Page 61 - 无损检测2023年第六期

栾传彬, 等:

航空燃油喷嘴组件流道尺寸的 CT 测量方法

阈值选择方法有最小误差法( 总的误差划分概率最 试样剖面图如图1所示, 喷嘴试样实物如图2所示。
小)、 Otsu算法( 前景与背景的类间方差最大)、 最大
熵自动阈值法( 图像信息熵最大) 等。亚像素边缘检
测法是对 CT 图像进行亚像素边缘定位从而实现几
何元素测量的方法, 典型的亚像素边缘检测算法有
图像 矩 [ 2 ] 、 Facet 模 型 [ 3 ] 。 模 糊 均 值 聚 类 算 法
( FCM ) 通过令分到同一类中的样本间相似度最大,
而不同类之间的相似度最小, 实现聚类分割, 其本质
为对带约束的非线性规划问题求最优解 [ 4-5 ] 。王雪
虎等 [ 6 ] 提出了一种结合先验稀疏字典和空洞填充的 图2 喷嘴试样实物
方法, 实现了 CT 图像分割。区域分割法有区域生 采用 CD-130BX 型 CT 系统对燃油喷嘴顶部进
长法 [ 7 ] 、 区域分裂合并法以及基于区域的水平集方 行扫描成像, 经过图像软件重建后获得 CT 体数据。
法等。当图像中待分割对象边界轮廓清晰, 且分割 CT 扫描参数如表1所示。喷嘴试样 CT 体数据在
对象内部灰度相对均一时, 基于区域的分割方法能 成像软件中的显示效果如图3所示。

够取得较好的效果 [ 8 ] 。局部区域拟合( RSF ) 有良好 表1 CT扫描参数
的局部特性, 不仅边缘定位精度高, 而且轮廓连续性 序号 参数名称 参数数值
好, 是目前主流的图像分割算法 [ 9 ] 。 1 管电压 / kV 150
笔者设计了航空燃油喷嘴组件试样, 研究了 2 管电流 / A 400
μ
CT 体数据中流道型面的提取方法和流道偏移尺寸 3 焦点尺寸 / m 5.0
μ
4 探测器尺寸( 长×宽)/ 像素 1024×1024
的测量方法。该方法主要采用 RSF ( 区域可扩展拟
5 探测器单元宽度 / mm 0.2
合) 能量模型提取流道面, 对流道内壁和外壁分别进
6 采样积分时间 / ms 2000
行拟合, 并测量流道偏移尺寸, 从而为产品工艺质量 7 焦点到转台距离( SOD )/ mm 160
评估提供可靠依据。 8 焦点到探测器距离( SDD )/ mm 445
1 试样制作与 CT体数据获取

实际的燃油喷嘴组件内部流道比较复杂, 为了验
证所提方法的可行性, 设计并制作了一套简化的燃油
喷嘴组件试样其上面的喷嘴部分包含了孔件和棒芯,
一共采用3种材料, 即不锈钢、 钛合金和铝合金。下
面是 HXY80-L型一维位移台和 HX40-C型二维平移
图3 试样 CT 体数据在成像软件中的显示效果

平台, 一维位移台用于调节棒芯与孔件的间隙, 二维
平移平台用于调节喷嘴在 CT 视场中的位置。喷嘴
2 测量方法与步骤
2.1 基于 RSF的图像分割
RSF模型是 LI 等 [ 10 ] 为了处理灰度不均匀图像
的分割问题而提出的。该模型利用局部区域在可控
尺度上的强度信息, 通过最小化能量泛函得到目标
轮廓和两个局部拟合函数的最优解。在 CT 图像
中, 同种材料的灰度可能不同, 采用经典的阈值分割
方法无法得到正确分割结果, 而 RSF 模型在处理灰

度不均匀图像上具有较好的分割结果。
RSF模型通过局部能量泛函在整个图像域的
图1 喷嘴试样剖面图 积分来描述轮廓线内、 外的灰度信息, 使得水平集函

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2023年 第45卷 第6期
无损检测