ICS17.040.30 J 04
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T34874.6—2020
产品几何技术规范（GPS) X射线三维尺寸测量机第6部分：工件的检测方法
Geometrical product specifications (GPS)X-ray three dimensiona size measuring machinesPart 6:Testing method of workpieces
2020-04-28发布
2020-08-01实施
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T34874.6—2020
目 次
前言
II
范围 2 规范性引用文件
1
术语和定义检测任务分类测量程序 5.1 断层扫描成像 5.2 三维图像重建 5.3 轮廊提取和表面重建 5.4 几何尺寸检测 5.5 公称值/实际值比较 5.6 壁厚分析工件尺寸的检测方法 6.1 概述 6.2 设备选择 6.3 测量准备工作 6.4 测量和分析 6.5 测量报告 6.6 设备核查附录A（资料性附录） 检测过程的影响因素附录B（资料性附录） 被测工件材料对X射线三维尺寸测量机检测结果的影响附录C（资料性附录） 与GPS矩阵模型的关系参考文献
3
5
11 GB/T 34874.6—2020
前言
GB/T34874《产品几何技术规范（GPS） X射线三维尺寸测量机》分为6个部分：
第1部分：词汇；一第2部分：通用技术要求及应用；
第3部分：验收检测和复检检测；第4部分：测量不确定度评定；第5部分：特征元素的提取和拟合；第6部分：工件的检测方法，
本部分为GB/T34874的第6部分本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本部分由全国产品几何技术规范标准化技术委员会（SAC/TC240）提出并归口。 本部分起草单位：广东省计量科学研究院、中机生产力促进中心、中国计量科学研究院、山东省计量
科学研究院、天津大学、中国计量大学、卡尔蔡司（上海)管理有限公司。
本部分主要起草人：施玉书、明翠新、张欣宇、曹丛、张勇、皮磊、张树、胡晓东、赵军、胡佳成、韩定中、 朱悦。
II GB/T34874.6—2020
产品几何技术规范（GPS） X射线三维尺寸测量机第6部分：工件的检测方法
1范围
GB/T34874的本部分规定了基于计算机断层成像（CT）原理的X射线三维尺寸测量机进行工件检测的方法，
本部分适用于具备三维几何尺寸测量功能的工业CT测量机
规范性引用文件
2
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/T16857.1产品几何量技术规范（GPS）坐标测量机的验收检测和复检检测 厂第1部分：词汇 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
GB/T34874.3产品几何技术规范（GPS）X射线三维尺寸测量机第3部分：验收检测和复检检测
GB/T34881 产品几何技术规范（GPS) 坐标测量机的检测不确定度评估指南 JJF1001通用计量术语及定义
3 术语和定义
SAC
GB/T16857.1、GB/T18779.1、GB/T34881和JJF1001界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1
几何尺寸检测dimensionalmeasurement 通过测量确定工件几何形状（例如，形状和位置）的几何参数。
3.2
公称值/实际值比较 nominal/actual value comparisor 数模比对digitalmodels comparison 比较两个数据集的几何特性，其中一个作为参考数据集（公称值），另一个作为被评估的数据集（实
际值）。 3.3
表面提取 surfaceextraction 来自CT体素数据的表面构成过程。
4检测任务分类
利用X射线三维尺寸测量机对工件进行检测时，基于被测工件的基本特性对检测任务进行分类
1 GB/T34874.6—2020
见表1。
表1检测任务的分类
任务类型基于公称几何的公称值/实际值比较（通常是CAD设计值与CT测量值的比较) 基于参考测量的公称值/实际值比较（例如，光学或接触式测量与CT测量值的比较）尺寸、形状、位置公差分析及规则几何和自由形状曲面补偿参数的确定
