GB/T 34874.6-2020 产品几何技术规范(GPS) X射线三维尺寸测量机 第6部分:工件的检测方法
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利用CT设备检测工件时应按照相关操作文件和第5章的测量程序进行。 应优先选择与精确阈值无关的方法,例如,使用球体中心、圆柱体或圆锥的轴等方法。 用于CT测量分析的软件算法应已知(例如,在元素形状分析中的最小区域补偿)。当使用复杂的 CAD软件进行CT测量分析时,应对全程设置或一般设置进行严格评估。根据检测任务类型的不同, 这些设置可能对测量结果产生至关重要的影响。 如果可行,应对被测工件的测量过程进行监控。监控的特性包括但不限于以下方面: 自由束强度变化情况; 一 X射线管控制系统的反馈信号; 一 一通过测量标准件和被测工件得到的测量误差; 被测工件与CT测量系统的温度及温度变化(如设备具有工件或CT测量系统的温度自动补 偿功能,也应启用)
除测量报告的一般要求(准确、清晰、明确和客观的表示和符合测量或校准程序要求)外,CT测量 报告应特别强调CT特有的测量特性: 2 CT测量的主要设置参数(扫描时间、投影数、体素尺寸管电压和管电流、预过滤等)说明; 一关于表面确定的说明(应用阅值法); 一点测量时考虑的表面元素尺寸说明;空间分辨率信息(如可能); 已知范围内的显式或隐式过滤器的说明(如公称值/实际值比较的颜色编码表示通常用作隐 式异常值过滤器,而用中值运算符平滑测量数据是显式过滤器); 拟合技术的说明(用于公称值/实际值比较和基于元素的几何拟合)。 测量报告中应依据GB/T18779.1给出符合性判断,并考虑测量不确定度的影响。当由于经济或 其他原因不能明确说明检测任务的不确定度时,可参照类似部件的测量分析结果,并在测量报告中说明 相应测量不确定度的大小。
CT测量设备的尺寸测量特性应定期核查,核查可按照GB/T34874.3中间检查的方式来执行。核 查间隔应考虑设备的使用与工作负荷。对于关键测量过程(例如,与安全相关的部件测量),宜进行风险 分析锅炉标准,以进一步规范核查间隔
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GB/T34874.6—2020A.3CT检测过程中与应用相关的影响因素及对测量结果的影响,见表A.2。表A.2CT检测过程的影响因素及对测量结果的影响一一应用影响因素描述对测量结果的影响固定稳定性(漂移)、变形样品固定不紧可能导致CT扫描数据不对称,引起图像重建误差旋转中心到中心平面旋转中心偏移或物品为环形时会导致分析困难,有可能产生旋转位置的距离数据量采集不充分形状、最大壁厚、凸/凹凸面几何形状样品绘制扫描边界区域优于凹形几何图形几何形状曲面、粗糙度、波纹度具有不规则形状的样品取向不是任意的测量样品材料吸收高吸收性材料产生的投影信号较弱,信噪比较差(材料对X射线三维尺寸测量机检测结果的影响参见附录B)与能量相关的相互作用散射、射束硬化材料灰度重建错误,直至样本儿何畸变散射辐射来自测量样品的散射投影对比度较弱,重建结果模糊辐射、非线性相互作用预过滤材料、厚度、不均勾性影响射束硬化测量参数角增量数投影数、增量或连续根据探测器不同,可能产生连续旋转;旋转降低测量和重建时间并同时增加分辨率可优化扫描高度增量数(在扇束线阵探测器的高度分辨力根据扫描类型不同可产生各种分辨率CT的情况下)最大扇形角度或锥角、放大倍率导致数据范围有限或强度不足绝对距离测量设置探测器或转台平移(水在测量过程中移动探测器可获得更高的分辨率或允许测量测量区域的扩展平,垂直)较大的样品样品在旋转工作台上X射线掠人射到物体表面可能产生伪影;样品位置的位置、距离(FDD,在给定距离和最大锥角时,样品尺寸受限于检测范围FOD)、放大倍率物体的非对称扫描、或旋转角度限制数据采集不充分可能产生伪影,需进行补偿或将影响最小化不能在所有角度扫描测量限制样品尺寸大于扇束角扫描限制数据采集不充分可能导致伪影,需进行补偿或将影响最小化度或锥角A.4CT检测过程中与分析相关的影响因素及对测量结果的影响,见表A.3。表A.3CT检测过程的影响因素及对测量结果的影响一分析影响因素描述对测量结果的影响在探测器平面、重建及探测器像素合并、重建合并或体素体积分级对于较小的数据数据缩减(体素)后处理中集可能导致投影或体数据的损失表面数据集小于体数据集;数据缩减(表面)STL的后处理分析注意还原可能造成信息丢失表面提取体素体积或表面数据集用于数据比较,受多种参数设置影响2D/3D、加窗、像素深由于谊染参数,表示方法需与体素分析不一致。同时需注意表示方法度、过滤、道染参数屏幕分辨率和颜色校准7
