GB∕T 34874.6-2020 产品几何技术规范(GPS) X射线三维尺寸测量机 第6部分:工件的检测方法.pdf
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1、书 书 书犐 犆犛 犑 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准犌犅犜 产品几何技术规范(犌犘犛)犡射线三维尺寸测量机第部分:工件的检测方法犌犲 狅犿犲 狋 狉 犻 犮 犪 犾狆 狉 狅 犱 狌 犮 狋狊 狆 犲 犮 犻 犳 犻 犮 犪 狋 犻 狅 狀 狊(犌犘犛) 犡 狉 犪 狔狋 犺 狉 犲 犲犱 犻 犿犲 狀 狊 犻 狅 狀 犪 犾狊 犻 狕 犲犿犲 犪 狊 狌 狉 犻 狀 犵犿犪 犮 犺 犻 狀 犲 狊犘 犪 狉 狋:犜 犲 狊 狋 犻 狀 犵犿犲 狋 犺 狅 犱狅 犳狑狅 狉 犽 狆 犻 犲 犮 犲 狊 发布 实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局国 家 标 准 化 管 理 委
2、 员 会发 布书 书 书目次前言范围规范性引用文件术语和定义检测任务分类测量程序 断层扫描成像 三维图像重建 轮廓提取和表面重建 几何尺寸检测 公称值实际值比较 壁厚分析工件尺寸的检测方法 概述 设备选择 测量准备工作 测量和分析 测量报告 设备核查附录(资料性附录)检测过程的影响因素附录(资料性附录)被测工件材料对射线三维尺寸测量机检测结果的影响附录(资料性附录)与矩阵模型的关系 参考文献 犌犅犜 前言 产品几何技术规范()射线三维尺寸测量机分为个部分: 第部分:词汇; 第部分:通用技术要求及应用; 第部分:验收检测和复检检测; 第部分:测量不确定度评定; 第部分:特征元素的提取和拟合; 第
3、部分:工件的检测方法。本部分为 的第部分。本部分按照 给出的规则起草。本部分由全国产品几何技术规范标准化技术委员会( )提出并归口。本部分起草单位:广东省计量科学研究院、中机生产力促进中心、中国计量科学研究院、山东省计量科学研究院、天津大学、中国计量大学、卡尔蔡司(上海)管理有限公司。本部分主要起草人:施玉书、明翠新、张欣宇、曹丛、张勇、皮磊、张树、胡晓东、赵军、胡佳成、韩定中、朱悦。犌犅犜 产品几何技术规范(犌犘犛)犡射线三维尺寸测量机第部分:工件的检测方法范围 的本部分规定了基于计算机断层成像()原理的射线三维尺寸测量机进行工件检测的方法。本部分适用于具备三维几何尺寸测量功能的工业测量机。
4、规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 产品几何量技术规范( )坐标测量机的验收检测和复检检测第部分:词汇 产品几何量技术规范()工件与测量设备的测量检验第部分:按规范检验合格或不合格的判定规则 产品几何技术规范()射线三维尺寸测量机第部分:验收检测和复检检测 产品几何技术规范()坐标测量机的检测不确定度评估指南 通用计量术语及定义术语和定义 、 、 和 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 几何尺寸检测犱 犻 犿犲 狀 狊 犻 狅 狀 犪 犾犿犲 犪 狊 狌
