CN109187597A - 一种x射线数字成像缺陷尺寸测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种X射线数字成像缺陷尺寸测量方法，包括以下步骤：S1：通过X射线数字成像检测得到待检测工件的检测图像；S2：将待检测工件的检测图像与预定的检测图谱进行比对，得到待检测工件的近似缺陷尺寸；S3：计算检测图像的不清晰度，并计算得到待检测工件的近似缺陷尺寸与检测图像的不清晰度的比值；S4：根据预定的缺陷尺寸与不清晰度比值同波高比例的关系，确定待检测工件的缺陷尺寸测量的波高比例；S5：根据所确定的波高比例进行待检测工件的缺陷尺寸的测量。本发明的缺陷尺寸测量方法具有操作方便、适用性广、可靠性高、准确性高等优点。

Description

一种X射线数字成像缺陷尺寸测量方法
技术领域
本发明涉及工件无损检测技术领域，具体涉及一种X射线数字成像缺陷尺寸测量方法。
背景技术
在工业生产中，由于生产环境、产品结构、制备工艺等因素的影响，产品内部不免会产生缺陷，如分层、夹杂、裂纹等，缺陷尺寸的大小是判别产品是否合格的重要依据之一。随着当今检测技术的迅猛发展，无损检测技术特别是X射线数字成像检测技术在缺陷尺寸测量方面发挥了重要的作用，而如何将缺陷尺寸测量的更加准确是X射线数字成像检测方法面临的一个问题。
郑世才在论文《数字射线检测技术的细节尺寸测量问题》中提到，缺陷尺寸不小于不清晰度时，可以采用半波高法对其进行精确测量。但在多年的实际测量试验中，在相同的检测系统下，缺陷实际尺寸越小，利用半波高法测量尺寸的测量误差越大，从而影响测量结果的精度，影响对产品检测结果的判别，可能会发生误判的现象，甚至在应用中造成严重的后果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种X射线数字成像缺陷尺寸测量方法，以提高缺陷尺寸测量的准确性。
为实现上述目的，本发明的一个方面提供一种X射线数字成像缺陷尺寸测量方法，包括以下步骤：S1：通过X射线数字成像检测得到待检测工件的检测图像；S2：将待检测工件的检测图像与预定的检测图谱进行比对，得到待检测工件的近似缺陷尺寸；S3：计算检测图像的不清晰度，并计算得到待检测工件的近似缺陷尺寸与检测图像的不清晰度的比值；S4：根据预定的缺陷尺寸与不清晰度比值同波高比例的关系，确定待检测工件的缺陷尺寸测量的波高比例；S5：根据所确定的波高比例进行待检测工件的缺陷尺寸的测量。
根据本发明上述方面的X射线数字成像缺陷尺寸测量方法，其经过测量得到检测图像后，根据缺陷尺寸与不清晰度的比值范围，选择不同的波高比例进行测量，从而提高了测量的准确性。该缺陷尺寸测量方法具有操作方便、适用性广、可靠性高、准确性高等优点，适用于X射线数字成像缺陷尺寸的定量检测，特别适用于X射线数字成像检测小尺寸缺陷的准确测量。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在一种具体实施方式中，本发明提供的X射线数字成像缺陷尺寸测量方法包括以下步骤：
S1：将待检测工件置于转台中心，通过X射线数字成像检测，得到待检测工件的检测图像。
优选地，该X射线数字成像检测的检测参数为：射线源焦点尺寸为0.5mm～2.5mm、检测电压为80kV～450kV、检测电流为1.5mA～6.5mA、积分时间为5ms～30ms、行合并数为3～15、像素合并数为1～3。
在实施过程中，对于工件不同的材料，不同的穿透厚度，最优的工艺参数值是不同，此处给出的参数范围涵盖了不同材料、不同穿透厚度下的优选参数值，对于具体材料下的参数选择在此不作限定。
S2：将待检测工件的检测图像与预先得到的检测图谱进行比对，在检测图谱中找到与待检测工件相近的检测图像，将该检测图像对应的缺陷尺寸作为近似缺陷尺寸。
检测图谱可以如下预先得到：借鉴半波高法测量法，通过一组预置不同尺寸缺陷的对比工件试块的X射线数字成像检测与分析，建立不同缺陷尺寸的检测图谱。
S3：计算在步骤S1中所得到的检测图像的不清晰度，并通过计算得到在步骤S2中得到的待检测工件的近似缺陷尺寸与计算得到的检测图像的不清晰度的比值。
检测图像的不清晰度可以如下计算得到：
Ui＝2D (1)
Ug＝a×(SDD-SOD)/SOD (2)
