Computer Simulation of the Diffraction of Millimeter Electromagnetic Waves to Detect Internal Defects of Products Made using Additive Technology

Abstract

Аннотация. В статье предлагается компьютерная модель и описание метода использования электромагнитных волн с длиной 0,1-1 мм для выявления внутренних дефектов изделий, выполненных по аддитивным технологиям. С помощью предложенной модели демонстрируется возможность бесконтактного неразрушающего контроля качества по дифракционным картинам.В настоящее время аддитивные технологии, и в частности печать на трехмерных принтерах, используют для получения изделия материалы, многие из которых свободно пропускают терагерцовое излучение (частота 3·10 11 -3·10 12 Гц, длина волны 0,1-1 мм). В то же время дефекты, возникающие в изделиях при аддитивном производстве, имеют размеры того же порядка (0,1-1 мм), что и терагерцовые волны. Следовательно, при облучении изделий с такими дефектами монохромным миллиметровым излучением будет возникать дифракция Френеля.Это позволяет использовать дифракционный метод контроля качества изделий, выполненных методом трехмерной печати. В статье описаны схема проведения контроля, алгоритм моделирования дифракционных картин с использованием выражения Релея -Зоммерфельда и компьютерная программа, реализующая указанный алгоритм. Приведены результаты определения размеров и расположения дефектов в изделиях по дифракционным картинам.Рассматривается компьютерная модель такого дифракционного метода, который может быть реализован в виде аппаратно-программных средств, позволяющих автоматизировать процесс контроля, обеспечить его низкую себестоимость, безопасность (учитывая свойства электромагнитного излучения указанного диапазона длин волн) и может конкурировать с методами электромагнитной и звуковой томографии.Ключевые слова: аддитивная технология, трехмерная печать, терагерцовое излучение, дифракционный метод, неразрушающий контроль, компьютерное моделирование, обработка изображения.1. Введение. В настоящее время все большую роль в производ-стве изделий различного назначения играет использование аддитивных технологий. В общем смысле под аддитивной технологией понимается технология изготовления изделий послойным формированием их струк-туры [1]. Сегодня существует множество способов «послойного форми-рования» изделия при его изготовлении по аддитивной технологии, при этом наиболее распространенными являются следующие способы:− Частным случаем аппаратной реализации аддитивных техноло-гий являются 3D принтеры, реализующие указанные способы при трехмерной печати изделий. Данная технология позволяет изготовить детали и даже конструкцию, предварительно разработанную с помо-щью трехмерного компьютерного моделирования формы с заданными в электронном виде геометрическими параметрами и характеристика-ми и при необходимости различающимися по структуре и физико-химическим характеристикам слоями. В отличие от традиционных машиностроительных способов при такой технологии окончательное изделие получается не удалением лишнего материала (обработка реза-нием) и не формованием однородной структуры с целью получения требуемых контуров (литьё, обработка давлением и т.д.), а наращива-нием (напылением) порошкообразного или жидк...

Algorithm for Calculating Coordinates of Repeaters for Combining Stationary and Mobile Devices into Common Cyber-Physical System

“…To ensure the operation of this algorithm, it is necessary to compile tables of surface altitudes and obstacles to the passage of a radio signal, as well as attenuation of radio waves when passing through obstacles (for example, trees, surface features, etc.). The attenuation of radio waves when passing through obstacles requires a closer spacing of repeaters to ensure data transmission at the required speed [21]. The total attenuation (dB) of radio waves in areas with green spaces was determined by the expression [22]:…”