CN115452865A - 部件成像系统、设备和方法 - Google Patents

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安德鲁·弗兰克·费罗
彼得·科莫斯
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Abstract

提供了一种用于对限定负空间的部件进行成像的系统，包括部件成像组件、推注插入物和成像设备。当部件被定位在成像设备成像场内以产生部件图像时，推注插入物能够定位在部件的负空间中。提供了一种方法，该方法包括将推注插入物定位在部件的负空间内，和扫描具有推注插入物的部件以创建部件的图像。提供了一种部件成像组件，包括部件，所述部件包括具有第一厚度的第一部分，所述第一厚度大于第二部分的所述第二厚度；和推注插入物，所述推注插入物邻近所述第二部分定位，所述推注插入物具有与所述第一厚度和所述第二厚度之间的差基本相似的推注厚度。所述推注插入物具有推注材料密度，所述推注材料密度在部件材料密度的百分之十五(15％)内。

Description

部件成像系统、设备和方法
联邦资助的研究
本发明根据陆军部授予的联系号W58RGZ-19-C-0003在政府支持下完成。美国政府可能对本发明拥有某些权利。
技术领域
本主题通常涉及部件成像，并且更具体地，涉及使用图像扫描对部件进行内部成像。
背景技术
部件(例如，燃气涡轮发动机部件(例如翼型件、护罩等))的内部成像或射线照相测试导致扫描其图像数据代表材料的相对密度。部件扫描中显示的材料密度的变化可以帮助识别缺陷、测量内部通道或空腔等。部件的某些几何特征可能会导致图像数据中出现伪影，使其看起来在部件中存在不同密度，但实际不存在，这可能导致错误地得出部件包含一个或多个缺陷的结论或可能不准确地指示内部部件特征的尺寸和/或位置。对于射线照相成像，伪影可能是由X射线束内的散射、射束硬化和/或部分体积效应及其与部件的相互作用引起的。因此，将需要减少图像伪影影响的改进的成像设备和方法。
发明内容
本公开的方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本公开主题的实践获知。
在本主题的一个实施例中，提供了一种用于对部件进行成像的系统。部件限定负空间，并且系统包括部件成像组件；推注插入物(bolus insert)；和成像设备。当部件被定位在成像设备的成像场内以产生部件的图像时，推注插入物能够定位在部件的负空间中。
在本主题的另一个实施例中，提供了一种方法。该方法包括将推注插入物定位在由部件限定的负空间内，和扫描具有推注插入物的部件以产生部件的图像。
在本主题的另一个实施例中，提供了一种部件成像组件。部件成像组件包括部件，该部件包括具有第一厚度的第一部分和具有第二厚度的第二部分。第一厚度大于第二厚度。部件成像组件还包括推注插入物，所述推注插入物邻近所述第二部分定位。推注插入物具有与第一厚度和第二厚度之间的差基本相似的推注厚度。推注插入物的推注材料密度在部件的部件材料密度的百分之十五(15％)内。
本公开的这些和其他特征、方面和优点将参考以下描述和所附权利要求得到更好的理解。并入并构成本说明书的一部分的附图示出了当前公开的主题的实施例，并且与描述一起用于解释本公开的原理。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
图1提供了根据本主题的各种实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。
图2提供了根据本主题的实施例的包括部件(诸如图1的燃气涡轮发动机的部件)和部件成像组件的系统的示意图。
图3提供了在没有推注插入物的情况下拍摄的部件的图像。
图4提供了根据本主题的实施例的在具有推注插入物的情况下拍摄的部件的图像。
图5提供了图示根据本主题的实施例的用于产生部件图像的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来指代图中的特征。附图和描述中相同或相似的标号已用于指代本公开的相同或相似部分。
