Sofistikeret medicinsk billeddannelsesteknik viser sig nyttig for bilindustrien

Mange af nutidens biler er belagt med maling, der udviser en metallisk eller glitrende glans. Den nøjagtige gnist og farve, du ser, bestemmes af fordelingen og egenskaberne af små metalflager, der bruges i malingen. En ny tilgang baseret på den medicinske billeddannelsesteknik optisk kohærens tomografi (OCT) giver bilindustrien en praktisk måde til automatisk at analysere disse metalflager, som indtil nu har været svære at forestille sig, for at forbedre effektiviteten af ​​bilens efterbehandlingsproces.

"Vi har demonstreret, for første gang, gennem OLT og vores billedanalysetilgang, vi er i stand til kvantitativt og automatisk at måle størrelsen, antal og orientering af metalflager i industrielt påført bilmaling, "sagde Yaochun Shen, hovedforsker på projektet og professor ved University of Liverpool, Storbritannien. "Denne fremgangsmåde kan være meget nyttig til kvalitetssikringsprocesser, der bruges under bilfremstilling."

OCT er en lysbaseret teknik, der erhverver realtids tværsnitsbilleder med mikronskala opløsning. Siden opfindelsen i 1991, medicinske anvendelser af OLT er hurtigt udvidet, og i dag bruger læger det rutinemæssigt til at diagnosticere øjensygdomme. På grund af teknologiens muligheder og iboende praktisk, OLT fortsætter med at bevæge sig ind i nye biomedicinske applikationer og bliver nu undersøgt som et redskab til forbedring af fremstillings- og industriprocesser.

"Maletrinet er en flaskehals i fremstillingsprocessen, "sagde Shen." Hvis den færdige bilmaling ikke opfylder kravene, så skal den fjernes kemisk og bilen lakeres helt om. Dette koster ikke kun tid og penge, men skaber også kemisk affald og tilhørende miljøspørgsmål. "

I tidsskriftet The Optical Society Optik Express , Shen og hans kolleger rapporterer, at deres metode automatisk kan identificere og udføre 3D-målinger af metalflager, der kun er 10 mikrometer i diameter og 1 mikron tykke. Forskerne demonstrerede deres tilgang på prøver af påført bilmaling, men siger, at teknikken med videre udvikling kunne bruges til online-overvågning, hvor det kunne opdage problemer, der opstår under malerprocessen.

"Brug af teknikken til overvågning af in-line processer kan også hjælpe bilproducenter med bedre at forstå hele belægningsprocessen, "sagde Shen." Med den bedre forståelse, bilindustrien kan muligvis udvikle nye belægningsprocesser eller nye belægningstyper. "

Berøringsfri lakanalyse

Bilmaling er en kompleks struktur, der typisk består af fire lag. Bilindustrien anvender i øjeblikket ultralydsbillede til at undersøge bilens lak i kvalitetssikringskontroller. Selvom ultralydsinstrumenter er lette at bruge, de kan ikke effektivt forestille sig de bittesmå metalflager, der bruges i mange moderne billakker. Ultralydsmålinger kræver også, at udstyr er i kontakt med prøven, hvilket betyder, at ultralyd ikke kan bruges til online-overvågning uden at forstyrre malingsjobbet.

"Da bilproducenten henvendte sig til os for at udvikle en ny teknik til analyse af de glitrende flager i bilens lak, vi følte, at OLT kunne give en løsning, "sagde Shen." Vi bruger OLT i vores oftalmologiske forskning på grund af den høje opløsning og fordi den kan udføre målinger uden at røre ved prøven. Denne kombination gør den ideel til den analyse, bilproducenterne havde brug for i produktionen. "

For at forestille flagerne, forskerne designede et 3D OCT -instrument med meget høj lateral rumlig opløsning for at skelne mellem små flager og en høj dybdeopløsning for at se placeringen og orienteringen af ​​hver enkelt. Fordi et enkelt 3D OCT -billede indeholder tusindvis af flager - for mange til at måles manuelt - udviklede forskerne også en algoritme til automatisk at identificere og beskrive hver flage i en prøve.

Test af teknikken på fem lakprøver viste, at OCT -systemet fungerede godt til billeddannelse af de to øverste lag af bilmaling, som omfatter laget med metalflagerne. Ved at bruge det med 3D -analysealgoritmerne fik forskerne mulighed for at bestemme antallet, størrelse og orientering af metalliske flager inden for malingsprøverne.

Forskerne siger, at den nuværende OCT -hardware og -software er meget tæt på at kunne bruges i industrielle omgivelser til analyse af maling, der allerede er påført. De ser i øjeblikket på måder at fremskynde målingerne på, så de kan bruges til overvågning i realtid under ansøgningsprocessen.

Forskerne arbejder også på at anvende OLT i andre industrielle sammenhænge, såsom analyse af belægninger af farmaceutiske tabletter. Kvaliteten af ​​disse belægninger styrer lægemiddelfrigivelseshastigheder, og OLT kan hjælpe kvantitativt med at analysere tykkelsen af ​​disse belægninger og kontrollere for defekter. "Vores forskning med bilmaling og med farmaceutiske belægninger viser, at OLT, som har været brugt i nogen tid til medicinske anvendelser, kan også bruges til industrielle applikationer, "sagde Shen.