《增材制造结构成型尺寸工业CT测量方法》征求意见稿

ICS19.100

J04

团体标准

T/CSTMXXXXX-201X

增材制造结构成型尺寸工业CT测量方法

Computedtomographyindimensionalmeasurement

ofadditivelymanufacturedparts

201X-XX-XX发布201X-XX-XX实施

中关村材料试验技术联盟发布

T/CSTMXXXXX-2019

增材制造结构成型尺寸工业CT测量方法

1范围

本标准规定了工业CT检测系统应用于增材制造结构成型尺寸测量的一般要求、工艺技术要求及系

统性能控制要求。

本标准适用于增材制造结构尺寸的工业CT测量方法。

2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，仅所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。

GB/T12604.2无损检测术语射线检测

GB/T12604.12无损检测术语工业计算机层析成像(CT)检测

GB/T18779.1产品几何量技术规范(GPS)工件与测量设备的测量检验第1部分：按规范检验合格

或不合格的判定规则

GB18871电离辐射防护与辐射源安全基本标准

GB/T29067无损检测工业计算机层析成像(CT)图像测量方法

GBZ117工业X射线探伤放射防护要求

GJB5312工业射线层析成象(CT)检测

JJF1001通用计量术语及定义

JJF1059.1测量不确定度评定和表示

3术语和定义

GB/T12604.2、GB/T12604.12、GB/T18779.1、GJB5312、JJF1001和JJF1059.1界定的以及下列术

语和定义适用于本标准。

3.1壁厚wallthickness

测量轮廓线上的特征点或特征区域在尺寸条件（法线或内切圆等）约束下获得的几何量（线段长度

或内切圆直径等），即轮廓线间的相对距离。

3.2测量元素geometricalelementofmeasurement

尺寸测量特征涉及的几何元素，如线段或内切圆等。

3.3体素voxel

工业CT图像的最小组成单元，各体素点的灰度值不同构成明暗不同的数字图像。

4一般要求

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4.1工业CT检测人员

4.1.1工业CT检测人员应在从业前、从业后和从业期间的每年进行一次体检，其健康状况应符合GBZ

98的规定。

4.1.2从事工业CT检测的人员应按无损检测人员资格鉴定的相关要求或相应标准进行技术资格鉴定，

取得相应的技术资格等级证书，并从事与专业技术资格等级相适应的工作。

4.1.3当委托方有特殊要求时，检测人员应依据客户要求取得符合相关资格认证标准的资质。

4.2设施与环境条件

4.2.1检测场所

4.2.1.1工业CT检测场所应干净、整洁，并有良好的通风及照明设施。放射防护条件应符合GB18871

和GBZ117的有关规定。温度和湿度应符合设备安装条件要求。

4.2.1.2工业CT检测场所应配备警告灯及安全联锁装置。

4.2.2控制场所

4.2.2.1工业CT控制场所应安装监视装置，以便从控制场所观察扫描场所的情况。

4.2.2.2工业CT控制场所应整洁、安静，通风良好，不应有在计算机屏幕上引起反射的外来背景光。

4.3设备与器材

4.3.1射线源

4.3.2.1根据零件的材料、厚度、外形等因素确定所需射线源种类及参数，可采用X射线机或电子直线

加速器。

4.3.2.2射线源焦点尺寸应尽可能的小，焦点尺寸越小、图像分辨率越高，对检测图像质量影响越大。

4.3.2探测器

射线探测器的每个采样点至少应具有16位灰度等级，更高的灰度等级能够有更大的灵敏度以区分

细微信号的差别。

4.3.3软件

4.3.3.1CT系统软件至少应包括以下功能：窗宽/窗位调整、图像局部放大、任意位置灰度值读取、尺

寸测量、添加标注等。