如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用，以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或运载工具内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载工具的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，而后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流出的方向，“下游”是指流体流向其的方向。
术语“联接”、“固定”、“附接到”等指的是直接联接、固定或附接，以及通过一个或多个中间部件或特征间接联接、固定或附接，除非本文另有说明。
除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代。
在整个说明书和权利要求书中所使用的近似语言被应用于修饰可以允许变化而不导致与其相关的基本功能发生变化的任何定量表示。因此，由一个或多个术语(例如“大约”、“近似”和“基本上”)修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于测量值的仪器的精度，或者用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。近似语言可以指在单个值、值范围和/或限定值范围的端点中处于+/-1、2、4、10、15或20％的裕度内。
在此以及整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，这些范围被识别并包括包含在其中的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可以相互独立地组合。
通常，本主题提供用于改进部件成像的系统和方法。例如，如本文所述的系统包括部件成像组件，该部件成像组件包括限定负空间的部件和定位在负空间中的推注插入物。该系统还包括成像设备，并且该部件被定位在该成像设备的成像场内，以产生该部件的图像。推注插入物的形状可以至少部分地补充负空间，以使部件几何形状标准化或均匀化，并且可以具有接近部件密度的密度，有助于减少或消除由散射、射束硬化和/或部分体积效应引起的图像伪影，例如，通过标准化所有视图或所有捕获的投影的射束路径的距离。此外，本文描述的系统和方法可以产生具有一致信噪比、对比度和分辨率的图像数据，尽管部件几何形状不规则。
现在参考附图，所有附图中相同的数字表示相同的元件，图1是根据本公开的实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。对于图1的实施例，燃气涡轮发动机是高旁通涡轮风扇喷气发动机，本文称为“涡轮风扇发动机10”。如图1所示，涡轮风扇发动机10限定轴向方向A(平行于提供作为参考的纵向中心线12延伸)和径向方向R。通常，涡轮风扇发动机10包括风扇区段14和设置在风扇区段14的下游的核心涡轮发动机16。
所示的核心涡轮发动机16通常包括限定环形入口20的基本上管状的外壳18。外壳18以串行流动关系包围压缩机区段，该压缩机区段包括增压器或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；燃烧区段26；涡轮区段，该涡轮区段包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30；和喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或线轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)轴或线轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22。
对于所描绘的实施例，风扇区段14包括风扇38，风扇38具有以间隔开的方式联接到盘42的多个风扇叶片40。如图所示，风扇叶片40通常沿径向方向R从盘42向外延伸。风扇叶片40和盘42可通过LP轴或线轴36一起围绕纵向轴线(图示为纵向中心线12)旋转。在一些实施例中，可以包括具有多个齿轮的动力齿轮箱，用于将LP轴或线轴36的转速降低到更有效的风扇转速。
