工業(yè)CT測量精度提高途徑

前面我們簡單總結(jié)了影響工業(yè)CT性能的主要因素。在本節(jié)中我們將針對這些因素，從系統(tǒng)硬件和軟件處理兩方面給出相應(yīng)的改進(jìn)措施來提高工業(yè)CT測量精度。

3.1改進(jìn)工業(yè)CT系統(tǒng)硬件性能

硬件性能的提高主要取決于設(shè)備制造商對系統(tǒng)的持續(xù)改進(jìn)。對于設(shè)備操作者來說，實驗過程中需要對工業(yè)CT系統(tǒng)配備的射線源和探測器的指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行關(guān)注，像探測器的探元尺寸、信噪比、動態(tài)范圍:射線源的焦點尺寸、最大電壓、最大電流及功率等:轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的運動精度及運動方式(步進(jìn)或連續(xù))等。其他諸如系統(tǒng)是否選用花崗巖基座、空氣軸承、伺服電機(jī)作為系統(tǒng)部件，也是為確保工業(yè)CT系統(tǒng)擁有高運動精度及穩(wěn)定性而采取的硬件改進(jìn)措施。

3.2提高工業(yè)CT軟件及數(shù)據(jù)后處理能力

工業(yè)CT數(shù)據(jù)后處理指重建后的三維體數(shù)據(jù)經(jīng)過軟件處理，由灰度圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為點云數(shù)據(jù)，在這一過程之中，主要的誤差來源是1、邊界闕值的選擇；2、校準(zhǔn)標(biāo)尺的確定。

工業(yè)CT重建之后獲得物體三維體模型，在對這一數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)測量之前，首先需要選擇適當(dāng)?shù)年I值來分割材料與空氣或不同材料之間的邊界，也就是所謂的闕值分割。傳統(tǒng)的闕值分割算法使用IS050%方法確定材料邊緣，即在圖像灰度直方圖上選擇空氣與材料峰值之間中間位置作為物質(zhì)邊緣，但這種方法易受圖像質(zhì)量影響而誤差較大。因此通過改進(jìn)邊緣檢測算法，使用基于實際表面的邊緣檢測算法，通過搜索圖像法向方向像素變化，被證明確實可以提高邊緣檢測的精度。

前面我們介紹過對重建過程不利影響的兩個主要因素:射線硬化和散射輻射:減弱射線硬化影響可以通過在數(shù)據(jù)采集時放置前置濾波板來調(diào)節(jié)，也可以通過后續(xù)硬化校正算法來改善。采用多項式擬合方法來校正硬化偽影，校正后硬化偽影得到有效控制。

3.3優(yōu)化工業(yè)CT掃描參數(shù)選擇

工業(yè)工業(yè)CT掃描時，參數(shù)的選擇和設(shè)定直接影響到X射線的成像質(zhì)量和檢測結(jié)果。在實際X射線檢測過程中，從實驗準(zhǔn)備到獲得實驗結(jié)果一般需要較長的時間，當(dāng)研究某一參數(shù)對成像質(zhì)量的影響時，往往需要反復(fù)調(diào)整參數(shù)，整個調(diào)整過程耗時、耗力。特別是在對結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重的產(chǎn)品檢測時尤為突出。同時操作者往往憑借自身經(jīng)驗選擇實驗參數(shù)組合，獲得的實驗結(jié)果往往是主觀的和非最優(yōu)的。可以通過X射線仿真工具模擬參數(shù)變化對工業(yè)CT成像的影響，模擬真實檢測過程，調(diào)整參數(shù)設(shè)置以獲得最佳的檢測效果，從而得到優(yōu)化的檢測方案，大大縮短檢測周期。

通過X射線仿真工具模擬真實檢測過程，通過讀取被檢樣品CAD文件獲取工件的三維結(jié)構(gòu)信息，在不需要真實工件的情況下，仿真模擬X射線檢測工件過程，獲得工件的X射線仿真圖像。

通過仿真程序可以快速獲得不同參數(shù)條件下可檢測的最小缺陷尺寸。改變掃描電壓、電流組合，工件內(nèi)部暗色缺陷從無到有，可以清晰直觀的對投影圖像的缺陷檢出能力進(jìn)行判斷，進(jìn)而優(yōu)化采集參數(shù)設(shè)置。

3.4通過使用標(biāo)準(zhǔn)模體降低測量系統(tǒng)誤差

通過使用特定結(jié)構(gòu)及材質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)模體，一方面可以用來研究工業(yè)工業(yè)CT測量特性:也可以通過對已知尺寸模體的測量將工業(yè)CT圖像測量結(jié)果(像素)轉(zhuǎn)換為國際標(biāo)準(zhǔn)計量單位(m)，建立工業(yè)工業(yè)CT量值源流程也可以作為公認(rèn)模體實現(xiàn)不同設(shè)備之間測量精度的比較，或CT系統(tǒng)與傳統(tǒng)CMM設(shè)備測量精度的比較，建立工業(yè)測試不確定度，推動工業(yè)CT測量的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。

3.5通過與傳統(tǒng)測量方法的配合使用提高工業(yè)CT測量精度

傳統(tǒng)工業(yè)測量方法像接觸式三坐標(biāo)測量儀只能夠測量復(fù)雜曲面上有限的點，不能完整反映出曲面的形狀，雖然其單點測量精度較高但用有限的點去描述復(fù)雜曲面反而導(dǎo)致整體精度降低。而工業(yè)工業(yè)CT等光學(xué)測量法恰恰相反，非常適合于需要大規(guī)模測量點的自由曲面和復(fù)雜曲面的數(shù)字化。

通過使用精度更高的光學(xué)掃描儀對樣品進(jìn)行外部尺寸測量，利用傳統(tǒng)CMM設(shè)備測量外部尺寸精度更高的優(yōu)勢。來校正工業(yè)CT測量結(jié)果。這一方法結(jié)合了工業(yè)CT無損測量物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)手段測量外部精度更高的優(yōu)勢，在實際應(yīng)用中確實提高了工業(yè)CT測量精度。

通過在工業(yè)CT系統(tǒng)上集成了其他測量裝置(像光學(xué))，使得在一臺工業(yè)CT設(shè)備上可以同時完成工業(yè)CT測量和光學(xué)測最，將工業(yè)CT真正變?yōu)橐环N專用的非接觸工業(yè)測量設(shè)備這一系統(tǒng)優(yōu)勢。通過融合光學(xué)測量和工業(yè)CT測量數(shù)據(jù)可以增強(qiáng)系統(tǒng)測量精度2可以方便將工業(yè)CT掃描與傳統(tǒng)光學(xué)掃描數(shù)據(jù)直接比較進(jìn)行測量誤差分析。