5、狉 犲犿犲 狀 狋通过测量确定工件几何形状(例如,形状和位置)的几何参数。 公称值实际值比较狀 狅犿 犻 狀 犪 犾犪 犮 狋 狌 犪 犾狏 犪 犾 狌 犲犮 狅犿狆 犪 狉 犻 狊 狅 狀数模比对犱 犻 犵 犻 狋 犪 犾犿狅 犱 犲 犾 狊犮 狅犿狆 犪 狉 犻 狊 狅 狀比较两个数据集的几何特性,其中一个作为参考数据集(公称值) ,另一个作为被评估的数据集(实际值) 。 表面提取狊 狌 狉 犳 犪 犮 犲犲 狓 狋 狉 犪 犮 狋 犻 狅 狀来自体素数据的表面构成过程。检测任务分类利用射线三维尺寸测量机对工件进行检测时,基于被测工件的基本特性对检测任务进行分类,犌犅犜 见表。表检测任务的
6、分类任务类型结果表示特点基于公称几何的公称值实际值比较(通常是设计值与测量值的比较)基于参考测量的公称值实际值比较(例如,光学或接触式测量与测量值的比较)偏差的彩色编码表示(假彩色图像) 、偏差分布统计、偏差直方图、指定点的选定偏差表示)公称值和实际值的输入顺序是相关的(公称值和实际值的反向输入顺序会根据数据集的局部差异改变偏差的符号以及结果的形态) ;)通过将较大的表面段分配给偏差值,偏差的颜色编码表示可以作为结果的过滤器,极端值的指示等会受到抑制;)由于未对扩展体积元素进行平均,测量的局部偏差对测量结果有显著影响;)通常,在型任务中将设计值设置为公称值,在型任务中将参考测量值设置为公称值尺
7、寸、形状、位置公差分析及规则几何和自由形状曲面补偿参数的确定表格或图形格式的测量报告(公称值、实际值、偏差) 、补偿参数(如直径、方向、位置等)由于对扩展体积元素进行平均,测量的局部偏差对测量结果影响较小;)减少了统计误差,系统误差通常不变壁厚分析同、或)确定体积内的测量值;)通过将较大的表面段分配给偏差值,偏差的颜色编码表示可以作为结果的过滤器,极端值的指示等会受到抑制测量程序 断层扫描成像利用射线照射工件获得几何结构的投影图像。通常,这一过程需要对平板探测器获得的投影图像进行校正。 三维图像重建基于投影图像,通过一定的算法重建工件的三维断层图像。 轮廓提取和表面重建基于重建的三维模型,利用
8、数字图像处理技术抽取被扫描工件的轮廓点信息,通过三维重建技术建立外形和内部表面模型。 几何尺寸检测在获得的工件三维外形轮廓上,直接利用与光学或接触式坐标测量机相同的坐标系对工件尺寸、形状、位置公差等几何尺寸进行检测。对于工件内部结构尺寸的检测,通常需对图像切片序列进行剖切以获得切片序列的任意截面形状。获取剖切面图像的方法主要为剖面图像的重采样和重赋值。在三维图像序列中,通过采样得到剖面上各点坐标值,利用差值计算重赋值获得剖面图像的灰度值,根据灰度值范围的差异确定工件本身与背景的交界,从而获得工件的内部结构及尺寸。犌犅犜 公称值实际值比较通过模型匹配技术建立实际值与其模型的坐标系统,进行实际值(
9、或表面点云)与模型中的公称值比对。通过计算工件测量数据点到其模型边界曲面的距离,分析工件外形偏差。基于偏差分析,可利用色差图等对外形偏差的分析结果进行可视化,便于检测人员直观了解外形偏差的分布情况。 壁厚分析主要用于检查工件壁厚与设计壁厚的差别以及确定壁厚偏差是否处于所要求的壁厚偏差范围内,通常可利用三维壁厚分析和截面壁厚分析两种方式来实现。三维壁厚分析是基于工件三维测量数据,分析工件上任意一点的法向壁厚。截面壁厚分析是利用一个截平面对薄壁工件的测量数据进行剖分,获得薄壁工件的剖面数据,在二维剖面数据的基础上对壁厚进行测量和分析。工件尺寸的检测方法 概述本部分给出基于计算机断层成像()原理的射
