工業(yè)CT無損檢測工藝參數(shù)選擇

工業(yè)CT是一種非常有效的無損檢測方法，可以檢測從毫米級到數(shù)十米高的大型航天運(yùn)載火箭等產(chǎn)品，檢測內(nèi)容包括缺陷檢測、尺寸測量、密度表征、 裝配結(jié)構(gòu)分析等，在航天、航空、兵器、石油化工、汽車制造和核能等領(lǐng)域得到了普遍應(yīng)用]。 經(jīng)過幾十年的研究和應(yīng)用，其技術(shù)已日漸成熟，使用范圍變得更廣，被國內(nèi)外公認(rèn)為最佳無損檢測技術(shù)之一。

工業(yè) CT系統(tǒng)的性能指標(biāo)可用空間分辨率和密度分辨率以及偽像來描述。對于給定的工業(yè)CT系統(tǒng)，系統(tǒng)本身的極限性能指標(biāo)是確定的，但是在實際檢測時，能否準(zhǔn)確檢出缺陷除與系統(tǒng)本身的性能指標(biāo)有關(guān)，還與檢測過程中工藝參數(shù)的選擇有關(guān)。選擇合適的工藝參數(shù)能夠在獲得高質(zhì)量的斷層掃描圖像的前提下提高檢測效率。

隨著工業(yè)CT研究和應(yīng)用的深入開展，其在工程應(yīng) 用中的難點(diǎn)也凸顯出來。工業(yè)CT的重要用途之一是產(chǎn)品制造缺陷的無損檢測，尤其在小缺陷的檢測方面，如何在特定的設(shè)備下對小缺陷進(jìn)行有效識別和準(zhǔn)確測量，是工業(yè) CT工程應(yīng)用急需解決的關(guān)鍵和難點(diǎn)問題之 一。而通過工藝參數(shù)的優(yōu)化，能夠有效降低圖像噪聲和偽像，提高圖像顯示對比度，增強(qiáng)細(xì)節(jié)特征分辨能力。

關(guān)于缺陷的測量，國外軟件公司的工業(yè) CT 都配有專門的尺寸測量軟件，基本原理是采用 “像素半高寬”的方法。這種方法屬于通用方法，當(dāng)缺陷尺寸較大時，可以取得理想的測量效果;但當(dāng)缺陷尺寸較小時，此方法的測量結(jié)果存在明顯的放大效應(yīng)，誤差較大。針對小缺陷的測量，國內(nèi)外出現(xiàn)的基于亞像素邊緣檢測算法的CT 圖像高精度尺寸測量方法，將目標(biāo)輪廓的定位精度提高到像素內(nèi)部，以突破經(jīng)典邊緣 檢測算法的精度受到圖像分辨率的限制，使在中低分 辨率的圖像上實現(xiàn)高精度的測量成為可能，但是現(xiàn)有的亞像素邊緣檢測算法在工業(yè)CT測量應(yīng)用中對物體弱邊緣檢測存在局限性。此類以圖像處理為基礎(chǔ)的小缺陷測量方法，在一定條件下雖然能得到較準(zhǔn)確的測量結(jié)果，但是測量易受圖像噪聲等因素影響且需 要一定的圖像處理基礎(chǔ)，使用門檻較高，不易推廣。而 作者通過研究工藝參數(shù)對小缺陷檢測的影響，使用統(tǒng)計的方法對小缺陷進(jìn)行測量，能保證測量準(zhǔn)確度且實 現(xiàn)簡單，容易推廣使用。

經(jīng)過中國兵器科學(xué)研究院寧波分院付康教授的研究，大概可以得到以下結(jié)論：，

1)由于受探測器硬件成本的限制，探測器通道死區(qū)間隔無法完全消除，在探測器單元數(shù)量一定的情況下，可以通過增加微動次數(shù)和觸發(fā)次數(shù)來提高圖像質(zhì)量，即通過增加采樣時間，提高探測器接收到的光子數(shù)量，使圖像噪聲減少、信噪比增大，提高空間分辨率。

2)對于線陣探測器，切片厚度由后準(zhǔn)直器確定。切片厚度越大，圖像噪聲越小，信噪比越高，顯示對比度越高，但垂直方向分辨率越小。在不確定垂直方向缺陷尺寸的情況下，應(yīng)盡量選擇小的切片厚度，提高垂直方向的分辨率。

3)越大的圖像重建矩陣，可以使試樣空間分割越精細(xì)，可描述的空間分辨率越高。但是當(dāng)觸發(fā)次數(shù)一定的情況下，增大圖像重建矩陣，并不能明顯地提高圖像質(zhì)量，且大大增加了CT圖像的重建時間以及硬盤、內(nèi)存的開銷。

4）以小缺陷為檢測對象，而小缺陷以氣孔和裂紋最為常見，付康教授做的相關(guān)研究以典型的人工模擬氣孔類缺陷作為試驗檢測對象，得出的結(jié)論可類比推廣使用在其他類型缺陷檢測中，為不同類型的缺陷檢測時工藝參數(shù)的選擇提供指導(dǎo)。