仍然参考图1的实施例，盘42由可旋转的前机舱48覆盖，该前机舱48具有空气动力学轮廓以促进气流通过多个风扇叶片40。此外，风扇区段14包括环形风扇壳体或外机舱50，其周向围绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。应当理解，机舱50可构造成由多个周向间隔的出口导向轮叶52相对于核心涡轮发动机16支撑。此外，机舱50的下游区段54可以在核心涡轮发动机16的外部上方延伸，以便在它们之间限定旁通气流通道56。
在涡轮风扇发动机10的操作期间，一定体积的空气58通过机舱50和/或风扇区段14的相关联入口60进入涡轮风扇发动机10。当一定体积的空气58穿过风扇叶片40时，由箭头62所指示的空气58的第一部分被引导或路由(route)到旁通气流通道56中，并且如箭头64所指示的空气58的第二部分被引导或路由到LP压缩机22中。空气的第一部分62和空气的第二部分64之间的比率通常称为旁通比。当空气的第二部分64路由通过高压(HP)压缩机24并进入燃烧区段26时，其压力随后增加，在燃烧区段26中它与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体66。
燃烧气体66被路由通过HP涡轮28，其中来自燃烧气体66的热能和/或动能的一部分经由联接到外壳18的HP涡轮定子轮叶68和联接到HP轴或线轴34的HP涡轮转子叶片70的连续级被提取，从而使HP轴或线轴34旋转，从而支持HP压缩机24的操作。燃烧气体66然后被路由通过LP涡轮30，在那里经由联接到外壳18的LP涡轮定子轮叶72和联接到LP轴或线轴36的LP涡轮转子叶片74的连续级从燃烧气体66中提取热能和动能的第二部分，从而使LP轴或线轴36旋转，从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。
燃烧气体66随后被路由通过核心涡轮发动机16的喷射排气喷嘴区段32以提供推进推力。同时，随着空气的第一部分62在其从涡轮风扇发动机10的风扇喷嘴排气区段76排出之前被路由通过旁通气流通道56，空气的第一部分62的压力显著增加，也提供推进推力。HP涡轮28、LP涡轮30和喷射排气喷嘴区段32至少部分地限定用于使燃烧气体66路由通过核心涡轮发动机16的热气体路径78。
参考图2，示出了根据本主题的各种实施例的系统100。如本文所述，系统100用于使部件102(例如涡轮风扇发动机10的部件，例如风扇叶片40、涡轮定子轮叶68、72、涡轮转子叶片70、74、涡轮护罩等)成像。该系统包括部件成像组件104，其用于使用推注插入物106对部件102进行成像。更具体地，部件102限定负空间108，例如凹槽、唇缘、凸缘、通道等，使得部件102的至少一部分比部件102的另一部分薄。也就是说，第一部分110具有第一厚度t1(图3、4)并且第二部分112具有不同的第二厚度t2(图3、4)，其中第一厚度t1大于第二厚度t2或第二厚度t2小于第一厚度t1。推注插入物106定位在负空间108中，以增加第二部分112的厚度，使得部件成像组件104在横截面上基本上具有均匀的厚度。在至少一些实施例中，推注插入物106具有推注厚度tb(图4)，其与第二厚度t2和第一厚度t1之间的差基本相似，使得推注插入物106基本上填充负空间108，增加第二部分112的厚度以基本上等于第一部分110的厚度。
尽管图2至图4描绘了仅具有限定负空间108的两个部件厚度t1和t2的部件102，但是应当理解，本公开也适用于具有由多于两个厚度限定的负空间108的部件102。例如，负空间108可以由曲面等限定，其中部件102的厚度沿一定长度从一个点变化到另一个点，使得部件102和与该部件表面相邻定位的推注插入物106都具有多个厚度。然而，应当理解，对于多个部件厚度中与推注插入物106相邻定位的任何两个的部件厚度t1、t2，推注插入物106具有的厚度tb可以基本上类似于两个部件厚度t1、t2之间的差，使得推注插入物106基本上填充由沿具有第一厚度t1和第二厚度t2的部件表面的那些点之间的部件表面限定的负空间108。
