة الأخيرة، تم تطوير طرق آلية لفحص الأغذية بالأشعة السينية أثناء مرورها على سير ناقل. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

استخدام AXI في صناعة الإلكترونيات

مع تزايد استخدام الدوائر المتكاملة (ICs ) ذات التغليفات مثل مصفوفة الكرات الشبكية (BGA )، حيث تكون التوصيلات أسفل الشريحة وغير مرئية، يصبح الفحص البصري التقليدي مستحيلاً. ونظرًا لوجود التوصيلات أسفل غلاف الشريحة، تزداد الحاجة إلى ضمان قدرة عملية التصنيع على استيعاب هذه الشرائح بشكل صحيح. إضافةً إلى ذلك، تميل الشرائح التي تستخدم تغليفات BGA إلى أن تكون أكبر حجمًا وتحتوي على العديد من التوصيلات. لذا، من الضروري التأكد من صحة جميع التوصيلات. [ 8 ]

تتمثل عملية فحص الأشعة السينية في الحصول على البنية الداخلية للشيء المراد اختباره، ثم مراقبة المعلومات الداخلية للشيء المراد اختباره دون كسره.

غالباً ما يتم إقران AXI بالاختبارات التي يوفرها اختبار المسح الحدودي ، واختبار الدائرة ، والاختبار الوظيفي.

عملية

بما أن وصلات BGA غير مرئية، فإن البديل الوحيد هو استخدام فحص بالأشعة السينية منخفض المستوى . يستطيع نظام AXI اكتشاف الأعطال مثل الدوائر المفتوحة، والدوائر القصيرة، ونقص اللحام ، وزيادة اللحام، وفقدان المكونات الكهربائية، وعدم محاذاة المكونات. يتم اكتشاف العيوب وإصلاحها في وقت قصير.

تُعد أنظمة الفحص هذه أكثر تكلفة من الأنظمة البصرية العادية، لكنها قادرة على فحص جميع التوصيلات، حتى تلك الموجودة أسفل غلاف الشريحة.

لتحقيق أعلى إنتاجية، تستخدم أجهزة AXI صورًا ثنائية الأبعاد بالأشعة السينية كلما أمكن ذلك لاتخاذ القرار. مع ذلك، كلما زادت كثافة المكونات على جانبي لوحة الدوائر المطبوعة، يصعب الحصول على صورة ثنائية الأبعاد واضحة غير محجوبة بمكونات أخرى. غالبًا ما تُستخدم تقنيات مثل التصوير المقطعي التخليقي لتصفية مكونات الخلفية عن طريق إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد أولًا من صور متعددة بالأشعة السينية مأخوذة من زوايا مختلفة.

فيما يلي تقنيات ذات صلة وتستخدم أيضًا في الإنتاج الإلكتروني لاختبار التشغيل الصحيح للوحات الدوائر المطبوعة الإلكترونية.

مراجع

  1. ↑ "الفحص الإشعاعي الآلي لمسبوكات الألومنيوم"، دومينغو ميري، قسم علوم الحاسوب البابوية الجامعة الكاثوليكية في تشيلي Av. فيكونيا ماكينا 4860(183) سانتياغو دي شيلي http://www.ndt.net/article/v12n12/mery.pdf
  2. ↑ الكشف عن شظايا العظام في الدواجن منزوعة العظم باستخدام التصوير الشعاعيمع تعويض السماكة - تحليل نموذجي، بقلم :ي. تاو، ج. ج. إيبارا - معاملات الجمعية الأمريكية للمهندسين الزراعيين والبيولوجيين، 200 - elibrary.asabe.org http://elibrary.asabe.org/abstract.asp?aid=2725
  3. ↑ "تطبيقات وتقنيات فحص الأشعة السينية في الصناعات التحويلية والتصنيعية" . www.x-rayinspection.us . تاريخ الاطلاع: 8 مارس 2016 .
  4. ↑ بروسنان، تادج؛ صن، دا-وين (1 يناير 2004). "تحسين فحص جودة المنتجات الغذائية باستخدام رؤية الحاسوب - مراجعة". مجلة هندسة الأغذية . تطبيقات رؤية الحاسوب في صناعة الأغذية. 61 (1): 3-16 . doi : 10.1016/S0260-8774(03)00183-3 .
  5. ^ جانسينز، إي. دي بينهاور، J .؛ فان دايل، م.؛ دي شريفر، T.؛ فان هوريبيكي، إل. فيربوفن، ب. نيكولاي، ب. سيجبرس، ج. (2018). “شبكة هيلبرت العصبية تقوم بتحويل الإسقاط الخلفي المفلتر من أجل فحص سريع للأشعة السينية”. علوم القياس والتكنولوجيا . 29 (3): 034012. بيب كود : 2018MeScT..29c4012J . دوى : 10.1088/1361-6501/aa9de3 . اتش دي ال : 1854/LU-8551475 . S2CID 54502005 . 
  6. ^ فان دايل، م.؛ فيربوفن، ب. داين، J .؛ فان هوريبيكي، إل. سيجبرس، J .؛ نيكولاي، ب. (2017). “فحص الأشعة السينية متعدد المستشعرات للعيوب الداخلية في المنتجات البستانية”. بيولوجيا ما بعد الحصاد والتكنولوجيا . 128 : 33– 43. دوى : 10.1016/j.postharvbio.2017.02.002 .
  7. ^ جانسينز، إي. ألفيس بيريرا، L.؛ دي بينهاور، J .؛ تسانغ، إر؛ فان دايل، م.؛ فيربوفن، ب. نيكولاي، ب. سيجبرس، ج. (2018). "الفحص المضمن السريع بواسطة الإسقاط الخلفي المفلتر المعتمد على الشبكة العصبية: التطبيق على فحص التفاح" . دراسات حالة في الاختبارات والتقييم غير المدمر . 6 : 14 – 20. دوى : 10.1016/j.csndt.2016.03.003 .
  8. ↑ فحص الأشعة السينية للوحات الدوائر المطبوعة وBGA