工业CT检测服务测量方式

对于金属材料内部不规则形貌缺陷的工业 CT 无损检测,当前普遍采用半高宽缺陷尺寸计算法,工业CT 检测人员通过观察及经验判定缺陷位置,人为分割缺陷边缘.该方法适用于尺度远大于工业 CT 图像像素尺寸的 缺陷评价,但当缺陷尺寸接近或小于像素尺寸时,工业CT 检测人员判定的缺陷测量及评价结果存在很大误差,由 此会产生"超标"误判,造成不必要的浪费.因此,在金属材料工业 CT 检测过程中,有必要研究一种适用不同 CT 设备及工艺参数的缺陷精确测量方法.

为了进一步验证半高宽法和最大灰度梯度法对不同厚度薄壁结构的测量误差,陈子木、胡正伟等教授分别通过理论计算以及实验测量的图像灰度分布进行尺寸分析,得到的壁厚测量结果可以看出对于理论计算的薄壁结构灰度分布,当壁厚尺寸大于线扩散函数扩展宽度时,半高宽法和最大梯度法的测量误差均小于±0.01 mm;当壁厚尺寸小于线扩散函数扩展宽度但大于壁厚测量极限值时,最大灰度梯度法具有更小的测量误差;当壁厚尺寸小于壁厚测量极限时,测量误差显着增大,随着薄壁结构厚度减小,半高宽法和最大梯度法的壁厚测量值均趋近于壁厚测量极限,这也与上述的解析分析相一致.

但对于实验测量的壁厚尺寸,当实际壁厚大于壁厚测量极限值时,半高宽法相比最大灰度梯度法一直具有更小的测量误差,对于本工作采用的工业CT成像系统,半高宽法尺寸测量误差小于±0.04 mm,最大灰度梯度法尺寸测量误差小于±0.08 mm,这主要是由于灰度梯度的计算较灰度极值更为灵敏,因此受系统噪声影响明显.随着薄壁结构尺寸减小至小于壁厚测量极限,半高宽法和最大灰度梯度法尺寸实验测量结果依然呈单调下降的趋势,测量误差显着增大,但此时最大灰度梯度法的测量误差相比半高宽法较小.随着薄壁结构厚度减小,成像调制度下降导致受系统噪声的影响程度大幅增加,采用半高宽法和最大灰度梯度法计算壁厚均会产生严重的误差,因此与理论推导的结果产生误差. 

对比实验测量结果和理论计算结果发现,当薄壁结构尺寸大于壁厚测量极限时,两者具有较好的一致性,当薄壁结构尺寸小于壁厚测量极限时,理论计算结果趋近于某个固定值.虽然实验测量结果依然能够保持尺寸减小的趋势,但是测量误差逐渐增大.

对于工业CT尺寸测量的精度,也是很多客户非常关注的问题,一般来说在工业CT设备条件允许的情况下,通过探元尺寸、探测器尺寸、工件尺寸可获得工件的工业CT检测精度.

假设探元尺寸为100μm,探测器尺寸为300mm×300mm,工件直径100mm;

要使得放大倍数最大,则工件尽量靠近射线源使得工业CT图像充满探测器平面,所以放大倍数近似为300mm/100mm=3,于是检测精度近似为100μm/3≈33μm.

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