系统100还包括成像设备114。例如，成像设备114是射线照相成像设备，例如数字射线照相(DR)机、胶片射线照相机、计算机断层照相(CT)扫描仪等。在一些实施例中，射线照相成像设备114包括射线照相源116和射线照相接收器118，例如检测器或胶片。部件102位于成像设备114的成像场120内，以产生部件102的图像122(图3、4)。图像122描绘了部102的内部，这可以帮助在内部特征处或附近(例如内部通道、空腔等)进行测量，和/或可以帮助识别部件材料中的缺陷(例如裂纹、裂缝、无意的孔或开口)，和/或部件材料中的其他类型的弱点。
设置在负空间108中的推注插入物106有助于减少或消除可能错误地指示形成部件102的材料中存在开口、裂缝、间隙、孔等的图像伪影。更具体地，部件102的某些几何特征，例如限定在图2所示的环状部件102的边缘周围的凸缘124，可能会导致图像数据中的伪影，使其看起来在部件102中存在不同的密度(这些密度差异通常表示部件102中的开口、裂缝等，例如缺陷)，但实际上并不存在不同的密度。凸缘124限定负空间108，并且定位在负空间108中的推注插入物106通过“均匀化”部件几何形状或增加部件102在凸缘124的区域内的厚度来减少或消除负空间108的影响，使得部件102在成像设备114看来具有均匀的几何形状和厚度。部件几何形状和厚度的均匀性由此减轻了图像伪影，其可以被理解为来自成像设备的信号的下降或变化(例如，在成像设备114是CT扫描仪的情况下CT信号的下降)，其可能与部件材料中的开口、间隙、裂缝等混淆。
因此，推注插入物106具有至少部分地与负空间108互补的形状或几何形状，以及近似于部件102的密度的密度。负空间108具有可以被称为空间几何形状的几何形状，其由部件102限定。推注插入物106具有至少部分地与空间几何形状互补的推注几何形状。在至少某些实施例中，推注插入物106的推注几何形状使得推注插入物106在负空间108内紧密配合在部件102上，例如，以紧密接近于部件材料不存在负空间108的位置。例如，如图2所示，部件102的凸缘124可以是环形或环状的，使得负空间108是环形或环状的。在这样的实施例中，推注插入物106具有互补的环形或环状，使得推注插入物106填充负空间108，例如，使得对于成像设备114，负空间108似乎不存在。推注插入物106的尺寸和形状可以减小或消除推注插入物106和部件102之间的间隙。因此，对于所描绘的实施例，推注插入物106的形状和尺寸设计成最小化或消除由凸缘124限定的负空间108。应当理解，推注插入物106可以成形为符合特定负空间108，因此，可以为单个部件102制造一个或多个推注插入物106和/或可以为多个部件102制造多个推注插入物106，例如，具有与相应负空间108的几何形状相匹配的相应推注插入物106。此外，应当理解，推注插入物106不需要仅相对于部件102和负空间108成形。例如，推注插入物106可以成形为补充射束路径，例如来自射线照相源116的射束路径以优化通过部件102的射束路径。
此外，部件102由具有部件材料密度的部件材料形成。同样地，推注插入物106由具有推注材料密度的推注材料形成。为了使推注插入物106的益处最大化，推注材料密度应尽可能接近部件材料密度，即推注材料应在部件材料的密度公差内。例如，在一些实施例中，推注材料密度在部件材料密度的百分之十五(15％)内，即，推注材料密度为部件材料密度的±15％。更特别地，推注材料密度在部件材料密度的百分之十(10％)内，即，推注材料密度为部件材料密度的±10％。更进一步，推注材料密度在部件材料密度的百分之五(5％)内，即，推注材料密度为部件材料密度的±5％。具有基本上接近或等于部件密度的推注密度有助于均衡路径长度(例如，对于DR成像)或投影(对于CT成像)以改进图像质量，例如，通过减少图像伪影。应当理解，与推注插入物106的几何形状类似，推注材料和推注材料密度可以与特定部件102及其部件材料密度相匹配，使得推注材料密度可在推注插入物106之间变化，例如，如果部件材料及其部件材料密度在使用推注插入物106的部件102之间变化。
如图2所示，部件102相对于射线照相源116和射线照相接收器118(例如，检测器或胶片)成角度。在图2的实施例中，部件102相对于射线照相源116向上成角度，使得与部件102的最接近射线照相接收器118的远端128相比，部件102的最接近射线照相源116的近端126处于升高的高度。在其他实施例中，部件102可以相对于射线照相源116向下或以其他方式成角度。所示部件102相对于水平方向H成角度α，即，角度α是从水平方向H到部件102的面向水平方向H的表面130测量的。应当理解，水平方向H与竖直方向V正交。
