(硕士)工业CT数控系统设计与图像重建研究

分析结构及 不 同状 态下 的 重 建 图
参考文献 ：
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图 ３ 弹 药 引信 检 测 系统 界 面
系统 工作 流 程
该 系统的基本工作流程 ： 开机打开 各子 系统 电源 ， 系统 初始
化、 自检并反馈结果 ； 放上引信 ， 并在软 件 中选择 该引信 类 型 ， 软 件会 自动读取数据库 中该 引信 参数 ， 发送 到各 子系 统进 行 相 并
２ 引 信 缺 陷检 测 的 必 要 性
在军工领域 ， 引信作为一种重要 的工业产 品 ， 弹药 的起 始 是
功能元件 ， 具有保 险 、 除保 险、 解 感觉 目标 、 爆（ 起 或点燃 ） 四大功 能， 是武器 弹药 的心 脏 。引 信品种 繁多 ， 构特殊 ， 结 是一 次性 做 功装置 ， 各种 缺陷（ 包括 夹杂 、 气孔 、 松等 ） 疏 和密度 分布 不均 匀 性 都不同程度地影响着 弹药部 件的使用性能 （ 如爆炸性 能 、 全 安 性能、 力学性 能 、 贮存性 能等 ） 因此 对产 品质 量 的要 求非 常高 ， ， 必须具有高可靠性 ， 即达 到 １０ 的合格 率 ， ０％ 否则 可能造 成重 大 事故 ， 国家 和 军 队带来 巨大 的经 济 损失 和恶 劣 的政 治 影 响。 给 由于引 信为一 次性使 用元件 ， 其进行 检测 时 ， 能对其 破坏 、 对 不 拆卸， 只能采 用抽 样检查的方式 ， 其可靠度 是 以大量 的抽样试 验
门的探 测器把衰减后 的信 息采 集下来 ， 经过 一定数 据处 理和 重 建， 就能够得 到展 现 其结 构 关 系和 物质 组 成 的二 维灰 度 图像 。 ＩＴ的特点是 在无 损的情况下 ， 清晰 、 Ｃ 能 准确 、 直观地展示被测 物 的 内部结构 、 材质组 成和 缺陷情 况 。该 技术 已经逐 步应 用于 导 弹、 火箭发动机 、 工品 、 军 计算 机芯 片 、 精密机 械零 件 、 陶瓷及 复 合 材料等的安全检测 中。

工业 Ｃ 技术 作 为生产 大 型工 件 不 可缺 少 Ｔ 的质 量 保 证手 段 ， 已成 为 国 内外 竞 相 研 究 的热
度 成 了 制约 锥 束 Ｃ 发 展 的 一 个 重 要 因素 ｒ 。 Ｔ ２ ］
为 了满 足 这 一 切 实需 求 ， 内外 发 展 出 了许 多 国
点 领域 。近 年 来 ， Ｔ 技 术 得 到 了突 飞 猛 进 的 Ｃ
最后产生 ３ Ｄ图像 的规格为 ＮｘＮｘＮ。根 据 滤波公式 ， 系统在滤波 阶段所涉及是原始投影
对锥束几何圆形扫描轨迹提出的一种近似三维
图像重建算法 ， 当前大多数三维精确重建算法 都是在该算法 的基础上进一步发展 而来 的［ 。 ３ ］ Ｆ Ｋ算法的输入是一 个三维投影 数据 （ ， ， Ｄ ｕｖ ０， ）这个 三维 投 影 数据 由若 干 个 沿着 圆弧 投 影 角度为 ８ 的二维数据 （ ，） ｕ ｖ 组成 。输入投影数 据经重建后 ， 出的是一个三维图像数据 ｆｘ 输 （，
第３ ０卷
２１ ０ ０年
第 ２期
２月
核 电 子学 与探 测 技 术
Ｎｕ ｌ ｒＥ ｅｔｏ ｉ ｃｅ ｌｃｒ ｎｃ ａ ｓ＆ Ｄ ｔｃｉｎＴｅｈ ｏｏ ｙ ｅｅｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ
Ｖ ０ Ｏ Ｎｏ ２ Ｌ３ ． Ｆｅ ． ２ １ ｂ ０ ０
基 于硬 件 实现 的锥 束 Ｃ Ｔ图像 重 建 系统 的 存 于 其 基 Ｆ Ｇ 的图像重建加速方法硬件实现的体积较 ＰＡ 小 、 耗 和成 本 较 低 ， 功 能达 到较 理 想 的加 速 比 ，
成 为一 种 重要 的三维 图像 重 建加 速方 法 。 在 三 维 图像 重 建 系 统 中 ， 据 传 输 带 宽 是 数
制的实 现方法 以及测试方 法。最后对该三维 图像重建 系统 的数 据吞 吐能力进 行 了测试 ， 并将 之与 Ｆ Ｋ Ｄ