U3＝Ui 3+Ug 3 (3)
其中：Ui-系统固有不清晰度；
D-探测器像素尺寸；
Ug-几何不清晰度；
a-射线源焦点尺寸；
SDD-射线源到探测器之间距离；
SOD-射线源到待检测工件之间距离；
U-检测图像总的不清晰度。
S4：根据预先得到的缺陷尺寸与不清晰度比值同波高比例的关系，确定待检测工件的缺陷尺寸测量的波高比例。
缺陷尺寸与不清晰度比值同波高比例的关系可以如下预先得到：借鉴半波高法测量法，对一组预置不同尺寸缺陷的对比工件试块进行X射线数字成像检测，利用相应扫描软件的测量工具里的线密度曲线测量所得到的对比工件试块的检测图像中预置缺陷的尺寸，调整尺寸测量横线使测量尺寸与实际尺寸相同，获取波高比例；计算预置缺陷尺寸与不清晰度的比值；最后获取缺陷尺寸与不清晰度比值同波高比例的关系。
因此，缺陷尺寸与不清晰度比值同波高比例的关系可以通过前期对对比工件试块进行X射线数字成像检测，并对检测图像进行分析总结得到。缺陷尺寸与不清晰度比值与波高比例的优选对应值参见表1。
表1缺陷尺寸和不清晰度的比值与波高比例的关系
缺陷尺寸和不清晰度的比值 波高比例
≥1 0.50
0.99～0.86 0.45
0.86～0.72 0.40
0.72～0.55 0.33
0.55～0.48 0.25
0.48～0.38 0.20
0.38～0.31 0.15
S5：根据所确定的波高比例进行待检测工件的缺陷尺寸的测量。具体地，可以调节线密度曲线上的尺寸测量横线至相应的波高位置，以得到待检测工件的缺陷尺寸的测量结果。
以下通过实施例进一步说明本发明的上述实施方式的X射线数字成像缺陷尺寸测量方法。
实施例1
待测样品为(Φ100×150)mm的碳纤维增强复合材料的圆柱形制品，径向预制(0.4×5×10)mm的分层缺陷，以此为例详细描述分层缺陷宽度的测量过程。
(1)X射线数字成像检测：在检测电压为100kV，检测电流为2.8mA，焦点尺寸为0.8mm，SOD为1335mm，SDD为1610mm，行合并数为5，积分时间为27ms，像素合并数为2的检测工艺参数下对待测样品进行X射线数字成像检测，得到检测图像。
(2)待测样品检测图像分析：将待测样品的检测图像与检测图谱进行比对，找到检测图谱中尺寸为0.42mm缺陷的检测图像与待测样品的检测图像相近，确定待测样品分层宽度的近似尺寸为0.42mm，利用公式(1)、(2)、(3)计算得到不清晰度U为0.504mm。
Ui＝2D (1)
Ug＝a×(SDD-SOD)/SOD (2)
U3＝Ui 3+Ug 3 (3)
式中：Ui-系统固有不清晰度，mm；
D-探测器像素尺寸，mm；
Ug-几何不清晰度，mm；
a-射线源焦点尺寸，mm；
SDD-射线源到探测器之间距离，mm；
SOD-射线源到待测工件之间距离，mm；
U-检测图像总的不清晰度，mm。
(3)缺陷尺寸测量：计算分层宽度与不清晰度的比值为0.833，查表1得到缺陷尺寸测量的波高比例为0.40，调节线密度曲线上的尺寸测量横线到0.40波高的位置上，得到分层缺陷的宽度为0.417mm。与预制缺陷参数相比，测量误差为4.25％。
对比例
对于实施例1相同的样品，直接采用半波高法进行尺寸测量，分层缺陷宽度测量结果为0.486mm，测量误差为21.50％。
通过本发明的缺陷尺寸测量方法，使尺寸测量误差提高了17.25％。
实施例2
待测样品为5×50×60mm的玻璃纤维和酚醛两种材料复合而成的板形制品，以此为例详细描述缺陷尺寸的测量过程。
(1)X射线数字成像检测：在检测电压为115kV，检测电流为3.6mA，焦点尺寸为0.8mm，SOD为1200mm，SDD为1580mm，行合并数为3，积分时间为20ms，像素合并数为1的检测工艺参数下对待测样品进行X射线数字成像检测，得到检测图像。
(2)待测样品检测图像分析：将待测样品的检测图像与检测图谱进行比对，找到检测图谱中尺寸为0.15mm缺陷的检测图像与待测样品的检测图像相近，确定待测样品缺陷尺寸的近似尺寸为0.15mm，通过计算得到不清晰度为0.275mm。
(3)缺陷尺寸测量：计算缺陷近似尺寸与不清晰度的比值为0.545，查表1得到缺陷尺寸测量的波高比例为0.25，调节线密度曲线上的尺寸测量横线到0.25波高的位置上，得到缺陷的尺寸为0.155mm。
实施例3
