CN210198334U - 一种几何量测量校准的标准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及尺寸测量技术领域，具体是一种几何量测量校准的标准装置，包括：底座和至少一个标准球，所述底座包括第一固定板、第二固定板、第三固定板和第四固定板，所述第一固定板、所述第二固定板、所述第三固定板和所述第四固定板构成梯形结构，所述梯形结构内部设有中空空间；所述第一固定板、所述第二固定板和所述第三固定板均设有至少一个凸台，所述凸台与所述标准球一一对应，每个所述凸台上设有盲孔，所述标准球设置在所述盲孔内；本实用新型能够采用中空梯形结构，使第一固定板第二固定板、第三固定板形成空间上的错落和高度差，提高成像效果和校准装置的校准的稳定性，统计不同尺寸几何量测量误差，适用性广泛。

Description

一种几何量测量校准的标准装置

技术领域

本发明涉及尺寸测量技术领域，特别是涉及一种几何量测量校准的标准装置。

背景技术

近年来，工业CT凭借计算机断层成像技术，将最先进的X射线扫描技术和CT技术结合，搭配先进的测量分析软件，在不破坏检测物体结构的条件下，以二维断层图像或三维立体图像的形式，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。在无损检测技术和尺寸测量技术体现出了极佳的准确性、通用性和专业性，成为解决复杂疑难质量问题的有效手段，适合用于绝大部分材料和尺寸的检测任务，无缝对接塑料工程、航空航天、汽车、电子、精密机械加工及纳米产业等先进制造领域的检测需求，解决了产品难以触及与隐藏部位的尺寸及形位公差测量、孔隙率分析、壁厚分析、复合材料分析、装配检验、模具修改、逆向工程、工业计量等业界应用难题。

工业CT能准确地再现物体内部的三维立体结构，能够定量地提供物体内部的物理、力学等特性，如缺陷的位置及尺寸、密度的变化及水平、异型结构的型状及精确尺寸，物体内部的杂质及分布等。采用微焦点射线源，可达到微米乃至纳米级的分辨率，适用于高精度、细微缺陷的检测，可应用于高精密纳米尺寸的检测需求。

但由于工业CT特殊的成像原理和复杂的误差源(如X射线源、探测器、图像重建算法等)，标准器缺失尤其是高精密纳米尺寸标准器缺失、溯源校准工作相对困难。我国自主研制标准器已有一定的研究，一些关于工业CT在几何量测量领域应用的国家或国际标准正在起草或已经发布。目前国内外对工业CT几何量测量误差的校准尚未有一致认可的办法。

以上问题是本领域技术人所亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种几何量测量的校准装置，能够采用中空梯形结构，使第一固定板与左第三固定板形成空间上的错落和高度差，提高成像效果和校准装置的校准的稳定性，统计不同尺寸几何量测量误差，适用性广泛。

为了解决上述问题，本发明提供一种几何量测量的校准装置，包括底座和至少一个标准球，所述底座包括第一固定板、第二固定板、第三固定板和第四固定板，所述第一固定板、所述第二固定板、所述第三固定板和所述第四固定板构成梯形结构，所述梯形结构内部设有中空空间；

所述第一固定板、所述第二固定板和所述第三固定板均设有至少一个凸台，所述凸台与所述标准球一一对应，每个所述凸台上设有盲孔，所述标准球设置在所述盲孔内。

进一步地，所述底座的材质为碳纤维。

进一步地，所述梯形结构呈等腰梯形。

进一步地，所述第二固定板和所述第三固定板均与所述第一固定板呈一定夹角，所述夹角的角度为135°或150°。

进一步地，所述第一固定板、所述第二固定板、所述第三固定板和所述第四固定板的厚度均为5-10mm。

进一步地，所述第一固定板中心设有一个所述凸台，设定为圆心凸台，所述中心凸台上设置的所述标准球为圆心标准球，其他所述凸台上设置的所述标准球围绕所述圆心标准球构成圆形结构。

进一步地，第二固定板上设置的多个所述标准球之间球心连线夹角为30°、60°、90°或120°中一个角度。

进一步地，第三固定板上设置的多个所述标准球之间球心连线夹角为30°、60°、90°或120°中一个角度。

进一步地，所述标准球通过粘结剂固定在所述盲孔内。

进一步地，所述标准球直径为2-10mm。

由于上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1)本发明的一种几何量测量校准的标准装置，采用中空梯形结构，避免底座板材过厚导致低功率CT的X射线无法正常穿透样品，影响成像效果；

