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工业CT扫描检测,工业CT测量精度影响因素分析
发布:百检网         阅读:1103         日期:2022-07-28

  CT技术自诞生以来,首先被用于医疗诊断与材料检测,随着CT技术进步及测量精度提高,其应用范围扩展到工业产品测量领域并逐渐崭露头角。

  对于传统接触式或光学非接触式三坐标测量设备,物体内部结构尺寸的无损测量是生产实践中的难题之一,工业CT技术为解决这类难题提供了一种有效的途径。

  在工业测量领域工业CT技术可以无损地对产品的内外结构尺寸进行整体测量:一次工业CT扫描可同时完成产品尺寸测量与材料缺陷评定过程;工业CT测量过程不受工件的表面状况(粗糙度、颜色、曲率)影响;工业CT测量获得的高密度点云可以用于被扫工件体模型内外尺寸的整体评估;工业CT技术可以在装配的状况下对物体进行测量,可以用来进行装配件失效分析,跟踪工业产品制造环节的质量控制及公差评定等。

  一、工业工业CT成像原理

  工业工业CT成像过程包括:射线源产生X射线并穿透被检样品,样品对射线吸收或散射而发生衰减,其衰减量由透照样品厚度及组分决定;射线衰减后入射到探测器形成二维灰度投影图像;探测器采集到不同角度的二维投影图像;对投影图像重建后获得样品工业CT断层图像多幅连续断层图像三维重构后获得样品三维体素模型;三维体数据经过阈值分割、边缘检测完成后续工业CT数据的分析与可视化过程。

  综上所述,一个完整的工业工业CT扫描及数据处理过程包括:投影采集-数据重建-边缘检测-数据分析。

  下面我们从工业CT成像过程及基本组成出发,对可能影响工业CT性能的因素进行分类分析,并对可能的改进工业CT测量精度的措施进行了总结。

  二、工业CT测量精度影响因素分析

  影响工业CT测量精度因素众多,可以归结为:系统硬件相关(射线源、运动系统、探测器)、软件和数据处理相关(数据重建、阚值分刻、轮魔提取、数据校准)、被测物体(几何结构、材料)、实验环境温度条件以及操作者。

  2.1射线源

  与射线源相关的影响因素一方面来自于设备本身,像靶材、射线能谱、稳定性等,另一方面来自于设备操作者。射线源关键技术指标包括电压、电流及焦点尺寸。

  通常操作者凭借自身经验在一定范围之内选择实验采用的电压、电流条件,这就导致测量结果的主观性以及测量并非在佳条件下进行。一般来说,电压越高,射线穿透能力越强;电流越高,射线强度越大,电流加倍仅对射线强度产生影响,电压加倍同时影响射线能量与射线强度。

  与射线源相关另一个重要影响因素是射线源焦点尺寸,根据射线源焦点尺寸可将射线源分为纳焦点(S1pm)、微焦点(1~200pm)、常规焦点(2200pm)射线源。焦点尺寸越小,成像图像边缘越锐利,射线源焦点尺寸变大会由于半影效应导致成像图像模糊。相同倍数下,焦点尺寸越小,成像效果越锐利,但是小焦点带来的局部热量集中会导致靶材过热甚至被击穿,这就限制了微焦点射线源能量在较低范围,目前的微焦点X光机的射线能量一般低于225kv。

  射线源、样品、探测器之间的位置关系对工业CT测量精度有重大影响。样品位置越靠近射线源意味着放大倍数越大,相应的在探测器上更多的像素被使用,从理论上会提高空间分辨率。但是与此同时半影效应带来成像图像边缘模糊抵消了这一效果。在锥束工业CT重建对射线源、样品与探测器之间水平偏移*其敏感,水平偏移可以通过“细琴弦方法”加以校正”。

  2.2软件与数据处理相关因素

  对工业CT数据图像处理包括两个主要过程:

  (1)采集投影图像,从二维投影数据重建生成三维体素模型:

  (2)对三维模型经过边缘检测、阈值化分割完成后续测量过程。

  目前工业工业CT数据的重建目前多采用经典FDK方法进行,对于图像边缘检测、结构分制多来用基于阙值的方法进行。其中主要的影响因素来自于射线硬化及射线散射带来的。这些伪影如果不经过适当的校正,会导致测量数据的可靠性降低。


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