一種大型高溫葉片內(nèi)部缺陷三維無損檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于燃?xì)廨啓C(jī)無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大型高溫葉片內(nèi)部缺陷三 維無損檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)大型高溫葉片采用射線膠片照相的檢測方法，具有直觀可靠等優(yōu) 點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中的質(zhì)量控制方面發(fā)揮著重要作用。但是這種方法只能顯示缺陷的二維信 息，無法提供缺陷的三維位置以及體積大小信息，只能靠專業(yè)技術(shù)人員憑經(jīng)驗(yàn)去估計(jì)，存在 檢測過程復(fù)雜、工作量大、速度較慢、運(yùn)行成本高及易受人為主觀性影響等不足。應(yīng)用于零 件內(nèi)部缺陷的無損檢測方法主要有工業(yè)CT、射線檢測、超聲檢測等。工業(yè)CT是工業(yè)用計(jì)算 機(jī)斷層成像技術(shù)的簡稱，它能在對檢測物體無損傷條件下，以二維斷層圖像或三維立體圖 像的形式，清晰、準(zhǔn)確、直觀地展示被檢測物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、組成、材質(zhì)及缺損狀況，被譽(yù)為 當(dāng)今最佳無損檢測技術(shù)。工業(yè)CT的基本工作原理是將X射線源和檢測器沿著圓弧圍繞被測 物體旋轉(zhuǎn)180°或360°完成一次掃描過程，將全部的投影數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)后，通過圖像重 建的計(jì)算方法，重新構(gòu)建探測平面的二維圖像，層層掃描疊加構(gòu)成了整個(gè)物體的三維圖像， 可以直觀顯示缺陷的三維空間位置及形狀體積大小。但是，小功率的CT射線無法穿透鎳基 高溫合金葉片，所以無法進(jìn)行測量；大功率的CT射線雖然可以穿透，但是價(jià)格十分昂貴，一 臺大功率的工業(yè)CT設(shè)備價(jià)格上千萬，對一般企業(yè)來說成本太高。由于燃?xì)廨啓C(jī)透平高溫 葉片選用鎳基高溫合金材料，射線的衰減率很大，射線檢測的方法所能穿透的厚度十分有 限，無法在深度方向?qū)θ毕葸M(jìn)行定位；超聲檢測雖然穿透能力強(qiáng)但探頭在進(jìn)行掃描檢測時(shí)， 探頭平面需與被測物體平面平行，所以對于透平高溫葉片這種形狀變化復(fù)雜且不規(guī)則的物 體，難以選擇合適的探頭進(jìn)行掃描探測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種大型高溫葉片內(nèi)部缺 陷三維無損檢測方法，實(shí)現(xiàn)對葉片內(nèi)部缺陷的三維無損檢測。
[0004] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0005] -種大型高溫葉片內(nèi)部缺陷三維無損檢測方法，包括以下步驟：
[0006] 1)利用數(shù)字射線設(shè)備對燃?xì)廨啓C(jī)葉片正面進(jìn)行內(nèi)部探傷得到二維灰度圖像，通過 對二維灰度圖像處理得到缺陷的二維大小及位置，利用缺陷衰減定律對存在缺陷的位置處 理，得到每一個(gè)像素點(diǎn)的深度信息，對每一個(gè)像素點(diǎn)利用有限元思想面積及深度計(jì)算求得 缺陷的體積大小，從而實(shí)現(xiàn)葉片內(nèi)部缺陷三維體積的測量；
[0007] 2)葉片內(nèi)部缺陷三維定位：采用水浸超聲的方法對已經(jīng)兩維定位的缺陷進(jìn)行深 度定位，由回波信號出現(xiàn)的位置來確定缺陷距探測面的距離S，通過對距離S以及該位置處 的深度信息進(jìn)行計(jì)算求得深度方向的位置信息，從而實(shí)現(xiàn)葉片內(nèi)部缺陷的三維定位。