GB/T34874.6—2020表A.3(续)影响因素描述对测量结果的影响通过已知的几何形状、部分送代校正可提高物体的几何形状和密度分析结果测量物品和标样进行几何、密度有可能出现过补偿校正样品坐标系找正参考元素的类型和质多个被测样品进行比较时,须对样品坐标系进行找正;量、测量策略策略和算法均影响找正质量FDK(Feldkamp)使用各种滤波器内核、代数各种重建算法和滤波器内核产生不同的体素数据集;结果不分析重建算法/滤波器重建技术及其子形式是绝对的或更精确的重建算法射束硬化、散射辐射、在样品穿透过程中,可为光束的非线性变化进行校正,但这校正算法数据限制种校正多是经验性的,且通常不产生绝对测量值几何检查、几何比较、壁各种算法均采用设定的参数,并应适用于光束条件和物体形分析算法厚分析、形状和位置公状等差分析(坐标系定义)A.5CT检测过程中与环境条件相关的影响因素及对测量结果的影响,见表A.4。表A.4CT检测过程的影响因素及对测量结果的影响——环境条件影响因素描述对测量结果的影响恒温有利于样品几何形状的稳定;空调温度、湿度温度梯度(空间和时间的)不可被忽略:湿度可能与被测样品相关振动频率、振幅真空泵、建筑物振动或冲击噪声可能影响测量结果系统环境颗粒尺寸、浓度、污染污染物组成阴极、靶及探测器插口污染可能导致图像错误散射辐射来自设备外壳和射线导致投影对比度降低,重建图像模糊装置部件的散射辐射磁场强度、方向磁场可能对X射线管稳定性造成影响A.6CT检测过程中与操作者相关的影响因素及对测量结果的影响,见表A.5。表A.5CT检测过程的影响因素及对测量结果的影响一一操作者影响因素描述对测量结果的影响对每一个测量程序步误操作对可重复的结果建立文档骤进行参数检查操作者测量策略预滤过、所需分辨率、工应利于物理射束硬化的光束校正;件对准补偿技术、标准件应注意与测量时间相当的X射线输出经验重复相似测量影响结果再现性,需注意样品对中、CT测量机校准频率等00
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附 录 B (资料性附录) 被测工件材料对X射线三维尺寸测量机检测结果的影响
X射线穿透物质时,会与材料发生散射、吸收、光电效应等作用,如图B.1所示,从而使得X射线强 度变弱。
图B.1X射线与物质相互作用的关系示意图
B.2不同元素的质量衰减系数
质量减系数及品:表示单位质量物质对X射线强度的衰减程度。如果吸收体是由多种混合元系 组成的化合物或混合物,其总体的质量吸收系数是其组分元素的质量吸收系数的加权平均值。根据美 国国家标准与技术研究院(NIST)测定的部分元素对X射线的质量衰减系数,材料的X射线衰减系数 与其组成元素的原子序数基本呈正相关,如图B.2所示
B.3材料对成像的影响
图B.2不同材料的X射线衰减规律
根据B.2,被测工件材料的成分对于计算机断层成像影响很大。由式(B.1)可知,即便是原子序数 校小的材料,在X射线的穿透距离很长的情况下,也会对X射线造成很大的衰减,因而影响成像质量。 微焦点计算机断层成像系统的射线源能量一般为0keV~450keV,这一能量段的X射线对原子序数为 6~20的元素成像较好,
B.4X射线三维尺寸测量机参数设置
X射线三维尺寸测量机测量过程中涉及多种参数设置,包括管电压、管电流、曝光时间、增益、滤 这些参数的设置很大程度上都取决于被测工件的材料组成及尺寸。为保证成像质量,建议将被测 J成像灰度分布曲线峰值调整到整个灰度范围(从极暗到极亮)大约三分之一处。
为便于用户更好地利用X射线三维尺寸测量机对工件进行尺寸测量,根据材料种类不同,对常见 的被测工件进行分类,见表B.1
表 B.1 被测工件分类表
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附录C (资料性附录) 与GPS矩阵模型的关系
关于GPS矩阵模型的完整细则,参见GB/T20308。 GB/T20308中的GPS矩阵模型对GPS体系进行了综述,本部分是该体系的一部分。除非另有说 明垫圈标准,GB/T4249给出的GPS基本规则适用于本部分,GB/T18779.1给出的缺省规则适用于按照本部分 制定的规范。
C.2关于本部分及其使用的信息
C.3在 GPS 矩阵模型中的位置
本部分是一项GPS通用标准。本部分给出的规则和原则适用于GPS矩阵中所有标有实心点 部分。见表C.1。
体育标准表C.1GPS标准矩阵模型
表C.1所示标准链涉及的标准为相关的标准
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