淺談工業CT無損檢測實時成像設備對鑄造件尺寸測量的精度

工業 CT 無損檢測探傷機技術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,解像度高。因此,工業X射線探傷機被廣泛應用在我國航空、航天、兵器、汽車製造、鐵路、考古等領域,應用範圍涵 蓋缺陷檢測、材料密度表徵、尺寸測量、裝配結構分析、逆向工程等。隨着工業 CT 無損檢測設備技術在高端裝備製造業 中的應用和發展,精密複雜零部件的內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。

目前國內外正積極開展工業CT三維精密測量技術研究。在工業CT尺寸測量應用研究方面，Kiekens等對影響工業CT系統測量值誤差進行了研究，Van Bael等將工業CT應用於多孔結構幾何形狀控制，計算孔結構尺寸、壁厚、結構體積等幾何信息，完成產品幾何形狀的控制。在尺寸測量精度方面，GE公司通過紅寶石球進行驗證實驗，並採用散射線補償的方法提高測量精度，最高可達(4+L/100) μm。在測量標準方面，德國《VDI/VDE 2630工業CT尺寸測量》系列標準，包含了原理與術語、測量影響因素與建議、尺寸測量應用指南、測量過程及比較、測量不確定度等方面。國內工業CT技術主要應用於無損檢測領域，在幾何量測量和計量化應用方面起步較晚。工業CT測量技術的需求主要來源於產品尺寸檢驗，王義旭等針對工業CT探測尺寸誤差進行了校準和分析。在國內公開的標準方面，涉及工業CT結構尺寸測量的相關標準僅有GB/T 29067-2012 《無損檢測工業計算機層析成像(CT)圖像測量方法》。同時，目前可參考的國內外文獻及標準，鮮有針對小尺寸薄壁結構的測量誤差進行特別說明。

對於金屬材料內部不規則形貌缺陷的工業 CT 無損檢測,當前普遍採用半高寬缺陷尺寸計算法,CT 檢測人員通過觀察及經驗判定缺陷位置,人為分割缺陷邊緣。該方法適用於尺度遠大於 CT 圖像像素尺寸的 缺陷評價,但當缺陷尺寸接近或小於像素尺寸時,CT 檢測人員判定的缺陷測量及評價結果存在很大誤差,由 此會產生「超標」誤判,造成不必要的浪費。因此,在金屬材料工業 CT 檢測過程中,有必要研究一種適用不同 CT 設備及工藝參數的缺陷精確測量方法。

對於工業CT實時成像系統尺寸測量的精度，也是很多客戶非常關注的問題，一般來說在工業CT設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CT檢測精度。

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

要使得放大倍數最大，則工件儘量靠近射線源使得工業CT圖像充滿探測器平面，所以放大倍數近似為300mm/100mm=3，於是檢測精度近似為100μm/3≈33μm。

以上檢測精度的評估是對於簡單工件而言，如果要對工件的局部區域進行檢測，則需視工件情況選擇工件擺放方式，以及檢測方法，檢測精度則以現場測試結果為主。