工业CT森林球测量不确定度
实际应用中需要根据具体情况来选择标准器,基于不同材质森林球的球心距测量对评价工业 CT 测量不确定度标准器的选用及校准具有重大的工程实用价值。
森林球标准器材质分类 :
1. 陶瓷球标准器
2.红宝石球标准器
3.钢球标准器

根据《基于森林球的工业 CT 测量不确定度评定与分析》文献实验结果表明:材质对球直径测量的扩展不确定度影响不显著;球心距测量的扩展不确定度随尺寸的增大而增大,其中非金属陶瓷球和红宝石球标准器的扩展不确定度均值相当,平均值约为 0. 003 5 mm,而钢球标准器则较之增大了 3. 4 倍,达到0. 012 2 mm;球心距测量存在明显的系统误差,标准器材质的影响不显著。
工业 CT 有着优良的三维成像和内部检测分析能力,在不破坏被检测物体结构的条件下,可以获取高质量的三维断层图像,从而清晰、准确、直观地展示被检测物体的内部结构、材料构成及缺损状况,与三坐标测量、光学测量、超声检测等方式相比,具有独特的检测能力和广阔的应用前景。森林球标准器能够进行工业CT 小测量范围内的尺寸测量误差校准。

基于工业 CT 能量段的 X 射线对原子序数6~20 的元素成像较好,结合 X 射线的质量衰减系数、材料的热膨胀系数和加工工艺成熟度,实验选用氮化硅陶瓷球(密度在 3. 1~3. 2 g/cm³)、红宝石球(密度在 3. 95~4. 05 g/cm³)和钢球(密 在 7. 8 g/cm³)作 为 测 试 对 象 ,球 直 径 均 为 5mm,圆度误差小于 0. 25 μm。选择衰减系数、热膨胀系数相对低的铝合金作为标准器底座,板厚度为 20 mm。选取 7 枚相同材质小球组成森林球,通过其空间尺寸来评定工业 CT 系统的测量不确定度。
森林球的排布与标定
每种森林球由 7 个不同位置高度的小球构建而成。通过铝合金圆棒支撑森林球,球和支撑棒的连接通过黏接剂固定。底 板 上 支 撑 杆 采 用 螺 纹 紧 固 ,通 过 高 度 为 10,20,30,40 mm 的支撑杆使森林球形成空间上的
错落和高度差,任选两个球心距都可作为校准长度。
将不同材质森林球的切片图像采用水平集进行分割,得到不同高度森林球的亚像素级点云,然后基于*小二乘球体拟合方式,分别完成陶瓷球、红宝石球和钢球的点云拟合并进行球心距尺寸测量。
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