部件102相对于射线照相源116和/或射线照相接收器118的角度α可以基于例如推注插入物106的配置或设计来优化，以确保最佳图像质量。更具体地，给定推注插入物106的配置，可以选择部件102的角度α以最小化图像噪声以及散射、射束硬化和/或部分体积效应，这可能是由来自射线照相源116的射束和部件102之间的相互作用造成的。在一些实施例中，角度α可相对于水平方向H在约0°至约90°的范围内。如本文所述，推注插入物106具有加厚部件102的较薄区域以去除相关图像度量的空间非平稳性的形状，考虑到具有推注插入物106的部件102相对于扫描仪或成像设备114的射线照相源116和射线照相接收器118的角度α。
此外，部件102可以围绕沿竖直方向V延伸的轴A旋转，如表示旋转方向的箭头132所示，以改变部件102的位置以用于连续图像。也就是说，部件102的位置可以在成像设备114捕获的图像之间改变，使得例如部件102的近端126从一个位置到另一个位置不同，并且部件102的不同部分相对于射线照相源116位于不同位置。可以旋转部件102以产生部件102的完整的360°图像。此外，应当理解，可以手动或自动旋转部件102，例如，部件102可以被支撑，使得一个或多个操作员在图像捕获之间手动重新定位部件102，或者部件102可以被支撑，使得自动化机器在图像捕获之间重新定位部件102。如本文所述，推注插入物106可在整个负空间108内延伸或可仅在负空间108的一部分内延伸。在推注插入物106仅在负空间108的一部分内延伸的实施例中，推注插入物106可以随着部件102被重新定位或旋转而被重新定位，使得推注插入物106总是位于部件102的近端126处或附近的负空间108中，以有助于减轻或消除可能由负空间108引起的数据伪影。
如前所述，在一些实施例中，例如图2所示的实施例，部件102是环形或环状的并且由部件材料形成。例如，部件102可以是由陶瓷基复合(CMC)材料形成的涡轮风扇发动机10的环形护罩。在各种实施例中，CMC材料可包括碳化硅(SiC)、硅、二氧化硅、碳或氧化铝基体材料及其组合。陶瓷纤维可以嵌入基体中，例如氧化稳定的增强纤维，包括蓝宝石和碳化硅(例如，Textron的SCS-6)等单丝，以及包括碳化硅的粗纱和纱线(例如，Nippon Carbon的
Figure BDA0003553203430000081
Ube Industries的
Figure BDA0003553203430000082
和Dow Corning的
Figure BDA0003553203430000083
)、硅酸铝(例如，3M的Nextel 440和480)和短切晶须和纤维(例如，3M的Nextel 440和
Figure BDA0003553203430000084
)，以及任选的陶瓷颗粒(例如，Si、Al、Zr、Y的氧化物及其组合)和无机填料(例如，叶蜡石、硅灰石、云母、滑石、蓝晶石和蒙脱石)。例如，在某些实施例中，可包括陶瓷耐火材料涂层的纤维束形成为增强带，例如单向增强带。可以将多个带铺设在一起(例如，作为层)以形成预制件部件。纤维束可以在形成预制件之前或在形成预制件之后用浆料组合物浸渍。然后预制件可进行热处理，例如固化或烧尽，以在预制件中产生高炭残留物，以及随后的化学处理，例如用硅熔体浸渗，以得到由CMC材料形成的具有所需化学成分的部件。在其他实施例中，CMC材料可以形成为例如碳纤维布而不是带。
如前所述，推注插入物106的形状与由部件102限定的负空间108互补。在图2所示的实施例中，负空间108是环状的，围绕部件102的径向外边缘134延伸。因此，在一些实施例中，推注插入物106可以是推注材料环，其围绕整个径向外边缘134延伸，即，围绕与图2所示的负空间108相称的部件102的圆周延伸。在其他实施例中，推注插入物106可以是推注材料的弧形，即，推注材料的部分环，其围绕如图2所示的部件102的径向外边缘134的一部分延伸，使得推注插入物106不填充所有的负空间108(与负空间108不相称)。更具体地，弧形推注插入物106在具有一定角长度的弧上延伸，使得该弧在小于环形负空间108的整个360°的范围内延伸。
