工業CT紅寶石森林球校準不確定度

工業CT森林球測量不確定度

實際應用中需要根據具體情況來選擇標準器，基于不同材質森林球的球心距測量對評價工業 CT 測量不確定度標準器的選用及校準具有重大的工程實用價值。

森林球標準器材質分類 ：

1. 陶瓷球標準器

2.紅寶石球標準器

3.鋼球標準器

根據《基于森林球的工業 CT 測量不確定度評定與分析》文獻實驗結果表明：材質對球直徑測量的擴展不確定度影響不顯著；球心距測量的擴展不確定度隨尺寸的增大而增大，其中非金屬陶瓷球和紅寶石球標準器的擴展不確定度均值相當，平均值約為 0. 003 5 mm，而鋼球標準器則較之增大了 3. 4 倍，達到0. 012 2 mm；球心距測量存在明顯的系統誤差，標準器材質的影響不顯著。

工業 CT 有著優良的三維成像和內部檢測分析能力，在不破壞被檢測物體結構的條件下，可以獲取高質量的三維斷層圖像，從而清晰、準確、直觀地展示被檢測物體的內部結構、材料構成及缺損狀況，與三坐標測量、光學測量、超聲檢測等方式相比，具有的檢測能力和廣闊的應用前景。森林球標準器能夠進行工業CT 小測量范圍內的尺寸測量誤差校準。

基于工業 CT 能量段的 X 射線對原子序數6~20 的元素成像較好，結合 X 射線的質量衰減系數、材料的熱膨脹系數和加工工藝成熟度，實驗選用氮化硅陶瓷球（密度在 3. 1~3. 2 g/cm3）、紅寶石球（密度在 3. 95~4. 05 g/cm3）和鋼球（密 在 7. 8 g/cm3）作 為 測 試 對 象 ，球 直 徑 均 為 5mm，圓度誤差小于 0. 25 μm。選擇衰減系數、熱膨脹系數相對低的鋁合金作為標準器底座，板厚度為 20 mm。選取 7 枚相同材質小球組成森林球，通過其空間尺寸來評定工業 CT 系統的測量不確定度。

森林球的排布與標定
每種森林球由 7 個不同位置高度的小球構建而成。通過鋁合金圓棒支撐森林球，球和支撐棒的連接通過黏接劑固定。底 板 上 支 撐 桿 采 用 螺 紋 緊 固 ，通 過 高 度 為 10，20，30，40 mm 的支撐桿使森林球形成空間上的
錯落和高度差，任選兩個球心距都可作為校準長度。

將不同材質森林球的切片圖像采用水平集進行分割，得到不同高度森林球的亞像素級點云，然后基于*小二乘球體擬合方式，分別完成陶瓷球、紅寶石球和鋼球的點云擬合并進行球心距尺寸測量。

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