结果表示
特点
1)公称值和实际值的输入顺序是相关的（公称值和实际值的反向输入顺序会根据数据集的局部差异改变偏差的符号以及结果的
A
偏差的彩色编码表 形态）；示（假彩色图像）、偏 2)通过将较大的表面段分配给偏差值，偏差的颜色编码表示可以差分布统计、偏差直 作为结果的过滤器，极端值的指示等会受到抑制；方图、指定点的选定 3)由于未对扩展体积元素进行平均，CT测量的局部偏差对测量偏差表示
结果有显著影响； 4)通常，在A型任务中将CAD设计值设置为公称值，在B型任务中将参考测量值设置为公称值
B
表格或图形格式的测量报告（公称值、 1)由于对扩展体积元素进行平均，CT测量的局部偏差对测量结实际值、偏差）、补偿 果影响较小；参数（如直径、方向、 2)减少了统计误差，系统误差通常不变位置等)
1)确定CT体积内的测量值； 2)通过将较大的表面段分配给偏差值，偏差的颜色编码表示可以作为结果的过滤器，极端值的指示等会受到抑制
壁厚分析
同A、B或C
5测量程序
5.1 断层扫描成像
利用X射线照射工件获得几何结构的投影图像。通常，这一过程需要对平板探测器获得的CT投
影图像进行校正。 5.2 2三维图像重建
基于投影图像，通过一定的算法重建工件的三维断层图像
5.3轮廓提取和表面重建
基于重建的三维模型，利用数字图像处理技术抽取被扫描工件的轮廓点信息，通过三维重建技术建
立外形和内部表面模型。 5.4几何尺寸检测
在获得的工件三维外形轮廓上，直接利用与光学或接触式坐标测量机相同的坐标系对工件尺寸、形
状、位置公差等几何尺寸进行检测，
对于工件内部结构尺寸的检测，通常需对CT图像切片序列进行剖切以获得切片序列的任意截面
形状。获取剖切面图像的方法主要为剖面图像的重采样和重赋值。在CT三维图像序列中，通过采样得到部面上各点坐标值，利用差值计算重赋值获得部面图像的灰度值，根据灰度值范围的差异确定工件本身与背景的交界，从而获得工件的内部结构及尺寸。
2 GB/T 34874.6—2020
5.5公称值/实际值比较
通过模型匹配技术建立实际值与其CAD模型的坐标系统，进行实际值（或表面点云）与CAD模型
中的公称值比对。通过计算工件测量数据点到其CAD模型边界曲面的距离，分析工件外形偏差。
基于偏差分析，可利用色差图等对外形偏差的分析结果进行可视化，便于检测人员直观了解外形偏差的分布情况。 5.6壁厚分析
SAC
主要用于检查工件壁厚与设计壁厚的差别以及确定壁厚偏差是否处于所要求的壁厚偏差范围内，
通常可利用三维壁厚分析和截面壁厚分析两种方式来实现
三维壁厚分析是基于工件三维测量数据，分析工件上任意一点的法向壁厚截面壁厚分析是利用一个截平面对薄壁工件的测量数据进行剖分，获得薄壁工件的面数据，在二
维剖面数据的基础上对壁厚进行测量和分析。
6工件尺寸的检测方法
6.1概述
本部分给出基于计算机断层成像（CT）原理的X射线三维尺寸测量机进行工件检测时的具体方法。这些方法仅针对工业应用，而非医学应用。使用者在进行工件尺寸的检测时，需关注检测过程中来自CT测量设备、应用、分析、环境条件和操作者的影响。X射线三维尺寸测量机检测过程的影响因素参见附录A
基于计算机断层成像（CT)原理的X射线三维尺寸测量机与光学或接触式坐标测量机一样均利用
坐标系进行尺寸测量。以下按照工件的检测过程进行描述，从设备的选择开始，直至测量报告的发布。 6.2设备选择
按照GB/T34874.3选择CT测量设备。 6.3测量准备工作
进行CT测量前应详细了解测量任务。图纸中的任何信息（如形状和位置公差）和客户要求都应被
纳人测量和分析说明中。定义被测工件时应考虑部件的功能（如密封、适用性、体积流率、机械应力等）。
当实际工件的几何形状与CAD描述之间存在较大差异时，基于CAD公称几何尺寸的CT测量分析可能产生系统误差。可通过已校准的测量样品或测量标准物质对测量不确定度进行评估，
在工件尺寸检测中，可被X射线成像的材料最大厚度需不大于所选设备对应材料的最大厚度，确保被测工件在设备测量能力范围内，
合理安装被测工件，并通过适当的安装使被X射线成像的工件厚度最小化。必要时，可通过模拟 X射线成像条件建立最优的X射线成像方案。被测工件应稳固安装，避免由于沉降效应或CT测量过程中转台加速引起工件位置的变动。用于安装被测工件的夹紧元件应是弱吸收材料或以不会被射线成像的方式放置。当夹紧被测工件时，需防止由于夹紧力或重量引起的变形。被测工件材料对X射线三维尺寸测量机检测结果的影响参见附录B，