此外，如前所述，推注插入物106由密度与形成部件102的部件材料相似的推注材料形成。在部件材料是CMC材料的实施例中，推注材料可以是例如铝，其具有接近或等于典型CMC材料的密度的密度。因此，在至少一些如图2所示的实施例中，推注插入物106可以是由铝形成的弧形插入物。如在图2的实施例中进一步说明的，当定位在射线照相源116和射线照相接收器118之间时，部件102的近端126与水平方向H成约30°的角度α，近端126上定位有弧形推注插入物106。另外，如上所述，部件102可以在图像捕获之间重新定位，随着部件102围绕竖直方向V旋转时，弧形推注插入物106移动，使得推注插入物106总是定位在部件102的近端126处。
现在参考参照图3和图4，通过对比使用CT成像拍摄的CMC环形护罩的两幅图像122，可以确定如本文所述的在对CMC环形护罩部件102成像时铝推注插入物106的效果。图3提供了没有推注插入物106时CMC环形护罩部件102的图像122，而图4提供了具有推注插入物106时CMC环形护罩部件102的图像122。具体地比较每个图像中的由箭头136所示的区域，应当理解，具有推注插入物106时捕获的CT图像显着减少了限定负空间108的凸缘124的区域中的图像伪影。也就是说，在负空间108的区域中，部件102的厚度(即，凸缘124的厚度)小于部件102的其余部分的厚度，图像伪影出现在图3的图像中(没有推注插入物106)，但在图4的图像中(具有推注插入物106)几乎不存在。因此，可以看出，推注插入物106有助于减少并且在某些情况下可以完全去除由散射、射束硬化和/或部分体积效应引起的图像伪影。如前所述，图像伪影的减少可以改进用于检测和/或计量的部件检查，例如，通过防止部件缺陷的错误识别、改进部件特征的测量等。
应当理解，由CMC材料形成的环形护罩部件102和由铝形成的弧形推注插入物106仅作为示例提供。也就是说，部件102可以是基本上由任何材料形成并具有不限于环状的负空间108的任何部件、设备或物体。作为一些示例，部件102可以是涡轮风扇发动机10的金属压缩机或涡轮叶片，或者部件102可以是不是燃气涡轮发动机的一部分、不与燃气涡轮发动机一起使用的或不以其他方式与燃气涡轮发动机相关的非金属物体，例如仅举几个例子，部件102可以是汽车部件、家用电器的部件、医疗设备或植入物等。如本文所述，推注插入物106具有至少部分地与部件102的负空间互补的几何形状，因此不限于弧形或环形。此外，推注插入物106具有与部件102的密度基本相似的密度，因此可以是具有基本相似密度的任何合适的材料(例如，金属材料、非金属材料等)。当然，在选择推注材料时也可以考虑诸如成本、可用性、机械加工性等因素，只要所选推注材料的密度与部件材料的密度基本相似。
现在转向图5，提供了根据本公开的实施例的方法的流程图。所描绘的方法500包括选择(502)用于推注插入物106的推注材料，该推注插入物106被定位在由部件材料形成的部件102内。推注材料具有在部件材料的密度公差内的推注密度，例如在部件材料密度的约5％、10％或15％内，使得推注密度基本上接近或等于部件密度。方法500还包括成形(504)推注插入物106为符合由部件102限定的负空间108。如本文所述，成形推注插入物106可包括形成、机加工或以其他方式成形推注材料，以具有与负空间108的形状互补的形状。方法500还包括将推注插入物106定位(506)在部件102的负空间108内，以及将具有推注插入物106的部件102设置(508)在射线照相源116和射线照相接收器118之间。如本文所述，包括射线照相源116和射线照相接收器118的成像设备114可以是数字射线照相(DR)设备、胶片射线照相设备、计算机断层照相(CT)设备等，并且如本文所述，具有推注插入物106的部件102可以相对于射线照相源116和射线照相接收器118成角度。
仍然参考图5，方法500还包括扫描(510)具有推注插入物106的部件102，以产生部件102的图像。图4中提供了这种图像的示例，其示出了环形护罩部件102的横截面，其具有定位在凸缘124附近的推注插入物106，以使凸缘124区域中的部件102的厚度与部件102的其余部分的厚度相等。在一些实施例中，扫描部件102包括将来自射线照相源116的x射线束引导到具有推注插入物106的部件102处。在其他实施例中，可以使用利用不同成像技术的不同成像设备114。