待测样品为5×30×30mm的铝合金板制品，以此为例详细描述缺陷尺寸的测量过程。
(1)X射线数字成像检测：在检测电压为200kV，检测电流为3.0mA，焦点尺寸为0.8mm，SOD为1100mm，SDD为1550mm，行合并数为10，积分时间为17ms，像素合并数为3的检测工艺参数下对待测样品进行X射线数字成像检测，得到检测图像。
(2)待测样品检测图像分析：将待测样品的检测图像与检测图谱进行比对，找到检测图谱中尺寸为0.5mm缺陷的检测图像与待测样品的检测图像相近，确定待测样品缺陷尺寸的近似尺寸为0.5mm，通过计算得到不清晰度为0.541mm。
(3)缺陷尺寸测量：计算缺陷近似尺寸与不清晰度的比值为0.924，查表1得到缺陷尺寸测量的波高比例为0.5，调节线密度曲线上的尺寸测量横线到0.5波高的位置上，得到缺陷的尺寸测量结果为0.512mm。
综上所述，本发明提供的缺陷尺寸测量方法提高了X射线数字成像缺陷尺寸测量的准确性，并且具有操作方便、适用性广、可靠性高的优点，适用于X射线数字成像缺陷尺寸的定量检测，特别适用于X射线数字成像检测小尺寸缺陷的准确测量。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种X射线数字成像缺陷尺寸测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过X射线数字成像检测得到待检测工件的检测图像；
S2：将待检测工件的检测图像与预定的检测图谱进行比对，得到待检测工件的近似缺陷尺寸；
S3：计算检测图像的不清晰度，并计算得到待检测工件的近似缺陷尺寸与检测图像的不清晰度的比值；
S4：根据预定的缺陷尺寸与不清晰度比值同波高比例的关系，确定待检测工件的缺陷尺寸测量的波高比例；
S5：根据所确定的波高比例进行待检测工件的缺陷尺寸的测量。
2.根据权利要求1所述的缺陷尺寸测量方法，其特征在于，通过预置不同尺寸缺陷的对比工件的X射线数字成像检测，得到步骤S2中的预定的检测图谱，以及步骤S4中的预定的缺陷尺寸与不清晰度比值同波高比例的关系。
3.根据权利要求1或2所述的缺陷尺寸测量方法，其特征在于，在步骤S1中，所述X射线数字成像检测的检测参数为：射线源焦点尺寸为0.5mm～2.5mm、检测电压为80kV～450kV、检测电流为1.5mA～6.5mA、积分时间为5ms～30ms、行合并数为3～15、像素合并数为1～3。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的缺陷尺寸测量方法，其特征在于，在步骤S3中，通过以下公式计算检测图像的不清晰度：
Ui＝2D (1)
Ug＝a×(SDD-SOD)/SOD (2)
U3＝Ui 3+Ug 3 (3)
其中：Ui-系统固有不清晰度；
D-探测器像素尺寸；
Ug-几何不清晰度；
a-射线源焦点尺寸；
SDD-射线源到探测器之间距离；
SOD-射线源到待检测工件之间距离；
U-检测图像总的不清晰度。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的缺陷尺寸测量方法，其特征在于，在步骤S4中，预定的缺陷尺寸与不清晰度比值同波高比例的关系为：
若缺陷尺寸与不清晰度比值大于或等于1，则波高比例为0.50；
若缺陷尺寸与不清晰度比值为0.99-0.86，则波高比例为0.45；
若缺陷尺寸与不清晰度比值为0.86-0.72，则波高比例为0.40；
若缺陷尺寸与不清晰度比值为0.72～0.55，则波高比例为0.33；
若缺陷尺寸与不清晰度比值为0.55～0.48，则波高比例为0.25；
若缺陷尺寸与不清晰度比值为0.48～0.38，则波高比例为0.20；
若缺陷尺寸与不清晰度比值为0.38～0.31，则波高比例为0.15。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的缺陷尺寸测量方法，其特征在于，在步骤S2中，将待检测工件的检测图像与检测图谱进行比对，在检测图谱中找到与待检测工件相近的检测图像，将该相近的检测图像对应的缺陷尺寸作为待检测工件的近似缺陷尺寸。
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