4.3.3.2应具备以不损失图像信息的格式存储数字图像的功能。

4.4检测工艺卡或规程

4.4.1对增材制造零件，应根据检测要求编制工业CT尺寸测量工艺卡或规程，工艺卡或规程应至少包

括以下内容：

a)零件名称、零件类别、材料牌号；

b)用工件草图或照片表示出工业CT扫描的位置；

c)射线源类型及曝光参数设置；

d)放大比、切片厚度、滤波板材料及厚度；

e)探测器校准方法；

f)设备型号、检测参数；

g)重建软件名称及重建参数；

2

T/CSTMXXXXX-2019

h)图像处理方法；

i)零件图像的表面确定方法；

j)依据的检测方法标准和验收标准；

k)签署及其他认为必要的事项。

4.4.1检测工艺卡或规程应由II级及以上人员编制，并经III级人员审核或批准。工艺卡或规程格

式可根据产品特点自行设计。

5工艺技术要求

5.1X射线参数的选择

5.1.1为了提高CT图像的信噪比，X射线管电压应尽可能低。

5.1.2在射线穿透能力允许的条件下，应尽可能选用小焦点，以减少几何不清晰度。

5.1.3如果被测物体成像过程中产生了明显的射束硬化伪影，应选用合适的滤波片减小射线等效波长。

5.1.4积分时间应能保证图像质量有足够的信噪比，增加积分时间能够降低噪声水平。

5.1.5如果增材制造结构由于散射线产生明显伪影，宜考虑进行散射线校正。

5.2投影数量

投影数量应确保使视场圆周上的投影间距略微小于探测器孔径。

5.3图像重建

5.3.1重建范围应大于被测物体的最大断面。重建半径和矩阵规模的选取，应使重建像素尺寸不大于探测

器孔径的二分之一。

5.3.1选择重建参数时，应根据测量精度需求，考虑空间分辨率和重建效率。

5.4尺寸测量

5.4.1测量原理

尺寸测量是通过CT图像获取由被测物体表面约束的测量元素尺寸的过程，测量元素在图像中所占据的

体素数量和体素尺寸的乘积表示被测物体结构尺寸的大小，见公式（1）：

=…………………（1）

式中：

𝐿𝐿𝐶𝐶𝐶𝐶𝑛𝑛∙𝐿𝐿𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝

——结构尺寸，单位为毫米（mm）；

——测量元素在图像中所占据的体素数量；

𝐿𝐿𝐶𝐶𝐶𝐶

——像素尺寸，单位为毫米（mm）。

𝑛𝑛

5.4.2测量方式

𝐿𝐿𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝

进行测量前需确认图像是否存在射束硬化伪像及散射线伪像。如果存在伪像，需调整检测工艺消除伪

像。若伪像无法完全消除，需确定伪像对测量精度的影响。

测量时应根据测量要求确定壁厚测量元素、测量部位，并选择合适的测量软件进行图像测量或坐标测

量。实际应用时，主要采用人工测量、半自动测量和自动测量三种测量方式。

测量流程见图1。

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开始

被测零件

测量要求

设备准备

几何布置

DR成像

CT扫描

图像重建

CT图像

测量分析

图1检测工艺流程图

5.4.2.1人工测量

测量软件应具备CT值或灰度分析等功能，以拉线等形式标注测量部位，推荐按GB/T29067根据灰度变

化曲线采用半高宽法测量结构尺寸。

5.4.2.2半自动测量

测量软件应具备边缘检测、壁厚测量元素创建和定位、自动计算或拟合等功能。推荐采用全局边缘检

测，以拉线、内切圆等方式标注测量部位或标注测量区域，软件自动完成结构尺寸测量。

5.4.2.3自动测量

自动测量过程为坐标测量过程，应通过CT图像获取增材制造结构轮廓的坐标数据，并对坐标数据进行

测量分析。测量软件应具备边缘检测、坐标分析、测量元素的创建和定位、测量元素计算或拟合、零件对

齐、宏编程或其他适用于自动处理的功能。

5.4.4测量极限

5.4.4.1系统尺寸测量极限

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通过厚度标准试块测量系统边扩散函数，计算线扩散函数，确定系统尺寸测量极限。

