意图用在断层图像的质量控制中的仿体的制作方法

本发明涉及二维(2d)或三维(3d)断层成像中质量控制的一般领域。

背景技术：

较佳的但非排它性的应用在于对由复合材料制成并具体地用在航空领域中的零件的断层图像进行质量控制。

断层摄影术是通常用在零件的无损质量控制的领域中的技术，以获得零件的内部缺陷的2d或3d重建。通过使用成像设备，该技术可观察并且精确地量化零件内部缺陷的特征(三维位置、尺寸、形状因子等等)。

此外，已知使用图像质量指示器(iqi)来用于评估使用成像设备所获取的断层图像的质量。通常，此类iqi是仿体(也可称为校准部分)，该仿体包括用作缺陷的内含物和凹凸物。与计算机程序相关联地，此类仿体由此有助于确定表征断层图像的质量的一个或多个参数，具体地说例如各个方向上的空间分辨率、信噪比、均匀度等等。

然而，目前已知的仿体并不适合于零件、并且具体地说由复合材料制成的零件的质量控制。具体地说，此类仿体在形状上大体是菱形的，导致在从零件的2d或3d重建中获得的断层数据中产生伪像。

因此，需要能够具有一种用于零件的2d或3d成像中的质量控制的仿体，但不存在上述缺点。

技术实现要素：

本发明具体地说通过提出一种仿体来满足上述需求，该仿体设计成用于断层图像的质量控制，且该仿体包括：

·圆柱形板，该圆柱形板由具有密度d1的均质材料制成，所述圆柱形板具有回转轴线；

·两个柱体，这两个柱体插入在板中，且柱体由具有不同密度d2、d3的均匀材料制成，其中一个柱体的密度大于该板的密度d1，而另一个柱体的密度小于该板的密度d1；以及

·第一系列的孔对，该第一系列的孔具有不同的直径并且在板中钻出，且第一系列孔沿着与板的回转轴线平行的轴线延伸，其特征在于，该仿体进一步包括第二系列的孔对，该第二系列的孔对具有不同的直径并且在板中钻出，且该第二系列的孔沿着与板的回转轴线垂直的轴线延伸，以使得所述第二系列的孔在圆柱形板中径向地延伸。

本发明的仿体良好地适合于2d或3d断层图像、具体地说适合于由复合材料制成的零件的质量控制，而不会干扰正在被检查的零件的图像的质量。仿体的板的圆柱形形状能够减少可能由该仿体自身产生的断层伪像。此外，本发明的仿体具有三个不同的密度，由此能够建立校准曲线用于精确地测量正在被检查零件的密度。

在本发明的仿体的板中钻出的孔可测量断层的分辨率。孔的存在具有如下优点：能够在不借助高密度金属导线的情形下执行此种测量，这些高密度金属导线具体地说会相对于正在被检查的零件的材料辐射。

在对3d断层图像的质量控制的应用中，在第一系列的给定孔对和第二系列的孔对中的孔以一定距离彼此隔开，该距离等于这些孔的直径。

在该应用中，第一系列的孔较佳地具有与第二系列的孔相同的直径。此外，第二系列的孔可在板的周界边缘的相同高度处外开到所述周界边缘中。在这些情形下，第二系列的孔有利地围绕板的回转轴线角向地分布。

关于第一系列的孔，这些孔可外开到板的两个相对表面中，且孔对设置在板的不同直径上。在这些情形下，第一系列的孔对有利地按照在板的外周界和所述板的中心之间减小直径的顺序设置。

仿体的板可由匀质材料制成，该匀质材料具有接近正在被检查零件的密度的范围在1.2至8的相对密度。

仿体的插入在板中的两个柱体具有相应的回转轴线，该回转轴线可定位在板的共同直径上。

本发明还提供至少一个如上所限定的仿体的用途，该用途用于由复合材料制成的燃气涡轮发动机风扇叶片的断层成像中的质量控制，其中，该板具有约50mm的直径和约6mm的厚度，两个缸体中的每个均具有约10mm的直径，且第一系列孔的各孔具有范围大致在0.2mm至1.2mm中的直径。

附图说明

从参照附图的以下描述中，本发明的其它特征和优点显而易见，这些附图示出不具有限制特征的实施方式。在附图中：

图1和2分别以立体图和正视图示出本发明的仿体的视图；

图3是图2的放大图，以示出在仿体的板中钻出的一系列孔；以及

图4是图1和2的仿体的侧视图。

具体实施方式

本发明适用于诸如用于燃气涡轮发动机的风扇叶片之类由复合材料制成的航空零件的2d或3d断层成像所获得图像的质量控制。

以已知的方式，x射线吸收断层摄影术是这样一种无损技术，该无损技术能够重建三维零件的图像“切片”。通过使用检测器来记录在x射线线束通过正被检查的零件之后发出的辐射，该无损技术的原理依赖于该x射线线束和材料之间的多向交叉分析。沿着多个定向收集执行测量的同时获取的数据。基于此类数据，数字图像产生并且作为幅度数值以数学方式重建，每个幅度数值点对点地代表材料的局部衰减系数。该图像在校准之后能转换为密度标度。

通过使用仿体(也称为图像质量指示器(iqi))来执行对由断层成像设备所获取图像的质量控制，这些指示器在执行测量时总是连同用于检查的零件一起放置就位。此类仿体的用途是测量由断层摄影术所获取图像的分辨率，从而使得在此类图像中可区分小尺寸但彼此隔开的两个构件。仿体还能够测量密度分辨率。

