泰琛测试技术(上海)有限公司
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  • 2020-03-05

    工业CT无损检测工艺参数选择

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    工业CT是一种非常有效的无损检测方法,可以检测从毫米级到数十米高的大型航天运载火箭等产品,检测内容包括缺陷检测、尺寸测量、密度表征、 装配结构分析等,在航天、航空、兵器、石油化工、汽车制造和核能等领域得到了普遍应用]。 经过几十年的研究和应用,其技术已日渐成熟,使用范围变得更广,被国内外公认为最佳无损检测技术之一。

    工业 CT系统的性能指标可用空间分辨率和密度分辨率以及伪像来描述。对于给定的工业CT系统,系统本身的极限性能指标是确定的,但是在实际检测时,能否准确检出缺陷除与系统本身的性能指标有关,还与检测过程中工艺参数的选择有关。选择合适的工艺参数能够在获得高质量的断层扫描图像的前提下提高检测效率。

    随着工业CT研究和应用的深入开展,其在工程应 用中的难点也凸显出来。工业CT的重要用途之一是产品制造缺陷的无损检测,尤其在小缺陷的检测方面,如何在特定的设备下对小缺陷进行有效识别和准确测量,是工业 CT工程应用急需解决的关键和难点问题之 一。而通过工艺参数的优化,能够有效降低图像噪声和伪像,提高图像显示对比度,增强细节特征分辨能力。

    关于缺陷的测量,国外软件公司的工业 CT 都配有专门的尺寸测量软件,基本原理是采用 “像素半高宽”的方法。这种方法属于通用方法,当缺陷尺寸较大时,可以取得理想的测量效果;但当缺陷尺寸较小时,此方法的测量结果存在明显的放大效应,误差较大。针对小缺陷的测量,国内外出现的基于亚像素边缘检测算法的CT 图像高精度尺寸测量方法,将目标轮廓的定位精度提高到像素内部,以突破经典边缘 检测算法的精度受到图像分辨率的限制,使在中低分 辨率的图像上实现高精度的测量成为可能,但是现有的亚像素边缘检测算法在工业CT测量应用中对物体弱边缘检测存在局限性。此类以图像处理为基础的小缺陷测量方法,在一定条件下虽然能得到较准确的测量结果,但是测量易受图像噪声等因素影响且需 要一定的图像处理基础,使用门槛较高,不易推广。而 作者通过研究工艺参数对小缺陷检测的影响,使用统计的方法对小缺陷进行测量,能保证测量准确度且实 现简单,容易推广使用。

    经过中国兵器科学研究院宁波分院付康教授的研究,大概可以得到以下结论:,

    1)由于受探测器硬件成本的限制,探测器通道死区间隔无法完全消除,在探测器单元数量一定的情况下,可以通过增加微动次数和触发次数来提高图像质量,即通过增加采样时间,提高探测器接收到的光子数量,使图像噪声减少、信噪比增大,提高空间分辨率。

    2)对于线阵探测器,切片厚度由后准直器确定。切片厚度越大,图像噪声越小,信噪比越高,显示对比度越高,但垂直方向分辨率越小。在不确定垂直方向缺陷尺寸的情况下,应尽量选择小的切片厚度,提高垂直方向的分辨率。

    3)越大的图像重建矩阵,可以使试样空间分割越精细,可描述的空间分辨率越高。但是当触发次数一定的情况下,增大图像重建矩阵,并不能明显地提高图像质量,且大大增加了CT图像的重建时间以及硬盘、内存的开销。

    4)以小缺陷为检测对象,而小缺陷以气孔和裂纹最为常见,付康教授做的相关研究以典型的人工模拟气孔类缺陷作为试验检测对象,得出的结论可类比推广使用在其他类型缺陷检测中,为不同类型的缺陷检测时工艺参数的选择提供指导。


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