淺談工業(yè)CT無損檢測實(shí)時成像設(shè)備對鑄造件尺寸測量的精度

工業(yè) CT 無損檢測探傷機(jī)技術(shù)不受被檢測物體材料、形狀、表面狀況等限制,能夠給出被檢測物體二維、三維圖像,成像 直觀,分辨率高。因此,工業(yè)X射線探傷機(jī)被廣泛應(yīng)用在我國航空、航天、兵器、汽車制造、鐵路、考古等領(lǐng)域,應(yīng)用范圍涵 蓋缺陷檢測、材料密度表征、尺寸測量、裝配結(jié)構(gòu)分析、逆向工程等。隨著工業(yè) CT 無損檢測設(shè)備技術(shù)在高端裝備制造業(yè) 中的應(yīng)用和發(fā)展,精密復(fù)雜零部件的內(nèi)部缺陷檢測需求日益增加,對缺陷的檢出尺度及測量精度要求極高。

目前國內(nèi)外正積極開展工業(yè)CT三維精密測量技術(shù)研究。在工業(yè)CT尺寸測量應(yīng)用研究方面，Kiekens等對影響工業(yè)CT系統(tǒng)測量值誤差進(jìn)行了研究，Van Bael等將工業(yè)CT應(yīng)用于多孔結(jié)構(gòu)幾何形狀控制，計算孔結(jié)構(gòu)尺寸、壁厚、結(jié)構(gòu)體積等幾何信息，完成產(chǎn)品幾何形狀的控制。在尺寸測量精度方面，GE公司通過紅寶石球進(jìn)行驗證實(shí)驗，并采用散射線補(bǔ)償?shù)姆椒ㄌ岣邷y量精度，最高可達(dá)(4+L/100) μm。在測量標(biāo)準(zhǔn)方面，德國《VDI/VDE 2630工業(yè)CT尺寸測量》系列標(biāo)準(zhǔn)，包含了原理與術(shù)語、測量影響因素與建議、尺寸測量應(yīng)用指南、測量過程及比較、測量不確定度等方面。國內(nèi)工業(yè)CT技術(shù)主要應(yīng)用于無損檢測領(lǐng)域，在幾何量測量和計量化應(yīng)用方面起步較晚。工業(yè)CT測量技術(shù)的需求主要來源于產(chǎn)品尺寸檢驗，王義旭等針對工業(yè)CT探測尺寸誤差進(jìn)行了校準(zhǔn)和分析。在國內(nèi)公開的標(biāo)準(zhǔn)方面，涉及工業(yè)CT結(jié)構(gòu)尺寸測量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)僅有GB/T 29067-2012 《無損檢測工業(yè)計算機(jī)層析成像(CT)圖像測量方法》。同時，目前可參考的國內(nèi)外文獻(xiàn)及標(biāo)準(zhǔn)，鮮有針對小尺寸薄壁結(jié)構(gòu)的測量誤差進(jìn)行特別說明。

對于金屬材料內(nèi)部不規(guī)則形貌缺陷的工業(yè) CT 無損檢測,當(dāng)前普遍采用半高寬缺陷尺寸計算法,CT 檢測人員通過觀察及經(jīng)驗判定缺陷位置,人為分割缺陷邊緣。該方法適用于尺度遠(yuǎn)大于 CT 圖像像素尺寸的 缺陷評價,但當(dāng)缺陷尺寸接近或小于像素尺寸時,CT 檢測人員判定的缺陷測量及評價結(jié)果存在很大誤差,由 此會產(chǎn)生“超標(biāo)”誤判,造成不必要的浪費(fèi)。因此,在金屬材料工業(yè) CT 檢測過程中,有必要研究一種適用不同 CT 設(shè)備及工藝參數(shù)的缺陷精確測量方法。

對于工業(yè)CT實(shí)時成像系統(tǒng)尺寸測量的精度，也是很多客戶非常關(guān)注的問題，一般來說在工業(yè)CT設(shè)備條件允許的情況下，通過探元尺寸、探測器尺寸、工件尺寸可獲得工件的工業(yè)CT檢測精度。

假設(shè)探元尺寸為100μm，探測器尺寸為300mm×300mm，工件直徑100mm；

要使得放大倍數(shù)最大，則工件盡量靠近射線源使得工業(yè)CT圖像充滿探測器平面，所以放大倍數(shù)近似為300mm/100mm=3，于是檢測精度近似為100μm/3≈33μm。

以上檢測精度的評估是對于簡單工件而言，如果要對工件的局部區(qū)域進(jìn)行檢測，則需視工件情況選擇工件擺放方式，以及檢測方法，檢測精度則以現(xiàn)場測試結(jié)果為主。