为此目的，并且如图1至3中所示，本发明的仿体2具体地包括圆柱形板4，该圆柱形板具有两个柱体6，这两个柱体插入在该圆柱形板中并且具有形成在其中的两个系列s1和s2的孔对。

更确切地说，板4具有回转轴线4a并且由诸如热塑性材料之类的均质材料制成，该均质材料所具有的密度d1接近制造用于检查的零件的材料的密度。

借助示例，为了检查具有约1.6的相对密度的复合材料制成的零件(例如，可具体地适用于由复合材料制成的涡轮喷气发动机风扇叶片)，应将板2的塑性材料选择为具有范围在1.2至1.8中的相对密度d1。

插入在板中的两个柱体6中的每个均具有相应的回转轴线6a。这些柱体类似地由具有相应密度d2和d3的均质塑性材料制成，这些材料彼此不同并且位于一定密度复合材料的相对两侧上(且由此具有板的相对密度d1)，用于检查的零件由该复合材料制成。换言之，将板4和插入在该板中的柱体6的塑性材料选择为使得：d2(或d3)＜d1＜d3(或d2)。

借助示例，对于具有相对密度为约1.6的复合材料，应针对其中一个柱体6选择具有相对密度d2为1.1的塑性材料，并且应对于另一个柱体选择具有相对密度d3为2.2的塑性材料。为此目的，用于制造柱体的塑性材料可以是聚四氟乙烯(ptfe)和尼龙类型的聚酰胺。

因此，本发明的仿体2由具有不同密度的材料制成，由此可建立校准曲线用于测量正被检查的零件的密度。

如图2中所示，插入在板中的两个柱体6的相应回转轴线6a平行于所述板的回转轴线4a，并且有利地位于板的共同直径d上。

此外，如上所述，本发明的仿体的板4还具有两个系列s1、s2的孔对，即：第一系列s1的n个孔对101至10n(在所示的示例中是六个孔对101至106)，且每个孔均具有轴向地定向的轴线x10(相对于板的回转轴线4a)；以及第二系列s2的n个孔对201至20n(在所示的示例中是六个孔对201至206)，且每个孔均具有径向地定向的轴线x20(相对于板的回转轴线4a)。在目前描述的示例中，轴线x10(在图1中针对其中一个孔101示出)对应于圆柱形孔101至106延伸所沿的轴线，该轴线x10平行于板4的回转轴线4a，该板也是圆柱形的。仍然在目前描述的示例中，轴线x20(在图1中针对其中一个孔201并且针对其中一个孔202示出)对应于圆柱形孔201至206延伸所沿的轴线，这些轴线x20垂直于板4的回转轴线4a，该板也是圆柱形的，且每个轴线x20例如可平行于板4的半径。

应观察到的是，针对2d断层成像的质量控制，仅仅需要第一系列s1的孔对，而对于3d断层成像的质量控制，需要两个系列s1和s2的孔对。

(不管是第一系列s1还是第二系列s2的)给定孔对中的孔具有相同的直径。相反，给定系列中的不同孔对具有不同的直径。

此外，第二系列s2的孔201至20n以等于这些孔直径的距离彼此成对地隔开。因此，在附图中示出的示例中，两个孔201具有相同的直径并且以等于这些孔的直径的距离p1彼此隔开。类似地，孔202具有相同的直径并且它们以等于这些孔的直径的距离p2隔开，等等。

此外，第二系列s2中孔201至20n的深度须不要过大以避免产生伪像。借助示例，可选择约5mm的深度。

以相同的方式，第一系列s1的孔101至10n以相应的距离(p1、p2、p3…pn)彼此成对地隔开，这些相应的距离等于这些孔的直径在所示出的示例中，还应观察到的是，第一系列s1的孔201至206具有与第二系列s2的孔201至206的直径相同的直径，即，第一系列s1的孔对101和第二系列s2的孔对201均具有相同的直径等等。

例如具体地在图2和4中示出的是，第二系列s2的孔201至20n在板4的周界边缘的相同高度处外开到所述周界边缘中(这些孔的相应轴线对准在板沿其厚度方向获取的共同高度上)。此外，第二系列s2的孔201至20n围绕板的回转轴线4a角向地分布。

关于第一系列s1的孔101至10n，这些孔外开到板4的两个相对表面中，以沿板的厚度方向通过该板(参见图4)。

此外，第一系列s1的孔对101至10n有利地以从板的外侧朝向该板的内侧行进减小直径的顺序设置在该板的不同直径上。因此，具有最大直径的孔101设置在板的外侧，而具有最小直径的孔10n设置在该板的内侧。此种特征由此可增大对比测量范围。

用于制造如下仿体的尺寸示例在下表(其中数值以毫米计)中给出，该仿体用在控制由复合材料制成的涡轮喷气发动机风扇叶片的断层成像的质量的范围内。

此类尺寸的仿体具体地有利于由复合材料制成的涡轮喷气发动机风扇叶片的断层图像的质量控制。为此目的，具有这些尺寸的两个仿体在执行测量的同时总是连同用于检查的叶片一起定位，其中一个仿体放置在叶片的根部下方，而另一个仿体偏置地放在叶片的梢端上方。然后，叶片的断层成像在该叶片的高度方向上执行四次，以使得第一和第四断层图像包含其中一个仿体来执行质量控制。

通过在给定孔对(属于系列s1、s2)中的两个孔之间进行如下测量，检查第一和第四断层图像的分辨率(且由此质量)：如果观察到这两个孔之间的幅度数值差异大于预建立数值，则认为正在检查的图像质量不足。此外，如果总结出以此方式所检查的第一和第四断层图像并不具有任何缺陷，则可认为两个中间图像也类似地不具有缺陷。