基于工业计算机断层成像技术的三维CAD模型重构方法

为解决复杂形状产品的三维计算机辅助设计模型的重构难题,提出了一种基于工业计算机断层成像技术的三维计算机辅助设计模型的重构方法。首先用工业计算机断层成像技术对产品进行扫描,得到产品切片图像,然后通过切片图像获取体数据;在采用高斯滤波对体数据进行预处理后,使用移动立方体算法重建三维表面,并用顶点删除法和二次误差测度算法简化三维表面;在采用Laplacian算法平滑三维表面后,将三维表面模型保存为STL格式的文件;最后,将STL格式的文件导入到UG中,重构出产品的三维计算机辅助设计模型。实际应用验证了该方法的有效性和正确性。

装药密度的工业计算机断层成像定量测量方法研究

针对中大口径弹药装药密度无损检测中壳体边缘效应的影响,提出采用建模修正和去壳修正两种方法,优化现有的密度对比法模型。对比两种修正方法的测量结果表明,对于钢制壳体弹药装药密度检测,去壳修正法的测量精度要优于建模修正法。研究内容对弹药装药局部密度的工业计算机断层成像检测具有一定指导意义。

基于工业计算机断层成像的装药底隙无损检测方法研究

在弹药装药底隙检测中，运用密度对比法结合体积效应，将底隙测量转化为弹底密度变化的测量，建立弹底扫描断层中心部位计算机断层成像（CT）值变化与底隙值之间的数学模型，解决底隙测量理论与实际操作中的难题。预置底隙测量实验结果表明：该模型可完成对0．20～0．50mm底隙的测量，最大相对误差小于3．5％，可实现对装药底隙的定性判断与定量检测。

X射线源透射式工业计算机断层扫描成像技术在复合材料工件检测中的散射修正

在X射线源透射式工业计算机断层扫描成像技术(X-TICT)中,X射线透射物质时,发生了Compton光子散射现象,有用信息连同散射光子一起进入探头形成伪影。因此,必须进行散射修正。利用X射线透射物质时X光子散射遵循的Compton散射强度方程,结合X射线与物质相互作用的特性,建立了有效去除X-TICT在复合材料工件检测中光子散射问题造成的图像伪影的散射修正模型。探头的总计数减去散射光子数,即可有效去除X-TICT在复合材料工件检测中散射光子造成的伪影。

工业CT断层序列图像三维重建的实现

文中对ICT序列断层图像进行三维结构的重建和显示。先对图像进行预处理,去掉空气环,然后再利用Matlab功能强大的函数用体绘制方法进行断层序列图像的三维重建,对某一工业CT机提供的实测数据进行了三维重建,实验结果比较理想。

基于工业CT图像的数控代码直接生成方法研究

以曲面形状简单、可直接仿制的产品为对象,提出了由工业计算机断层成像技术图像直接生成数控代码的方法。该方法首先对产品的切片图像进行边缘提取与轮廓跟踪,再采用B样条曲线进行轮廓拟合,然后引入平面任意区域加工填充技术,逐层生成刀具路径并进行有序连接,最后生成数控代码。在B样条曲线拟合中,为了提高拟合精度,提出了一种基于特征点提取与线段类型识别的型值点选取法;在数控代码生成步骤中,改进了单层切片轮廓岛屿关系判别方法,提高了判别正确率。开发了软件系统,将该软件生成的数控代码输入到加工仿真软件中,仿真结果验证了数控代码生成方法的正确性。

工业CT三维体数据边缘面提取

采用了新近发展起来的边缘提取技术——细胞神经网络(CNN),从工业CT(Computed Tomography,计算机断层成像)体数据出发,提取被扫描工件的内外表面(称为边缘面)。当一个边缘面与沿某方向切片序列中的某切片重合时,采用二维边缘提取方法不易从该切片序列中提取出边缘面。针对这种情形,将工业CT体数据沿三个互相垂直的方向剖分,得到相应的切片序列。然后对每个切片,采用两组二维细胞神经网络实现边缘提取。再将同方向的切片边缘数据重组,得到对应方向的边缘体数据。最后,综合各方向的边缘体数据得到边缘面。该算法由于考虑了体数据点在三个方向的灰度变化,分割结果比仅考虑单一方向的算法更接近真实情形。对边缘分割后的体数据的三维显示表明,该算法能得到比较完整真实的边缘面。