10、线三维尺寸测量机进行工件检测时的具体方法。这些方法仅针对工业应用,而非医学应用。使用者在进行工件尺寸的检测时,需关注检测过程中来自测量设备、应用、分析、环境条件和操作者的影响。射线三维尺寸测量机检测过程的影响因素参见附录。基于计算机断层成像()原理的射线三维尺寸测量机与光学或接触式坐标测量机一样均利用坐标系进行尺寸测量。以下按照工件的检测过程进行描述,从设备的选择开始,直至测量报告的发布。 设备选择按照 选择测量设备。 测量准备工作进行测量前应详细了解测量任务。图纸中的任何信息(如形状和位置公差)和客户要求都应被纳入测量和分析说明中。定义被测工件时应考虑部件的功能(如密封、适用性、体积流率、机
11、械应力等) 。当实际工件的几何形状与描述之间存在较大差异时,基于公称几何尺寸的测量分析可能产生系统误差。可通过已校准的测量样品或测量标准物质对测量不确定度进行评估。在工件尺寸检测中,可被射线成像的材料最大厚度需不大于所选设备对应材料的最大厚度,确保被测工件在设备测量能力范围内。合理安装被测工件,并通过适当的安装使被射线成像的工件厚度最小化。必要时,可通过模拟射线成像条件建立最优的射线成像方案。被测工件应稳固安装,避免由于沉降效应或测量过程中转台加速引起工件位置的变动。用于安装被测工件的夹紧元件应是弱吸收材料或以不会被射线成像的方式放置。当夹紧被测工件时,需防止由于夹紧力或重量引起的变形。被测工
12、件材料对射线三维尺寸测量机检测结果的影响参见附录。当设置用于测量的控制参数时,可通过预先在不同角度位置(通过转台进行旋转)评估被测工件的多个投影图像来实现。应对屏幕图像的固定灰度范围和作为衰减函数的灰度范围,或在整个可见区域和部分区域上生成灰度值直方图的函数进行分析。犌犅犜 测量和分析利用设备检测工件时应按照相关操作文件和第章的测量程序进行。应优先选择与精确阈值无关的方法,例如,使用球体中心、圆柱体或圆锥的轴等方法。用于测量分析的软件算法应已知(例如,在元素形状分析中的最小区域补偿) 。当使用复杂的软件进行测量分析时,应对全程设置或一般设置进行严格评估。根据检测任务类型的不同,这些设置可能对测
13、量结果产生至关重要的影响。如果可行,应对被测工件的测量过程进行监控。监控的特性包括但不限于以下方面: 自由束强度变化情况; 射线管控制系统的反馈信号; 通过测量标准件和被测工件得到的测量误差; 被测工件与测量系统的温度及温度变化(如设备具有工件或测量系统的温度自动补偿功能,也应启用) 。 测量报告除测量报告的一般要求(准确、清晰、明确和客观的表示和符合测量或校准程序要求)外,测量报告应特别强调特有的测量特性: 测量的主要设置参数(扫描时间、投影数、体素尺寸、管电压和管电流、预过滤等)说明; 关于表面确定的说明(应用阈值法) ; 点测量时考虑的表面元素尺寸说明;空间分辨率信息(如可能) ; 已知
14、范围内的显式或隐式过滤器的说明(如,公称值实际值比较的颜色编码表示通常用作隐式异常值过滤器,而用中值运算符平滑测量数据是显式过滤器) ; 拟合技术的说明(用于公称值实际值比较和基于元素的几何拟合) 。测量报告中应依据 给出符合性判断,并考虑测量不确定度的影响。当由于经济或其他原因不能明确说明检测任务的不确定度时,可参照类似部件的测量分析结果,并在测量报告中说明相应测量不确定度的大小。 设备核查测量设备的尺寸测量特性应定期核查,核查可按照 中间检查的方式来执行。核查间隔应考虑设备的使用与工作负荷。对于关键测量过程(例如,与安全相关的部件测量) ,宜进行风险分析,以进一步规范核查间隔。犌犅犜 附录
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