復(fù)雜結(jié)構(gòu)精密焊件中缺陷分割及空間定位的研究.pdf

1、鈦合金具有優(yōu)良的綜合性能，而激光焊在鈦合金薄板的連接上有很大的優(yōu)勢(shì)，因此鈦合金激光焊在航空航天飛行器的重要結(jié)構(gòu)上獲得了廣泛的應(yīng)用。由于激光焊固有的特點(diǎn)，很難避免在焊縫中產(chǎn)生氣孔等缺陷。如果連續(xù)的氣孔分布在結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，當(dāng)航天飛行器高速飛行時(shí)，在載荷的作用下將會(huì)造成結(jié)構(gòu)失效，從而對(duì)其安全飛行帶來(lái)隱患，因此開(kāi)展相應(yīng)的缺陷定位與識(shí)別等無(wú)損檢測(cè)有著重要的理論和實(shí)際意義。
　　本文針對(duì)航天飛行器上某重要部件的蒙皮與筋板焊接結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)要

2、求，深入論證了檢測(cè)方案，研究了其檢測(cè)圖像去噪與增強(qiáng)、缺陷分割與定位、缺陷空間位置可視化等關(guān)鍵技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。
　　根據(jù)該精密焊件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用X射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，通過(guò)多視角成像的方法獲得了含有缺陷的焊縫檢測(cè)圖像。針對(duì)圖像對(duì)比度低，焊縫區(qū)灰度梯度大，且缺陷大部分淹沒(méi)在噪聲中這一問(wèn)題，采用了疊加去噪和小波變換相結(jié)合的聯(lián)合處理方法去除圖像中的噪聲。研究中選取sym8小波、硬閾值和極大極小的閾值準(zhǔn)則，實(shí)現(xiàn)了噪聲的去除。利用反銳化掩模和

3、自動(dòng)調(diào)整對(duì)比度的圖像增強(qiáng)方法解決了去噪后焊縫區(qū)整體亮度高，不利于缺陷提取的問(wèn)題，提高了缺陷與其背景間的對(duì)比度，為后續(xù)的缺陷分割及其它處理打下了良好的基礎(chǔ)。
　　本文采用焊縫區(qū)提取的方法實(shí)現(xiàn)了微小缺陷的分割，該方法采用兩次自動(dòng)閾值提取出焊縫區(qū)，然后在焊縫區(qū)分別進(jìn)行銳化和平滑，最后結(jié)合背景相減分割出微小缺陷，但該方法中多次銳化會(huì)在缺陷邊緣產(chǎn)生陰影，從而造成分割后的缺陷形態(tài)失真。
　　在小波去噪的基礎(chǔ)上采用形態(tài)學(xué)模擬背景實(shí)現(xiàn)了微小

4、缺陷的分割,分割后的缺陷具有較好的保真度。該方法先提取出感興趣的區(qū)域，然后在感興趣的區(qū)域進(jìn)行小波去噪和形態(tài)學(xué)模擬背景，最后結(jié)合背景相減分割出微小缺陷。為了獲得最佳的分割結(jié)果，提出了線灰度分布曲線擬合并相減，搜索相減結(jié)果最大值的結(jié)構(gòu)元尺寸確定方法。上述算法對(duì)感興趣區(qū)域的大小不敏感，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，為后續(xù)的缺陷定位特征點(diǎn)位置的自動(dòng)提取奠定了良好的基礎(chǔ)。
　　對(duì)于本文研究的對(duì)象，其焊縫中的缺陷分布位置對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠性影響很大。根據(jù)焊件結(jié)

5、構(gòu)與檢測(cè)圖像的特點(diǎn)，建立了焊件中缺陷深度、偏移量計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)實(shí)際焊件的破壞性試驗(yàn)對(duì)上述模型進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明建立的數(shù)學(xué)模型是正確的，實(shí)際焊件中缺陷的深度定位誤差不超過(guò)5.1％。為了提高缺陷定位的精度和檢測(cè)的效率，對(duì)影響缺陷定位精度較大的投影距離進(jìn)行了自動(dòng)提取，驗(yàn)證結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的算法取得了較好的效果。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)多視角成像圖像中缺陷數(shù)據(jù)的自動(dòng)提取與對(duì)應(yīng)，給出了缺陷大小與缺陷沿焊縫長(zhǎng)度方向分布的提取算法，提出了相應(yīng)的對(duì)應(yīng)準(zhǔn)則實(shí)

6、現(xiàn)了檢測(cè)圖像中缺陷數(shù)據(jù)的自動(dòng)對(duì)應(yīng)，提取的數(shù)據(jù)可批量輸入到缺陷空間位置可視化程序中。
　　直觀地顯示缺陷在結(jié)構(gòu)焊縫中的分布，對(duì)于評(píng)價(jià)接頭的可靠性具有重要的意義。為此作者開(kāi)發(fā)了基于Matlab的缺陷空間位置可視化程序，設(shè)計(jì)了GUI界面，實(shí)現(xiàn)了批量缺陷數(shù)據(jù)的自動(dòng)輸入和兩側(cè)焊縫中缺陷的同時(shí)顯示。開(kāi)發(fā)的可視化程序可實(shí)現(xiàn)焊件結(jié)構(gòu)尺寸的調(diào)整，三維模型自動(dòng)生成、旋轉(zhuǎn)角度調(diào)整、透明化處理、三視圖顯示、缺陷信息查詢(xún)等功能，為復(fù)雜結(jié)構(gòu)精密焊件射線檢測(cè)缺