工业CT系统误差源——角度及尺寸误差的校准方法研究

摘要

工业 CT系统作为一种新型的无损检测设备,适用于传统检测设备无法达到的内部尺寸及特性检测。但由于其特殊的成像原理和复杂的误差源,国内外对于其校准方法的研究尚处于探索阶段,亟待深入研究解决。
　　本论文对工业 CT的量值溯源体系进行了深入的研究,对溯源链中坐标测量机的校正提出了新的方法,并对工业 CT系统的主要误差源,即角度偏差、尺寸误差(重复性误差、探测误差及长度测量误差)进行了细致的分析。主要研究内容包括:
　　论述了工业 CT系统误差源的分析及校准的重要意义。综合国内外误差源校准研究的进展情况,明确了本文的研究内容,介绍了本文的创新点。
　　研究了工业 CT系统校准的量值溯源传递步骤中坐标测量机的校准,对传统坐标测量机难以达到高精度校准的问题,提出了基于自校正算法的坐标测量机尺寸示值误差的测量方法,仿真和实验结果表明基于自校正算法的坐标测量机尺寸示值误差的测量精度可到达亚微米量级。
　　构建了工业 CT系统的机械结构几何模型,对由于探测器、旋转台、射线源的几何位置不理想而引入的角度偏差参数进行研究,提出了基于空间解析几何法的角度偏差参数的测量方法,仿真和实验结果表明基于空间解析几何的角度偏差参数测量精度可优于30″。
　　分析了工业 CT系统的精度评价指标——重复性、探测误差与长度测量误差,结合国际校准规范的指导,在工业 CT系统上对精度评价指标进行了实验探索,并讨论了参数设置及标准器材料对误差测量的影响。
　　总结了本论文所开展的工作,对下一步有待完善的工作进行了展望。
　　本文的研究在溯源链的校准方法上具有创新,在角度偏差的测量方法上具有突破,在尺寸误差的校准方面具有探索,将会对工业 CT的校准标准的建立具有一定的指导意义。

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表清单

1 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 课题的研究现状

1.3 工业CT系统的量值溯源与传递

1.4 本文的主要工作和章节安排

2 基于自校正算法的坐标测量机尺寸示值误差的校准方法

2.1 尺寸示值误差测量

2.2 基于自校正算法的尺寸示值误差测量

2.3 本章小结

3 工业CT系统的角度误差校准研究

3.1 角度误差

3.2 基于空间解析几何法的锥束CT系统的角度误差测量

3.3 角度误差的修正

3.4 本章小结

4 工业CT系统的尺寸误差校准研究

4.1 尺寸误差定义

4.2 工业CT尺寸误差测量

4.3 参数设置对尺寸测量误差影响

4.4 误差分析

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 研究总结

5.2 工作展望

参考文献

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