锥度量规

由中国计量科学研究院和深圳中图仪器等单位起草的《JJF1950-2021螺纹量规扫描测量仪校准规范》发布，将于2022年6月28日正式实施。螺纹检测问题是一直困扰世界机械工业的一大难题，是阻碍我国机械行业质量提高的一大瓶颈。随着中图仪器SJ5200系列螺纹综合测量机的推出，其采用接触扫描式原理，接触式螺纹检测技术颠覆了传统的螺纹检测方法，其突破性、历史性地解决了螺纹单参数综合检测的方法，能较真实、全面地综合反映螺纹的各项几何参数指标。接触式测量是利用扫描针与被测螺纹表面进行轴向截面轮廓的接触扫描，由测量系统获得螺纹轴向轮廓的形貌，按螺纹参数的相关定义直接进行分析与计算，获得螺纹的综合几何参数，其测量、计算完全符合螺纹参数的定义，并且其拥有的数据库能自动进行螺纹的合格性判断。整个过程仅需2分钟，一次测量就能全自动获得圆柱和圆锥螺纹的作用中径、单一中径、中径、大径、小径、螺距、牙型角、牙型半角、牙侧直线度、螺纹升角、锥度等参数，非常适合各等级螺纹的检测。《JJF1950-2021螺纹量规扫描测量仪校准规范》的正式发布对我国螺纹量值的准确可靠具有重要意义，将促进我国螺纹产业高质量发展。中图仪器目前已参与起草制定10余部国家、地方标准和校准规范，促进了我国计量、测量行业技术发展。未来我们将承担越来越多的标准、校准规范的制定和修订任务，全面实施质量强企和标准化战略，进一步提升公司品牌影响力！

技术人员将一个在精密机械、零件生产加工中常用的千分表放在高智能指示表全自动检定仪的检测位置，只需在电脑上的检定软件中选择表的类型、分度值和量程等参数后点击“开始”键，不需手工采样，2分钟就能完成一份包括各点的数据列表，正、反程误差曲线等内容的检定记录。“如果说千分表是测量工件形状和位置误差是否合规的‘尺子’，那么我们的仪器就是检验这把‘尺子’度量是否合格的‘尺子’。”在深圳市中图仪器股份有限公司副总经理张和君的介绍下，记者见识了中图仪器的“尺子精神”。自2005年成立以来，中图仪器从自主研发具有独立知识产权的全自动指示表检定仪起步，逐步覆盖从纳米到百米的完整精密测量解决方案，在计量、3C电子、半导体、航空航天、高校科研、医疗器械、装备制造等领域树立了良好形象。同时中图仪器积极走出国门，与世界先进品牌同台竞技，在国际市场上传递“中国智造”的口碑。高端精密仪器是典型的高技术和高智力结晶，研发周期长，需要持续不断的技术积淀和投入。据统计，中图仪器年均研发投入占营收比例多年维持在20%以上，在精密轮廓扫描技术、激光干涉测量、微纳米运动设计、显微三维形貌重建、大尺寸三维空间测量、精密光栅导轨测控等技术领域形成了独特的研发设计、制造优势。“作为制造数据获取的基本感知和测量工具，精密仪器设备是智能制造的火眼金睛，从纳米到百米，它都能找到用武之地。”张和君补充道，如果连评判度量标准是否合格的“尺子”都是别人造的，我国关键领域的自主发展就容易陷入被动。被誉为“几何量仪器皇冠上的明珠”的激光跟踪仪是一种空间大尺寸三维坐标精密测量的几何量仪器，它不仅可以对静止的空间目标进行高精度三维测量，还能对运动的目标进行跟踪测量。张和君介绍，激光跟踪仪的测量范围和应用领域已延伸到大部分空间点坐标测量领域，并能对隐藏特征、曲面等复杂特征进行测量。如在航空航天领域对飞机零部件及装配精度的测量，在机床行业中对机床平面度、直线度、圆柱度等的测量，在汽车制造中对新车型的在线测量，在高端制造中对运动机器人(10.400, -0.26, -2.44%)位置的标定，在造船、轨道交通、核电等领域，激光跟踪仪也能大展拳脚。“尺子精神”的背后是工匠精神。位于宝安区石岩街道的中图仪器生产车间内，员工在自制的圆形标准块表面涂上研磨膏后，通过手工方式来回研磨一对用于超高精度全自动光栅测长机上的测帽，不停寻找测帽的光面高点。整个过程手腕需要长时间保持同一姿势，每次手指和手腕都会酸胀不已。经过四五个小时的研磨后，测帽的表面会逐渐光滑。“这个过程必须得有一股工匠精神，不仅静得下心，还要有经验，要将测帽任何平行位置的误差都控制在0.3微米以内。”制造总监贺放文告诉记者，作为光栅测长机的关键零部件，检测被测件精度的测帽越光滑平整，测长机的测量精度就越高。螺纹检测问题是另一个困扰机械工业的难题。中图仪器研发的SJ5200系列螺纹综合测量机利用扫描针与被测螺纹表面进行轴向截面轮廓的接触扫描，由测量系统获得螺纹轴向轮廓的形貌，按螺纹参数的相关定义直接进行分析与计算，获得螺纹的综合几何参数，进而根据数据库自动做出螺纹的合格性判断。相关技术颠覆了传统的螺纹检测方法。今年6月28日，由中国计量科学研究院和深圳中图仪器等单位起草的《JJF1950-2021螺纹量规扫描测量仪校准规范》正式实施。“目前，中图仪器已参与起草制定十余项国际、国家和行业标准，促进了我国计量、测量行业技术发展。”张和君说。

