1 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室ICT研究中心,重庆 400044
2 重庆大学工业CT无损检测教育部工程研究中心,重庆 400044
电子直线加速器焦点尺寸是影响高能工业CT空间分辨率等关键技术指标的主要因素之一。IEC 62976-2021和GB/T 20129-2015的“三明治”法(或称叠片法)是现行的无损检测用电子直线加速器焦点测试标准。但在实际操作中,该方法不仅过程繁琐,且在胶片曝光、冲洗、条纹计数等过程中人为因素影响大。此外,理论仿真发现“三明治”测试模块的金属片及塑胶片厚度对测量结果影响的误差超过±12.5%。针对该方法的不足,研究并设计了一套焦点测量方法和装置——狭缝平移扫描法及装置,并进行焦点扫描测试和CT空间分辨率验证等实验。结果表明,所提方法相对于“三明治”法,测量结果客观、准确、重复性好,这对于电子直线加速器的焦点尺寸精确测量和高能工业CT系统性能评估和优化设计具有重要意义。
X射线光学 高能工业CT 电子直线加速器 焦点尺寸 蒙特卡罗方法 光学学报
2023, 43(23): 2334001
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川绵阳621900
提升工业CT检测系统的技术性能一直是射线无损检测领域系统研发人员和用户共同追求的目标。基于这一目标,提出了采用耦合闪烁屏与科学级面阵CMOS相机的CT图像探测方法,本文介绍了利用该方法在微焦点工业CT系统硬件研制和软件开发方面涉及的重要工程技术细节。给出了自主研发的抗辐照X射线数字相机与商用平板探测器的实测技术指标对比结果、X射线CT集成软件(CTER MAX)与商用软件在CT重建算法计算效率方面的对比结果以及CT系统空间分辨率检测结果。结果表明:抗辐照X射线数字相机具备超高像素采样、低噪声、高动态范围、高分辨、耐辐照、低成本等优势,尤其在空间分辨率上较平板探测器有更大的提升空间,使用更为灵活,适应更多应用场景需求;CTER MAX软件功能完整、操作友好、较商业软件在计算性能上有约4.5倍的速度提升;CT系统综合空间分辨率最高为5 μm,与射线源焦斑尺寸相当。整个系统运行稳定可靠、可推广应用于航空发动机叶片、岩芯检测等各工业无损检测领域。
工业CT 无损检测 X射线数字相机 锥束 图像 industrial CT digital X-ray camera non-destructive detection cone beam image
1 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室ICT研究中心,重庆 400044
2 重庆大学机械与运载工程学院,重庆 400044
3 重庆大学光电工程学院,重庆 400044
针对X射线扫描得到的工业CT图像重建三角网格模型存在尖锐特征丢失、狭长三角形和三角面片数量多等问题,提出一种自适应三维网格模型重建算法。首先对图像进行预处理;其次采用八叉树结构确定体元;然后利用二次误差函数(QEF)构建自适应八叉树;最后剖分四边形生成三角网格。使用立方体数据和两组实际扫描的CT数据对所提算法的性能进行验证分析,实验结果表明:所提算法在简化网格的同时仍能保持物体的尖锐特征,减少了狭长三角形的数量。利用所提算法生成三角网格模型的简化率可达90%,简化后网格质量大于0.3的三角网格平均占比为99%,有效地提高了由工业CT图像重建三角网格模型的质量。
X射线光学 工业CT图像 三维重建 三角网格 自适应八叉树
强激光与粒子束
2022, 34(12): 124001
光学 精密工程
2021, 29(10): 2517
1 重庆大学工业CT无损检测教育部工程研究中心, 重庆 400044
2 重庆大学光电工程学院, 重庆 400044
工业计算机断层成像(CT)扫描大尺寸和高密度工件时,会出现穿不透、扫描角度有限导致的投影数据不完备、重建伪影严重等问题。基于此,提出一种将工件的CAD设计模型作为先验知识,来实现该类对象的有限角CT重建优质图像的方法。由工件CT扫描的断层位置计算CAD模型对应的分层位置,并得到模型的像素截面;根据CT系统X射线能量和模型中各部分材质,确定和生成一幅衰减系数图像,并将其配准到一幅零灰度图像中,得到先验图像;最后对扫描投影数据进行SART+TVM+PRIOR算法重建,得到重建图像。仿真实验和实际工件扫描实验的结果显示,加入先验图像后重建的图像质量要远远优于未加入先验图像的重建结果,边缘结构更加清晰,并极大地减少了伪影。
成像系统 工业CT 投影数据不完备 CAD设计模型 先验图像 图像重建
强激光与粒子束
2020, 32(5): 054001
中国兵器科学研究院 宁波分院, 浙江 宁波 315103
针对加速器工业CT线性尺寸测量的不确定度评定,建立了工业CT尺寸测量模型,对测量中不确定度的主要来源进行分析,基于测量不确定度表示指南(GUM)法对工业CT线性尺寸测量不确定度评定进行研究。以6 MeV高能工业CT系统尺寸测量为例,分析了长度样块线性尺寸测量各主要的不确定度分量,对尺寸测量的不确定度进行评定,最终得出具有包含概率为0.99的扩展不确定度为0.09 mm,结果体现了工业CT尺寸测量的精度和可靠性,为工业CT尺寸测量结果的可靠度提供参考依据。
加速器 工业CT 尺寸测量 不确定度评定 扩展不确定度 accelerator industrial CT dimension measurement uncertainty assessment expanded uncertainty 强激光与粒子束
2018, 30(5): 055103
1 浙江工业大学 机械工程学院, 杭州 310014
2 中国兵器科学研究院 宁波分院, 浙江 宁波 315103
利用图像点扩散函数(PSF)近似计算法建立线阵探测器工业CT金属材料X射线衰减测量模型, 并利用该测量模型对垂直于X射线平面边界灰度幅值进行数值计算, 获得当前PSF曲线。在此基础上, 建立基于近似PSF曲线的缺陷检测理论模型, 并对缺陷进行定量检测分析。采用高能6 MeV工业CT线阵探测器系统, 对含有人工缺陷的不锈钢试块进行缺陷检测试验。结果表明: 相比于传统半高宽缺陷测量方法, 本实验方法在缺陷定量检测精度上有较大提高, 从而为提升金属材料内部缺陷的定量检测水平提供新的方法和技术途径。
工业CT 金属材料 缺陷定量 PSF测量模型 边缘特征函数 industrial CT metallic material flaw-sizing PSF measurement model edge characteristic function 强激光与粒子束
2018, 30(2): 025102
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 国家X射线数字化成像仪器中心, 四川 绵阳 621900
工业CT检测对象的大小是不固定的,最大限度地利用已有探测器的成像面积非常重要。采用探测器偏置来获得更大的扫描视野,并推导相应的重建算法。该算法首先使用Parker类型函数对采集到的投影数据中的冗余部分进行加权,然后采用扇束滤波反投影重建算法重建得到断层图像。在实验中使用实际工业CT系统分别采集钢制线对块与铝合金变速器外壳的投影数据进行重建算法的验证,重建结果证明了使用的探测器偏置重建算法的正确性与有效性,且空间分辨率和标准扫描的重建结果保持一致,这个方法可以在工业CT成像上有效使用。
工业CT 医疗CT 探测器偏置 短扫描 FBP重建 扫描视野 industrial CT medical CT detector offset short scan FBP reconstruction FOV 强激光与粒子束
2017, 29(4): 044002