浅谈工业CT无损检测实时成像设备对铸造件尺寸测量的精度

工业 CT 无损检测探伤机技术不受被检测物体材料、形状、表面状况等限制,能够给出被检测物体二维、三维图像,成像 直观,分辨率高。因此,工业X射线探伤机被广泛应用在我国航空、航天、兵器、汽车制造、铁路、考古等领域,应用范围涵 盖缺陷检测、材料密度表征、尺寸测量、装配结构分析、逆向工程等。随着工业 CT 无损检测设备技术在高端装备制造业 中的应用和发展,精密复杂零部件的内部缺陷检测需求日益增加,对缺陷的检出尺度及测量精度要求极高。

目前国内外正积极开展工业CT三维精密测量技术研究。在工业CT尺寸测量应用研究方面，Kiekens等对影响工业CT系统测量值误差进行了研究，Van Bael等将工业CT应用于多孔结构几何形状控制，计算孔结构尺寸、壁厚、结构体积等几何信息，完成产品几何形状的控制。在尺寸测量精度方面，GE公司通过红宝石球进行验证实验，并采用散射线补偿的方法提高测量精度，最高可达(4+L/100) μm。在测量标准方面，德国《VDI/VDE 2630工业CT尺寸测量》系列标准，包含了原理与术语、测量影响因素与建议、尺寸测量应用指南、测量过程及比较、测量不确定度等方面。国内工业CT技术主要应用于无损检测领域，在几何量测量和计量化应用方面起步较晚。工业CT测量技术的需求主要来源于产品尺寸检验，王义旭等针对工业CT探测尺寸误差进行了校准和分析。在国内公开的标准方面，涉及工业CT结构尺寸测量的相关标准仅有GB/T 29067-2012 《无损检测工业计算机层析成像(CT)图像测量方法》。同时，目前可参考的国内外文献及标准，鲜有针对小尺寸薄壁结构的测量误差进行特别说明。

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,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 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,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。

对于工业CT实时成像系统尺寸测量的精度，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。

以上检测精度的评估是对于简单工件而言，如果要对工件的局部区域进行检测，则需视工件情况选择工件摆放方式，以及检测方法，检测精度则以现场测试结果为主。