2)本发明的一种几何量测量校准的标准装置，将标准球固定在凸台的盲孔中，使得标准球不受到任何破坏性的加工，避免了标准球因加工带来的破损导致测量结果准确度降低，提高测量结果的准确度；

3)本发明的一种几何量测量校准的标准装置，采用中空梯形结构，使第一固定板第二固定板、第三固定板形成空间上的错落和高度差，避免了利用支撑棒固定标准球，支撑棒越长，弯曲或变形量越大导致测量精度降低，提高了校准装置的稳定性；

4)本发明的一种几何量测量校准的标准装置，由于结构简单，适用性广泛，能够适应不同尺寸和角度的测量分析。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明实施例提供的种几何量测量校准的标准装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的种几何量测量校准的标准装置的俯视图；

图中，1-底座，11-第一固定板，12-第二固定板，13-第三固定板，14-第四固定板，2-标准球。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

实施例一

本实施例一提供一种几何量测量校准的标准装置，如图1所示，所述装置包括：底座1和至少一个标准球2，所述底座1包括第一固定板11、第二固定板12、第三固定板13和第四固定板1，所述第一固定板11、所述第二固定板12、所述第三固定板13和所述第四固定板14构成梯形结构，所述梯形结构内部设有中空空间，采用中空结构，避免底座板材过厚导致低功率CT的X射线无法正常穿透样品，影响成像效果；

所述第一固定板11、所述第二固定板12和所述第三固定板13均设有至少一个凸台，所述凸台与所述标准球2一一对应，每个所述凸台上设有盲孔，所述标准球2设置在所述盲孔内。

具体地，所述底座1的材质为碳纤维，由于具有许多优良性能，其轴向强度和模量高、密度低、无蠕变、热膨胀系数小且具有各向异性、耐腐蚀性、X射线透过性好，并且碳纤维材料的X射线衰减系数明显小于所述标准球2的X射线衰减系数，确保在图像处理过程中通过设定阈值将碳纤维底座和所述标准球2成功分割，不影响后续测量和计算。

进一步地，所述底座1为一体成型。

进一步地，所述梯形结构呈等腰梯形，能够使所述第一固定板11与所述第二固定板12和所述第三固定板13，形成空间上的错落和高度差，避免了利用支撑棒固定标准球，支撑棒越长，弯曲或变形量越大导致测量精度降低，提高了标准器的稳定性。

进一步地，所述第二固定板12和所述第三固定板13均与所述第一固定板11呈一定夹角，所述夹角的角度为135°或150°。

优选地，所述夹角的角度为135°。

进一步地，所述第一固定板11、所述第二固定板12、所述第三固定板13和所述第四固定板14的厚度均为5-10mm。

优选地，所述第一固定板11、所述第二固定板12、所述第三固定板13和所述第四固定板14的厚度均为8mm。

进一步地，所述第四固定板14设有通孔，所述通孔具有内螺纹，用于固定在不同高度的支架上。

具体地，所述第一固定板11中心设有一个所述凸台，设定为圆心凸台，所述中心凸台上设置的所述标准球2为圆心标准球，其他所述凸台上设置的所述标准球2围绕所述圆心标准球构成圆形结构，呈“米”字型。

一些实施例中，所述第二固定板12和所述第三固定板13上凸台的分布与所述第一固定板11上凸台分布一致。

进一步地，设置在所述第一固定板11上的若干所述盲孔轴心与所述第一固定板11中心距离相同。

进一步地，围绕所述圆心标准球的所述标准球2球心与所述圆心标准球球心之间的连线为球心连线，相邻的所述球心连线夹角为30°、45°、60°、90°或120°中一个角度。

优选地，相邻的所述球心连线夹角为45°。

具体地，第二固定板上设置的多个所述标准球之间球心连线夹角为30°、60°、90°或120°中一个角度。

具体地，第三固定板上设置的多个所述标准球之间球心连线夹角为30°、60°、90°或120°中一个角度。

进一步地，所述标准球2通过粘结剂固定在所述盲孔内，能够使得标准球不受到任何破坏性的加工，避免了标准球因加工带来的破损导致测量结果准确度降低，提高测量结果的准确度。