因此，如本文所述，本主题提供一种系统和技术以减少部件成像或部件扫描中的图像伪影的影响。更具体地，推注或推注插入物用于均匀化和减少部件几何形状或厚度变化的影响。可以为由具有不规则几何形状的任何材料形成的多种部件提供推注插入物。因为推注插入物被制造成具有与部件相同或相似的密度，所以成像源(例如，x射线)与推注插入物和部件两者的相互作用相似。更重要的是，因为推注插入物被制造成贴合部件的表面并且推注插入物的厚度被优化使得，例如，通过部件和推注的组合X射线路径长度被标准化，由于部件的几何形状而产生的伪影减少了。此外，与部件的薄区域相比，其他空间非平稳的图像质量度量(例如厚区域中的对比度、噪声和分辨率)也被标准化，从而产生更直观的射线照相数据。因此，所采集的部件数据可以更容易地由人类操作员或计算机辅助评估软件进行评估。
推注插入物的使用可以改进用于缺陷检测或计量的检查，这可以(例如，通过部件缺陷的准确识别)导致改进的部件质量。如本文所述，用于部件成像的推注插入物可以改进图像的评估，需要来自评估图像的操作员的更少询问和判断，以及改进量具的可重复性和再现性。此外，部件中的推注插入物可以改善扫描时间，因为部件不需要额外的扫描来减轻图像伪影。因此，推注插入物可以改善循环时间和检查成本。此外，在部件成像中对部件使用推注插入物可以改进孔隙度检测和/或离散指示检测。附加地或替代地，推注插入物能够实现先进的诊断放射学以及CT/DR内部计量。
因此，通过将优化制造的推注插入物放置在部件上，可以优化成像源(例如，X射线束)与部件的不规则几何形状的相互作用，并且可以去除图像伪影的影响，从而能够改进对部件缺陷检测、测量和评估的检查。更具体地，通过部件上的推注插入物，在成像接收器或检测器(例如，X射线检测器)上捕获一致的信号。一致的信号导致图像数据更接近于被成像的部件材料的相对密度。使用这种技术可以减少或消除由散射、射束硬化和/或部分体积效应引起的图像伪影。此外，该技术可以在不规则的部件几何形状内生成具有一致信噪比、对比度和分辨率的图像数据，否则会出现这些问题并使数据的解释变得困难。本文所述主题的其他优点也可以由本领域普通技术人员实现。
本发明的进一步方面通过以下条项的主题提供：
1.一种用于对限定负空间的部件进行成像的系统，所述系统包括：部件成像组件；推注插入物；和成像设备，其中当所述部件被定位在所述成像设备的成像场内以产生所述部件的图像时，所述推注插入物能够定位在所述部件的所述负空间中。
2.根据任何在前条项所述的系统，其中所述负空间具有空间几何形状，并且其中所述推注插入物具有至少部分地与所述空间几何形状互补的推注几何形状。
3.根据任何在前条项所述的系统，其中所述部件由具有部件材料密度的部件材料形成，其中所述推注插入物由具有推注材料密度的推注材料形成，并且其中所述推注材料密度在所述部件材料密度的百分之十五(15％)内。
4.根据任何在前条项所述的系统，其中所述推注材料密度在所述部件材料密度的百分之十(10％)内。
5.根据任何在前条项所述的系统，其中所述成像设备是射线照相成像设备。
6.根据任何在前条项所述的系统，其中所述射线照相成像设备包括射线照相源和射线照相接收器。
7.根据任何在前条项所述的系统，其中所述部件相对于所述射线照相源成角度。
8.根据任何在前条项所述的系统，其中所述部件相对于与竖直方向正交的水平方向以角度α定位。
9.根据任何在前条项所述的系统，其中所述部件能够围绕沿所述竖直方向延伸的轴旋转，以将所述部件重新定位在所述成像场内。
10.根据任何在前条项所述的系统，其中所述部件在第一部分中具有第一厚度并且在与所述负空间相邻的第二部分中具有第二厚度，所述第二厚度小于所述第一厚度，并且其中所述推注插入物具有推注厚度，以填充所述负空间中的所述第二厚度和所述第一厚度之间的差。
11.根据任何在前条项所述的系统，其中所述部件是燃气涡轮发动机的环形护罩，所述环形护罩具有围绕径向外边缘延伸并限定所述负空间的凸缘，并且其中所述负空间是环形的。
12.根据任何在前条项所述的系统，其中所述推注插入物是弧形的。
13.根据任何在前条项所述的系统，其中所述部件包括陶瓷基复合(CMC)材料。
14.根据任何在前条项所述的系统，其中所述推注插入物由铝形成。
15.一种方法，包括：将推注插入物定位在由部件限定的负空间内；和扫描具有所述推注插入物的所述部件，以创建所述部件的图像。
16.根据任何在前条项所述的方法，进一步包括：将具有所述推注插入物的所述部件设置在射线照相源和射线照相接收器之间。
