[发明专利]基于工业CT图像的点阵镂空结构尺寸偏差快速表征方法

说明书

本发明涉及一种基于工业CT图像的点阵镂空结构尺寸偏差快速表征方法，采用本方法，将三维CT数据进行投影重叠形成二维数据，自动计算最小重复结构的模板，比较待测点阵镂空结构与点阵结构模板的差异，计算获得尺寸偏差和判断缺陷位置，减少了缺陷识别、定量计算次数，提高检测效率，且针对周期性点阵镂空结构给出整体尺寸误差快速量化表征方法，以及快速的缺陷定位方法，特别适用于无法提供精确零部件模型的增材制造点阵镂空结构的快速尺寸偏差、缺陷识别。

技术领域

本发明涉及图像检测领域，特别涉及一种点阵镂空结构的CT图像尺寸偏差快速量化评价方法。

背景技术

复杂点阵镂空结构是指具有高孔隙率、由相互贯通的孔洞构成的网络结构，具有超轻质、高比强度、高比刚度等优良特点，可实现吸能减震、吸声散热、电磁屏蔽、透水透气等功能特性，在航空、航天、医疗、交通等领域具有广阔的应用前景。点阵镂空的复杂结构造成传统加工制造技术无法有效实施，随着增材制造技术的发展，其加工成本及时间随着多孔结构的合理使用反而会相应减少。因此，人们尝试将增材制造技术运用于复杂点阵镂空结构制造中。

增材制造的本质是将材料加热至熔融状态再进行逐层堆积冷却成型，过程中会产生大量残余应力，后续热处理工艺难以完全去除，造成结构翘曲、裂纹、断层等不良效应。因此，复杂结构质量的有效检测是点阵结构可靠性的保障。但是复杂的结构造成常规无损检测方法难以进行全面检测。目前，唯一技术可行的检测方法是工业CT检测技术，该方法具有图形图形化显示、检测分辨率高、不受被测工件几何结构限制等诸多优点，可用于缺陷检测、材料密度表征、尺寸测量等。国内外相关研究机构均开展了应用研究工作。而目前，可实现CT数据测量的成熟化商售软件以德国VGStudio Max软件为主，但是未开发复杂点阵镂空结构专用模块，业内通过该软件导入增材制造件CAD三维模型与CT扫描三维数据进行比较，计算各个位置的偏差，实现内部结构精确尺寸测量。但是，日常检测中增材制造检测对象无法提供精确的三维模型，只能通过依次查看每一层CT数据判断是否存在缺陷和尺寸变形。

且工业CT检测精度是建立在海量数据的基础上，测量精度越高，CT图像质量越好，需要识别的数据量呈几何级数增长。此外，金属增材制造成型表面粗糙，后期难以进行表面抛光处理，实际打印尺寸与设计尺寸有一定偏差，如何对此类周期性结构整体尺寸偏差评价尚没有合理可靠的表征方法。故而，如何提高海量数据中缺陷识别的效率，如何实现一种高效、合理的基于工业CT图像的点阵镂空结构尺寸偏差表征方法具有重要现实意义。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种基于工业CT图像的点阵镂空结构尺寸偏差快速表征方法，该方法能快速有效识别海量数据中的缺陷，提高了检测效率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于工业CT图像的点阵镂空结构尺寸偏差快速表征方法，其特征在于：所述方法包括，

步骤1、将被检测对象复杂点阵镂空结构进行CT检测，获得三维CT图像数据I(x,y,z)，其中x,y,z表示在三维数据中的位置坐标，I表示灰度值；

步骤2、设定三维CT图像分割阈值t，将三维CT图像沿z方向逐层进行二值化处理，形成一系列顺序排列的CT二值化图像群B_Z(x,y)，其中Z取值为0到m，m为图像数量；

步骤3、以第Z＝n张CT二值化图像群B_Z(x,y)的局部区域b_n(x,y)为基准，与CT二值化图像群B_Z(x,y)中的局部区域b_Z(x,y)进行相关性计算，则相关性计算结果h_Z(x,y)为其中，b_Z(x,y)＝B_Z(x,y),a≤x≤b,c≤y≤d，α代表行数、β表示列数；