在 X 射线 CT 中，空间分辨率是重要的量化参数之一，它被定义为重建图像中两点之间可以区分的最小线性距离。因此，对空间分辨率的适当评估是至关重要的，特别是对于微纳 CT 这种高精度要求的成像系统。目前有两种最常见的空间分辨率评估方法：第一种是利用分辨率测试卡评估，其包含了可进行直接视觉评估的图案结构，在工艺上可制成二维和三维结构，适用于 X 射线断层和 X 射线 CT。测试卡的优势在于操作简单，可直观评估分辨率。但测试卡有一个明确定义的结构分布，只能评估测试卡上所列的图案尺寸；第二种是利用遵守 ASTM E1695-95 标准（Standard Test Method for Measurement of Computed Tomography (CT) System Performance）的斜边法或边缘瞬变法，光源扫描圆柱体或球体边缘，随后基于一套标准的数据处理方法计算空间分辨率。该方法需严格遵守测试标准，能够精确度量空间分辨率且不受测试卡的图案尺寸限制。1Resolution-spirit—微纳 CT 空间分辨率测试捷克CACTUX公司推出的 Resolution-spirit 是按照 ASTM E1695-95 标准制造的微纳 CT 模体，并由超精密三维测量机 nano-CMM 标定。Resolution-spirit 是一个高精度的红宝石球(Φ=0.5~5 mm)，粘在一根碳棒上，如下图(左)所示。为评估 XY 平面的分辨率，只需对模体成像，如下图(右)所示，其中绿点为计算的质量中心。用户只需对模体边缘像素的数据进行处理，即两个红色圈内的数据，以质量中心为准，获得不同半径下强度分布—边缘响应函数(ERF)。这里最大挑战是以非常高的精度确定质量中心，如果没有正确地定义中心，那么根据中心对像素进行分组将不准确，错误将导致边缘模糊。然后依次通过求导和傅里叶变换得到点扩散函数(PSF)和调制传递函数(MTF)，根据体素大小和 MTF 精确算出空间分辨率。最后类推到其他平面，可获得 CT 系统的三维空间分辨率。例如，布尔诺理工大学的研究人员利用传统 2D 分辨率测试卡和模体对 Heliscan 微米 CT 进行分辨率测试，如下表所示，模体能提供更精确的度量。2 Voxel-spirit—纳米 CT 体素校准在锥束 X 射线 CT 中，光源、样品和探测器之间的距离(SOD和SDD)影响重建体的视觉保真度和体素大小。除了这两个距离的估计存在偏差外，体素大小的真实值还受到 X 射线源漂移、CT 组件热膨胀、探测器和转台倾斜等因素的影响。因此，使用参考样品进行校准是防止在估计体素大小时出现误差的适当工具。对于视场在 10 mm及以上的锥束CT，体素尺寸校准已经很好地建立起来，并且有大量合适的参考样品可用。然而，对于小视场、高分辨率的微纳 CT 来说，很难找到合适的参考样品。CACTUX 的 Voxel-spirit 可以对 SOD 和 SDD 的误差进行精确校准，从而提高重建质量和体素大小的准确性，其适用于视场较小且锥束放大倍率接近 1 的微纳 CT。voxel-spirit由两个高精度的红宝石球(Φ=0.3 mm)组成，它们粘在一根碳棒上，球中心间距(约0.5 mm)并且经过 nano-CMM 严格度量，精度约 70 nm，如下图所示。首先保证两个球体完全在视场内，光源中心与探测器平面正交，两球中心连线平行于探测器平面。在对 Voxel-spirit成像后，可根据下图公式 1 计算体素大小。根据这种关系，在体素大小上的误差可能是由于 SOD 和 SDD 的不精确以及像素大小 p 的不精确造成的，而这些在实验中都是难以精确测量的。因此，在给定的 CT 测量条件下，利用图像中两球中心间距 lCT 和真实度量过的球中心间距 lref，可以获得体素修正因子 cf，算出修正后的体素大小，如下图公式 2、3。3 R1-shadow—微纳 CT 机械误差校正在微纳 CT、双能 CT 或 4D CT中，旋转转台同样会引入误差，即旋转中心的不对准、装台的不稳定或移动等等。尤其是针对颗粒、粉末样品，更容易受到这些机械误差的影响。CACTUX 的 R1-shadow 可以快速直观地纠正这些机械误差，并且提供配套的数据处理软件。R1-shadow是一个由 kapton 制成的样品基底(Φ=25~100 um)，在中心处有一根碳纤维增强棒(Φ=2.5~10 um)作为机械误差校准的参考基准点，如下图所示。在确保基准点获得较高对比度的图像后，即可开始 CT 测量。下图展示了胶囊颗粒在机械误差修正前后的图像，可以清晰看到修正后的红色区域伪影消除了。 点击获取产品详细信息：捷克 CactuX—致力于提升您微纳 CT 系统的成像质量和测试效率参考文献：1. Standard Test Method for Measurement of Computed Tomography (CT) System Performance: E 1695–95. 1st edition. United States: American Society for Testing and Materials, 2013.2. Bla&zcaron ek P, &Scaron rámek J, Zikmund T, et al. Voxel size and calibration for CT measurements with a small field of view. Proceedings of the 9th Conference on Industrial Computed Tomography (iCT 2019), Padova, Italy. 2019: 13-15.3. Zemek M, Bla&zcaron ek P, &Scaron rámek J, et al. Voxel size calibration for high-resolution CT. 10th Conf. on Industrial Computed Tomography. 2020: 1-8.4. Laznovsky J, Brinek A, Salplachta J, et al. 3D spatial resolution evaluation for helical CT according to ASTM E1695–95. 10th Conference on Industrial Computed Tomography. 2020.5. Laznovsky J, Brinek A, Salplachta J, et al. Comparison of two different approaches for Spatial Resolution determination for X-ray Computed Tomography with helical scanning trajectory.