17.根据任何在前条项所述的方法，其中扫描所述部件包括将x射线束从所述射线照相源引导到所述部件。
18.根据任何在前条项所述的方法，进一步包括：成形所述推注插入物为符合所述部件的所述负空间。
19.根据任何在前条项所述的方法，进一步包括：为所述推注插入物选择推注材料。
20.根据任何在前条项所述的方法，其中所述推注材料具有推注材料密度，所述推注材料密度在形成所述部件的部件材料的部件材料密度的百分之十五(15％)内。
21.根据任何在前条项所述的方法，其中扫描所述部件包括利用数字射线照相成像设备对所述部件成像。
22.根据任何在前条项所述的方法，其中扫描所述部件包括利用胶片射线照相成像设备对所述部件成像。
23.根据任何在前条项所述的方法，其中扫描所述部件包括利用计算机断层照相成像设备对所述部件成像。
24.一种部件成像组件，包括：部件，所述部件包括具有第一厚度的第一部分和具有第二厚度的第二部分，所述第一厚度大于所述第二厚度；和推注插入物，所述推注插入物邻近所述第二部分定位，所述推注插入物具有与所述第一厚度和所述第二厚度之间的差基本相似的推注厚度，其中所述推注插入物具有推注材料密度，所述推注材料密度在所述部件的部件材料密度的百分之十五(15％)内。
该书面描述使用示例来公开优选实施例，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本主题，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何合并的方法。本公开主题的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则这些其他示例旨在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于对限定负空间的部件进行成像的系统，其特征在于，所述系统包括：
部件成像组件；
推注插入物；和
成像设备，
其中当所述部件被定位在所述成像设备的成像场内以产生所述部件的图像时，所述推注插入物能够定位在所述部件的所述负空间中。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述负空间具有空间几何形状，并且其中所述推注插入物具有至少部分地与所述空间几何形状互补的推注几何形状。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述部件由具有部件材料密度的部件材料形成，其中所述推注插入物由具有推注材料密度的推注材料形成，并且其中所述推注材料密度在所述部件材料密度的百分之十五(15％)内。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，其中所述推注材料密度在所述部件材料密度的百分之十(10％)内。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述成像设备是射线照相成像设备。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，其中所述射线照相成像设备包括射线照相源和射线照相接收器。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，其中所述部件相对于所述射线照相源成角度。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述部件相对于与竖直方向正交的水平方向以角度α定位。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，其中所述部件能够围绕沿所述竖直方向延伸的轴旋转，以将所述部件重新定位在所述成像场内。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述部件在第一部分中具有第一厚度并且在与所述负空间相邻的第二部分中具有第二厚度，所述第二厚度小于所述第一厚度，并且其中所述推注插入物具有推注厚度，以填充所述负空间中的所述第二厚度和所述第一厚度之间的差。
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