基于机群的工业CT窄角扇束卷积反投影并行图像重建研究

基于卷积反投影图像重建算法中的并行性和工作站机群并行实现环境的优越性,提出并讨论了窄角扇束卷积反投影图像重建在工作站机群上的并行实现,对高能工业CT机的快速图像重建和提高其性价比有着重要意义。

工业CT技术在CIMS中的应用

介绍了工业CT(ICT)技术在CIMS中的应用,以ICT在CIMS中的应用为例说明了它在工业生产中的广泛应用情况。

X射线TICT在复合材料工件检测中的射束硬化拟合校正研究

X射线TICT中,X射线透射物质时,发生了能谱硬化现象。使图像重建时出现伪影。因此必须进行修正。文中对X射线硬化现象进行了分析,探讨了X射线TICT在检测复合材料工件中,X射线射束和与透射厚度的关系,并根据Beer定律和X射线与物质作用的特点,通过获取X射线射束和数据,首先拟合出射束和与透射厚度的关系式,然后推导出X射线射束和校正为单色射线射束和的等效厚度与透射厚度的关系及其等效方法,最终得出X射线TICT在检测复合材料工件中X射线等效单色射线的衰减系数的射束硬化拟合值,再对此衰减系数拟合值进行卷积反投影重构,即可有效消除X射线TICT在检测复合材料工件中射束硬化造成的影响。

连续谱X射线在ICT中辐射的散射研究

主要研究了连续谱X射线在透射式ICT中射入待测物质体内时发生的康普顿散射现象和二次射线辐射的散射问题。X射线透射物质时,将引起多次射线。利用连续谱X射线辐射的Beer定律,研究了X射线二次射线与一次射线定量对比关系;由二次射线辐射强度方程求得二次射线强度与透射厚度的定量关系,结果表明二次射线透射强度与能量无关;利用散射光子倾斜同一角度时二次射线的强度微分方程导出了透过平行板的连续谱X射线二次和高次射线辐射强度公式,最终得到透射平行板的连续谱X射线的总强度。

基于ICT的石墨密度均匀性检测方法研究

针对工程中石墨密度检测的难点,提出一种基于CT的石墨密度均匀性检测方法。该方法通过石墨投影数据的重建,对CT切片进行圆区域的平均灰度值统计,求出各切片层的相对密度,并以3σ标准对其评判。实验表明,该方法可以有效地求出石墨制品内部密度的均匀程度,并对其制品密度的疏松或密集处作出准确判断。

X-ICT中连续谱服从Gauss分布的硬化修正研究

在X射线工业计算机断层扫描成像技术(X-ICT)中,X射线源的能谱I0(E)为入射强度随能量E的分布函数。而分布函数I0(E)与E的关系随X射线管电压不同而变化,需要通过试验测定。入射强度分布函数是大量光子运动的统计规律,由于Gauss分布在统计中的普遍性,同时,相关文献对X射线源能谱的试验研究分析,表明X射线源能谱与Gauss分布的相似性,因此可用Gauss分布来描叙X射线源连续谱I0(E)的分布规律。提出了X-ICT中X射线能谱服从Gauss分布的硬化修正模型和新的软件修正程序方法。

X射线TICT中能谱硬化修正模型的数值分析

工业计算机断层扫描成像中,由于X射线能谱具有多色性,X射线在透射物质时,能量较低的射线优先被吸收,也即较高能量的X射线的衰减系数比较低能量的X射线的衰减系数小,射线随透射厚度增大,变得更易穿透,即发生了能谱硬化现象。对能谱硬化现象进行了分析,利用Beer定律和X射线与物质作用的特点,提出了能谱硬化修正模型和数值分析,结合Simpson公式,导出了X射线TICT中修正模型的数值解法及其修正方法。对修正后的衰减系数再作卷积反投影重构,即可有效消除能谱硬化造成的影响。