5.4.4.2表面确定方法

对于厚度大于线扩散函数扩展宽度的结构，可采用半高宽法或最大灰度梯度法确定结构表面。对于厚

度小于线扩散函数扩展宽度且大于系统尺寸测量极限的结构，宜采用最大灰度梯度法确定结构表面。对于

厚度小于系统尺寸测量极限的结构，推荐采用对比试块确定表面位置对应灰度。

5.5测量不确定度评价

5.5.1测量不确定度评价原理

测量不确定度评估是在与实际测量相同的条件下用相同方法完成的一系列测量，测量结果与已校准工

件校准值的差值用于测量不确定度评估。

5.5.2测量不确定度评价条件

测量不确定度评价需要满足如下相似条件的要求：

a)测量不确定度评价过程中使用的已校准工件与实际测量的工件在材料的射线衰减性质、尺寸形状

方面相似；

b)测量不确定度评价的测量程序和实际测量程序相似；

c)测量不确定度评价的环境条件和实际测量时相似。

5.5.3测量不确定度评价方法

测量不确定度的评估方法依据JJF1059.1中GUMB类评定方法。

5.5.4测量不确定度评价影响因素

测量不确定度的主影响因素如下：

a)测量过程；

b)已校准工件的校准不确定度；

c)被测工件的变化（形状偏差、热膨胀系数、致密性和表面结构的变化）；

d)系统误差。

5.5.5测量不确定度计算

测量扩展不确定度U的计算见公式（2）：

2222

=cal+p+w+b………………（2）

其中：𝑈𝑈𝑘𝑘∙�𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢

cal按公式（3）计算：

𝑢𝑢=cal…………（3）

calk

𝑈𝑈

p按公式（4）计算：𝑢𝑢

1

𝑢𝑢=n()2…………………（4）

pn1i=1i

其中：𝑢𝑢�−∑𝑦𝑦−𝑦𝑦�

按公式（5）计算：

1

𝑦𝑦�=n………（5）

ni=1i

若测试的零件或测量组不止一个，按公式（6）计算𝑦𝑦�u∑p：𝑦𝑦

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1

=m2………（6）

pmj=1p,j

重复测量未校准工件计算测量平均值，并与工件校准值进行比较，二者相减得到𝑢𝑢�∑𝑢𝑢系统误差，即按公式

（7）计算：

=………（7）

𝑏𝑏

当系统误差过大时可采用替代测量法对测量结果予以修正，测量结果以=y±的形式表示。

𝑏𝑏𝑦𝑦�−𝑥𝑥𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐

按公式（8）计算：

w𝑌𝑌−𝑏𝑏𝑈𝑈

2=2+2++2………………（8）

𝑢𝑢ww1w2wn

其中：

𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢⋯𝑢𝑢

热膨胀系数对不确定度的贡献w1，按公式（9）计算：

=(20°C)…………………（9）

𝑢𝑢w1

按公式（10）计算：

b𝑢𝑢𝑡𝑡−∙𝑢𝑢α∙𝑙𝑙

=(20°C)…………………（10）

𝑢𝑢b

5.6数据存储𝑢𝑢𝑡𝑡−∙𝑢𝑢α∙𝑙𝑙

5.6.1图像数据存储

5.6.1.1应保存重建CT图像的投影数据、重建技术参数及用于测量的CT图像。

5.6.1.2用于重建CT图像的投影数据应以RAW、TIFF、DICOM、DICONDE格式或CT系统软件自带格式存储。

5.6.1.3重建技术相关参数应随图像数据一同保存或采用文本格式文件等方式单独存储。

5.6.1.4用于测量的CT图像应以RAW、TIFF、DICOM或DICONDE格式或CT系统软件自带格式存储，不允许

以BMP、JPG等压缩格式存储。

5.6.2测量数据存储

5.6.2.1尺寸的测量结果应以表格或图像的方式存储。

5.6.2.2测量结果应同测量位置一起保存，并记录在CT图像上或以文本格式文件等方式单独保存。

5.7过程控制

5.7.1探测器校准

应根据工业CT制造商建议的程序校准探测器。探测器应使用背景图像（无射线）和至少一个增益图

像（X射线打开并均匀曝光）进行校准。如果曝光条件发生显著变化，应重新进行校准。

5.7.2像素尺寸校准

应根据工业CT制造商建议的程序校准像素尺寸。像素尺寸应使用经过尺寸计量的标准件进行校准。

如果放大比发生显著变化，应重新进行校准。

5.7.3图像质量

图像质量用空间分辨率、密度分辨率、信噪比予以描述。应采用标准试件测试图像质量。

5.8检测记录

检测记录可根据产品特点自行设计，一般包括下列内容：

a)检测记录编号、报告编号、工艺卡或规程编号；

b)零件名称、零件类别、图号、编号及数量；

c)材料牌号；

d)检测图像编号、图像质量；

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e)评定结果；

f)检测人员、审核人员及日期等

5.9检测报告

检测报告的格式可自行设计。一般包括下列内容：

a)送检单位和日期；

b)受检件名称、图号、零件号、炉批号及数量；

c)检测标准和验收要求；

d)检测结果；

e)检测、复核人员和检测日期，批准人和批准日期；

f)检测报告编号。

7

T/CSTMXXXXX—2019

前言

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准由中国材料与试验团体标准委员会航空材料领域委员会提出。

本标准由中国材料与试验团体标准委员会航空材料领域委员会归口。

I

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增材制造结构成型尺寸工业CT测量方法

1范围

本标准规定了工业CT检测系统应用于增材制造结构成型尺寸测量的一般要求、工艺技术要求及系

统性能控制要求。

本标准适用于增材制造结构尺寸的工业CT测量方法。

2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，仅所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。

GB/T12604.2无损检测术语射线检测

GB/T12604.12无损检测术语工业计算机层析成像(CT)检测

GB/T18779.1产品几何量技术规范(GPS)工件与测量设备的测量检验第1部分：按规范检验合格

或不合格的判定规则

GB18871电离辐射防护与辐射源安全基本标准

GB/T29067无损检测工业计算机层析成像(CT)图像测量方法

GBZ117工业X射线探伤放射防护要求

GJB5312工业射线层析成象(CT)检测

JJF1001通用计量术语及定义

JJF1059.1测量不确定度评定和表示

3术语和定义

GB/T12604.2、GB/T12604.12、GB/T18779.1、GJB5312、JJF1001和JJF1059.1界定的以及下列术

语和定义适用于本标准。

3.1壁厚wallthickness

测量轮廓线上的特征点或特征区域在尺寸条件（法线或内切圆等）约束下获得的几何量（线段长度

或内切圆直径等），即轮廓线间的相对距离。

3.2测量元素geometricalelementofmeasurement

尺寸测量特征涉及的几何元素，如线段或内切圆等。

3.3体素voxel

工业CT图像的最小组成单元，各体素点的灰度值不同构成明暗不同的数字图像。

4一般要求

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