当设置用于CT测量的控制参数时，可通过预先在不同角度位置（通过转台进行旋转）评估被测工件的多个投影图像来实现。应对屏幕图像的固定灰度范围和作为衰减函数的灰度范围，或在整个可见区域和部分区域上生成灰度值直方图的函数进行分析。
3 GB/T34874.6—2020
6.4测量和分析
利用CT设备检测工件时应按照相关操作文件和第5章的测量程序进行。 应优先选择与精确阈值无关的方法，例如，使用球体中心、圆柱体或圆锥的轴等方法。 用于CT测量分析的软件算法应已知（例如，在元素形状分析中的最小区域补偿）。当使用复杂的
CAD软件进行CT测量分析时，应对全程设置或一般设置进行严格评估。根据检测任务类型的不同，这些设置可能对测量结果产生至关重要的影响
如果可行，应对被测工件的测量过程进行监控。监控的特性包括但不限于以下方面：
自由束强度变化情况； X射线管控制系统的反馈信号；
一一通过测量标准件和被测工件得到的测量误差；
被测工件与CT测量系统的温度及温度变化（如设备具有工件或CT测量系统的温度自动补偿功能，也应启用）。
6.5 测量报告
除测量报告的一般要求（准确、清晰、明确和客观的表示和符合测量或校准程序要求）外，CT测量
报告应特别强调CT特有的测量特性：
CT测量的主要设置参数（扫描时间、投影数、体素尺寸、管电压和管电流、预过滤等）说明；关于表面确定的说明（应用阈值法）；
一点测量时考虑的表面元素尺寸说明；空间分辨率信息（如可能）；
已知范围内的显式或隐式过滤器的说明（如，公称值/实际值比较的颜色编码表示通常用作隐式异常值过滤器，而用中值运算符平滑测量数据是显式过滤器）；拟合技术的说明（用于公称值/实际值比较和基于元素的几何拟合）。
测量报告中应依据GB/T18779.1给出符合性判断，并考虑测量不确定度的影响。当由于经济或其他原因不能明确说明检测任务的不确定度时，可参照类似部件的测量分析结果，并在测量报告中说明相应测量不确定度的大小。
6.6 设备核查
CT测量设备的尺寸测量特性应定期核查，核查可按照GB/T34874.3中间检查的方式来执行。核查间隔应考虑设备的使用与工作负荷。对于关键测量过程（例如，与安全相关的部件测量），宜进行风险分析，以进一步规范核查间隔
4
6 GB/T34874.6—2020
附录A （资料性附录）
检测过程的影响因素
A.1基于计算机断层成像（CT)原理的X射线三维尺寸测量机检测过程主要受以下因素影响：
CT测量设备；一应用；分析；环境条件：操作者。
在特定的CT测量设备中可能遇到更多的影响因素。使用者应关注特定于某一设备的影响因素，必要时可使用试验样本进行验证，或列入验收检测中。 A.2CT检测过程中与CT测量设备相关的影响因素及对测量结果的影响，见表A.1。
表A.1CT检测过程的影响因素及对测量结果的影响一一CT测量设备
对测量结果的影响
影响因素
描述
设置、短期和长期稳定管电压和管电流决定束流强度，管电压和管电流的变化可能性、量子噪声
电压、电流
引起投影图像质量的变化，影响X射线成像能力
尺寸、形状、漂移、稳定焦点尺寸影响最大分辨率，漂移可导致重建图像模棚；部分性、位置
焦点 X射线源的固有滤过 材料、厚度、不均匀性 可改变束流光谱射线束限制（光阑/准
类型的X射线管，焦点尺寸与输出目标大小成正比
X射线源
根据外壳类型，散射辐射在被测对象和探测器中可能减少用于优化应用的典型轴布置
调整、发散
直器）旋转轴方向轴的正交性轴控
水平/垂直 X射线源和探测器 偏差可能导致部分重构图像模糊
振动可能导致投影模糊，样品的加速可能导致无意识的样品移动，并引起伪影样品重量可能改变旋转轴的特性，并导致重建图像的模糊产生正交性与引导偏差产生正交性偏差和标尺误差，导致放大倍率/体素尺寸误差
控制速率、振动、加速
系统稳定性、与样品重量相关的移动速率电机散热、照明
自然振动局部加热导向偏差，平移（静态/位置偏差、直线度、俯动态）
轴
仰角、偏航、滚动
导向偏差，旋转（静态/位置偏差、摆动、径向 产生正交性偏差
动态）
跳动、同步背散射辐射及闪烁体内部的光散射（非线性导致投影对比度较弱，重建图像模糊效应）非线性效应
内部散射辐射
探测器
串扰
导致投影对比度较弱，重建图像模糊
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