进一步地，所述标准球2的材质为人造刚玉，所述人造刚玉制备成的红宝石标准球，其质量衰减系数适中、热膨胀系数相对低，并且具有耐腐蚀、耐磨损、透光性能良好等特点。

进一步地，所述标准球2直径为2-10mm。

优选地，所述标准球2直径4mm。

具体地，根据测量空间内两点在不同位置测量误差为尺寸测量误差原理，首选需要确定标定值，所述标定值为任意两个所述标准球2球心之间距离的定长度值，所述标准球2球心的坐标由校准过的坐标测量机进行标定。

进一步地，确定任意两个标准球2球心距离，用于工业CT球心距长度几何量测量误差的校准。

具体地，然后需要建立球模型，在所述标准球2的表面测量并记录25个点，将25个点均与分散设置，计算最小二乘法拟合得到球心，根据球心建立球模型。

进一步地，确定不同的两个所述标准球2的球心作为尺寸测量的端点。

一些实施例中，需要构成共原点双坐标系，所述第二固定板12和所述第三固定板13上设置的所述标准球2球心与所述圆心标准球球心构成等腰三角形，所述等腰三角形的顶角夹角为45°，规定所述第一固定板11的所述圆心标准球球心为原点，规定所述第二固定板12和所述第三固定板13上设置的所述标准球2球心的连线为坐标轴。

具体地，最后根据ISO 10360-2标准对7个不同的位置或方向对工业CT的几何长度测量进行校准。

具体地，采用校准后的工业CT几何尺寸进行测量，在工业CT几何尺寸测量过程中，将待测试样360°旋转，并且进行角度误差测量，提高每个角度的精确度，每旋转一个设定角度获取一张图片，利用三维断层扫描理论和三维重构软件，将二维平面图片重构获得三维的立体信息，能够建立一个误差较小，校准精确的三维立体模型。

本实施例一提供了一种几何量测量的校准装置，由于结构简单，适用性广泛，能够适应不同尺寸和角度的测量分析，通过校准后的工业CT几何尺寸进行测误差小，精度高，构建三维立体模型准确。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (10)

1.一种几何量测量校准的标准器，其特征在于，包括：底座(1)和至少一个标准球(2)，所述底座(1)包括第一固定板(11)、第二固定板(12)、第三固定板(13)和第四固定板(14)，所述第一固定板(11)、所述第二固定板(12)、所述第三固定板(13)和所述第四固定板(14)构成梯形结构，所述梯形结构内部设有中空空间；

所述第一固定板(11)、所述第二固定板(12)和所述第三固定板(13)均设有至少一个凸台，所述凸台与所述标准球(2)一一对应，每个所述凸台上设有盲孔，所述标准球(2)设置在所述盲孔内。

2.根据权利要求1所述的一种几何量测量校准的标准器，其特征在于，所述底座(1)的材质为碳纤维。

3.根据权利要求1所述的一种几何量测量校准的标准器，其特征在于，所述梯形结构呈等腰梯形。

4.根据权利要求3所述的一种几何量测量校准的标准器，其特征在于，所述第二固定板(12)和所述第三固定板(13)均与所述第一固定板(11)呈一定夹角，所述夹角的角度为135°或150°。

5.根据权利要求1所述的一种几何量测量校准的标准器，其特征在于，所述第一固定板(11)、所述第二固定板(12)、所述第三固定板(13)和所述第四固定板(14)的厚度均为5-10mm。

6.根据权利要求1所述的一种几何量测量校准的标准器，其特征在于，所述第一固定板(11)中心设有一个所述凸台，设定为圆心凸台，所述中心凸台上设置的所述标准球(2)为圆心标准球，其他所述凸台上设置的所述标准球(2)围绕所述圆心标准球构成圆形结构。

7.根据权利要求1所述的一种几何量测量校准的标准器，其特征在于，第二固定板(12)上设置的多个所述标准球(2)之间球心连线呈一定角度，所述角度至少包括夹角为30°、60°、90°和120°。

8.根据权利要求1所述的一种几何量测量校准的标准器，其特征在于，第三固定板(13)上设置的多个所述标准球(2)之间球心连线呈一定角度，所述角度至少包括夹角为30°、60°、90°和120°。

9.根据权利要求1所述的一种几何量测量校准的标准器，其特征在于，所述标准球(2)通过粘结剂固定在所述盲孔内。

10.根据权利要求1所述的一种几何量测量校准的标准器，其特征在于，所述标准球(2)直径为2-10mm。

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