总715期第十七期2020年6月河南科技Journal of Henan Science and Technology桌面型工业CT设备的研制及其在检测方面的应用刘成勋郝兵吕益良王学义丁卫良（洛阳中信成像智能科技有限公司，河南洛阳471000）摘要：面向精密电子、生命科学、材料应用等科研应用领域，利用新型成像技术，通过进行桌面型CT无损检测控制系统设计、精密机械系统设计、数据采集及图像处理软件研发、锥束三维图像快速重建技术的研发，人们研制出一种体积小、重量轻、便于安放的新型工业CT设备。

本文介绍了桌面型工业CT设备的结构组成及功能特点，并展示了其在电缆组件器件检测方面的应用。

关键词：桌面型工业CT；锥束CT；无损检测中图分类号：TH878文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）17-0050-03Development and Application in Detection of Desktop IndustrialCT EquipmentLIU Chengxun HAO Bing LYU Yiliang WANG Xueyi DING Weiliang（Luoyang CITIC Imaging Intelligent Technology Co.,Ltd.，Luoyang Henan471000）Abstract:Facing scientific research and application fields such as precision electronics,life sciences,materials ap⁃plications,etc.,using new imaging technology,through desktop CT nondestructive testing control system design,pre⁃cision mechanical system design,data acquisition and image processing software development,cone beam3D image rapid reconstruction technology R&D,people have developed a new type of industrial CT equipment that is small, light and easy to place.This paper introduced the structure and functional characteristics of desktop industrial CT equipment,and showed its application in the detection of cable assembly devices.Keywords:desktop industrial CT；cone-beam CT；nondestructive testing工业新型成像技术是核物理学、电子学、精密机械设计与制造、应用数学和计算机技术等多学科交叉融合的高新技术，其技术特点是利用锥束CT（Cone-beam CT，CBCT）扫描，能够清晰、准确地再现物体高分辨率和各向同性的三维立体结构，其原理是通过微焦点的锥形束光源、高分辨率的平板探测器和精密机电一体化物理平台获取原始数据，采用新的成像理论支撑的图像算法重建，形成高精度的三维结构信息，为无损快速精确地检测分析物体内部结构情况提供可靠的依据，近些年被广泛应用于精密铸件检测、医疗诊断、航空航天等领域［1-3］。

来得到 ， ｇ和厂 分别是参考 图像 和待配准 图像 ， ｈ是 根据平移参数 （ ，） 口 ｂ 和式 （ ） ３ 得到的卷积核 ：
ｆ ＝ｈ 口ｂ ｇ （ ，） （） ５
（） ６
者需要多次 内插迭代 ， 后者随着配 准精 度 的提高 ，
需要多次对图像进行上采样 内插 ， 其算法 的复杂性
：ｇ ｆ ， 一１ （ ＋１ ． １ ）一ｇ ｚ ， ＋１ ｝ （ 一１ ． １ ｝ ）＋ ２ （ ＋１ ｋ ｇ Ｚ ， ）一２ （ 一１ ｋ ｇ Ｚ ，）＋ｇ Ｚ ， （ ＋１
的超分辨率图像 就包含在这些约束集合中。
随级 数上 升 。本 文采用 一种 基 于双 三次 多项 式拟 合
像素内的配准就要求最小化式（ ） ６：
Ｅ＝ ｌ ｌ ｇ—ｈ 口 ｂ ｆｌ， ｍｉＥ （ ，） ｌ …ｎ
的分级块匹配算法， 其算法复杂性低 ， 配准精度高， 可 以很好地满足超分辨图像重建的速度和质量要求。 ｇ为参考图像 为待配准 的图像 ，０ｂ 为平移 （ ，）
基础上 ， 应用超 分辨 率 图像 重 建 方法 来 实现 对 叶 片 缺陷 的数 字化检 测 。 保持 曝光参 数 不变 情 况下 ， 过 对 工作 台的平 通
图 １ 第 一 组 第 ２０层 切 片 ６
移控制 ， 取得试件 的 １ 组投影 图像序列， ６ 每组 ３０ ６ 幅投影 ， 重建出 １２ ｃ 切片 １ ０４ 的 Ｔ ６组。在研究中， 我们选取第 ２０层切片的序列作为研究对象 ， ６ 开展
２ １ ＳｉＴｃ ． ｎｎ． ０ ０ ｃ ｅｈ Ｅ ｇｇ ．
仪表技术
超分辨率重建技术在 Ｃ Ｔ无损检测 中的 应 用研究
艾 鑫 赵歆 波 于清超 查方龙
（ 西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室 ， 西安 ７０７ ） １ ２ ０