连续谱X射线在ICT中的散射修正

在X射线工业计算机断层扫描成像技术(ICT)中,连续谱X射线透射物质时,发生了光子散射现象,有用信息连同散射光子一起进入探头形成伪影。如未修正,必引起赝像。利用X射线透射物质时的X光子散射遵循的Compton散射强度方程,建立了连续谱X射线完整精确的散射修正模型及其修正方法。为有效去除连续谱X光子的散射造成的图像伪影提供比较完善精确的修正模型和修正方法。

基于ICT图像的工件壁厚和圆度误差测量

研究基于工业计算机断层成像技术(ICT)图像的工件壁厚和圆度误差测量方法.首先采用Facet模型对ICT图像进行边缘提取,其次采用Freeman链表法将边缘图像中待测壁厚的工件内外壁边缘或待测圆度误差的工件近似圆边缘跟踪出来,最后通过求取内壁链表各点到外壁链表各点的最小距离的平均值得到工件壁厚,或通过最小区域法求得工件圆度误差.通过对仿真和实际的ICT图像进行实验表明:该方法能够准确地求得ICT图像中工件截面的壁厚和圆度误差,特别适合测量工件中封闭内腔的壁厚和内孔的圆度误差.该方法可用于工件制造质量控制,也可用于逆向制造中工件几何尺寸的测量.

氯气冷凝器腐蚀的ICT研究

应用工业计算机断层扫描成像(ICT)技术研究了某厂氯气冷凝器管板、列管以及焊接处的腐蚀情况.ICT用于腐蚀研究,不仅可以探测出材料中腐蚀裂纹、孔隙等缺陷的有无,还能对它们的大小、形状以及空间位置作出定量的评价.ICT扫描分析结果表明,在列管、管板和焊材的结合区域腐蚀最为严重,盐水侧的管板腐蚀呈蜂窝状,而液氯侧的孔蚀较盐水侧严重.ICT技术可有效地评价材料的腐蚀.

一种固体发动机光线投射体绘制加速方法

固体发动机ICT断层图像构成的体数据场规模大、空体素比例小,现有的光线投射加速方法效果不明显,并且在其三维可视化故障诊断中,不是体数据场中的所有信息都对内部故障检测有意义,三维重建出所有体数据大大增加了计算量。为此,提出一种在固体发动机体数据分割基础上的光线投射加速方法。该方法利用分割结果,建立分割信息体数据场,结合现有的分层体数据结构构造方法,构建出基于分割信息的分层体数据结构。依据此结构,光线投射中自动识别用户定义的重建组成部分,将其他组成部分当作空体素跳过,动态调整采样步长,减少了采样点数目,提高了固体发动机体绘制速度。实验表明,该加速方法不仅效率高,且不影响显示效果。

小波变换理论在弹药无损检测中的应用

为提高工业CT探测炸药的信噪比和可靠性,利用小波变换的方法降低信号噪声以实现有效的炸药探测。结果显示小波变换可对工业CT探测的炸药信号进行分析,能有效抑制噪声和提高信噪比,并可检测出药柱的裂纹及其位置。

工业CT图像直接生成三角网格有限元模型

针对基于工业计算机断层成像(CT)图像的逆向设计存在定量分析难、自动化程度低及需要中间环节转化的问题,提出了一种将工业CT图像直接转换为三角网格有限元模型的方法。对CT图像进行轮廓识别后生成有限元模型的内外边界,根据图像像素点坐标信息将图像划分为若干单元,然后采用改进的三角剖分方法生成初始三角网格有限元模型,并对初始有限元模型进行了优化。结果表明,生成的三角网格最大边长比为1~2,最大扭曲角度数为0°~2°,网格质量满足实际工程应用需求的评价标准。并在样件、汽缸头模型上进行了实验,实验结果证明了该方法的可行性。