[发明专利]一种基于图像等值面分割法的尺寸测量结果不确定度评价方法

说明书

本发明涉及一种基于图像等值面分割法的尺寸测量结果不确定度评价方法，包括：通过对比试块两圆柱中心位置之间的距离和对比试块截面CT图像中两个圆心的距离，计算出像素尺寸；并根据像素尺寸计算出对比试块的截面CT图像上圆柱直径的像素数量，根据该数量确定灰度分割阈值；之后，建立工业CT尺寸测量模型；分别计算对比试块CT图像上标定长度的标准不确定度、被检工件CT图像中待测部分长度的标准不确定度和对比试块长度标定误差引入的标准不确定度；合成标准不确定度，最后，计算扩展不确定。本发明的优点在于：成本低、减小了噪声的干扰，提高了准确率；且充分考虑了图像噪声影响和误差源影响，该评价结果更加可靠，可信度更高。

技术领域

本发明涉及尺寸测量领域，特别涉及一种基于图像等值面分割法的尺寸测量结果不确定度评价方法。

背景技术

工业CT检测技术是一种在X射线检测技术上发展起来的实用无损检测手段，具有成像直观，定量、定位、定性准确，可存档复查等优势，其应用范围由传统无损检测逐渐扩展到包括工业产品的结构尺寸测量领域。与传统接触式或光学非接触式三坐标测量设备相比，CT技术最大优势在于一次扫描即可无损的获取被扫产品内外结构尺寸信息，这一特点使得CT在装配检测以及复杂产品内部结构的非破坏测量上具有独特的优势。目前，国内外的许多工业CT用户将其看作是特殊的CMM，恰好能弥补三坐标测量机的先天不足。但是，工业CT的尺寸测量值缺乏溯源性，在评估不确定度和测定工业CT系统计量特性方面存在很大困难。

目前，国内外正在开展三维工业CT的溯源校准技术研究，并正在制订相关的国家和国际标准。一些高校和科研机构在工业CT计量应用方面已经做了部分工作并取得了一些成果，如：德国的M.Bartscher基于自行研制的陶瓷球棒标准器和铝制环标准器对工业CT系统的尺寸误差、几何放大倍率和阈值误差等进行了校准；比利时鲁汶国际大学利用高精度中空立方体铝块针对工件摆放位置、边缘探测等对影响工业CT系统测量值的误差进行了探究。综上所述，国内外研究成果已经成功的对尺寸测量误差进行了有效补偿，但是相关方法不能保证量值的溯源性，并且对加工工艺要求极高。由于工业CT的特殊性，德国电气工程师协会和德国工程师协会共同起草了针对工业CT尺寸测量的行业标准VDI/VDE 2630，2011年德国在修订针对工业CT测量标准VDI/VDE2630中加入了关于工业CT的不确定度评定的章节，并向ISO/TC 213几何产品标准技术委员会提出修改ISO 10360-CT的草案。但是，这些标准探测策略完全沿用了CMM的探测方式，并且在探测误差和尺寸测量示值误差测量方面缺乏具体的操作策略和相关不确定度评定内容。所以，针对具体探测产品实现一种低成本、高效、准确的CT尺寸测量结果不确定度评价方法具有重要现实意义。

工业CT系统除了具有与传统三坐标同样的误差源，例如温度影响和机械轴几何偏差等影响，还面临其它误差源的影响，如：来自工业CT系统投影离散采样的偏差、来自X-ray管光斑的有限尺寸偏差、来自探测器特征的偏差、来自射线源、探测物和探测器距离的误差和来自工件几何形状，材料和粗糙度的误差等等。因此需要进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种低成本、准确度高且可靠的基于图像等值面分割法的尺寸测量结果不确定度评价方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于图像等值面分割法的尺寸测量结果不确定度评价方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、通过机械加工手段制造与被检工件材质一致的具有固定间距的一对相同的圆柱型对比试块，且该对圆柱型对比试块扫描的截面积等于被检工件截面积；

步骤2、采用相同X射线CT工艺分别对对比试块与被检工件的截面进行扫描，分别获取对比试块和被检工件的截面CT图像；