[0008] 所述的葉片內(nèi)部缺陷三維體積測量具體步驟如下：
[0009] I. 1)利用數(shù)字射線設(shè)備對葉片進(jìn)行探傷，獲得葉片的X射線灰度圖像；
[0010] 1. 2)對I. 1)缺陷圖像進(jìn)行同態(tài)濾波減小散射噪聲的影響；
[0011] 1. 3)對1. 2)處理過的圖像進(jìn)行基于缺陷生長的圖像分割算法，提取葉片的缺陷 區(qū)域并得到二值化圖像，背景區(qū)域?yàn)椹?缺陷區(qū)域?yàn)? ;
[0012] 1. 4)以1. 3)中提取得到的缺陷區(qū)域坐標(biāo)作為參考，提取1. 2)中對應(yīng)的缺陷區(qū)域 原圖像；
[0013] 1. 5)對1. 4)中的圖像采用有限元的思想對每一個(gè)像素點(diǎn)利用式（4)，
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大型高溫葉片內(nèi)部缺陷三維無損檢測方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 利用數(shù)字射線設(shè)備對燃?xì)廨啓C(jī)葉片正面進(jìn)行內(nèi)部探傷得到二維灰度圖像，通過對二 維灰度圖像處理得到缺陷的二維大小及位置，利用缺陷衰減定律對存在缺陷的位置處理， 得到每一個(gè)像素點(diǎn)的深度信息，對每一個(gè)像素點(diǎn)利用有限元思想面積及深度計(jì)算求得缺陷 的體積大小，從而實(shí)現(xiàn)葉片內(nèi)部缺陷三維體積的測量； 2) 葉片內(nèi)部缺陷三維定位：采用水浸超聲的方法對已經(jīng)兩維定位的缺陷進(jìn)行深度定 位，由回波信號出現(xiàn)的位置來確定缺陷距探測面的距離S，通過對距離S以及該位置處的深 度信息進(jìn)行計(jì)算求得深度方向的位置信息，從而實(shí)現(xiàn)葉片內(nèi)部缺陷的三維定位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型高溫葉片內(nèi)部缺陷三維無損檢測方法，其特征在 于，所述的葉片內(nèi)部缺陷三維體積測量具體步驟如下： 1. 1)利用數(shù)字射線設(shè)備對葉片進(jìn)行探傷，獲得葉片的X射線灰度圖像； 1. 2)對I. 1)缺陷圖像進(jìn)行同態(tài)濾波減小散射噪聲的影響； 1. 3)對1. 2)處理過的圖像進(jìn)行基于缺陷生長的圖像分割算法，提取葉片的缺陷區(qū)域 并得到二值化圖像，背景區(qū)域?yàn)椹?缺陷區(qū)域?yàn)? ; 1. 4)以1. 3)中提取得到的缺陷區(qū)域坐標(biāo)作為參考，提取1. 2)中對應(yīng)的缺陷區(qū)域原圖 像； 1.5)對1.4)中的圖像采用有限元的思想對每一個(gè)像素點(diǎn)利用式（4)，
求出缺陷區(qū)域每一個(gè)點(diǎn)的深度值， 其中： u--射線:S減率 k--衰減常數(shù) P--物質(zhì)的密度 Z一一原子系數(shù) λ--X射線波長 Ttl為每一個(gè)像素點(diǎn)位置的設(shè)計(jì)尺寸； 1. 6)對1. 5)中獲取的深度值數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，剔除不合理的數(shù)據(jù)； 1. 7)對1. 6)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲面三次B樣條插值運(yùn)算，重新計(jì)算出每一個(gè)像素點(diǎn)的 深度； 1. 8)將每一個(gè)像素點(diǎn)的面積乘以每一個(gè)像素點(diǎn)的深度，計(jì)算得到每一個(gè)像素點(diǎn)的體 積，求和運(yùn)算得到該缺陷整體的三維體積。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型高溫葉片內(nèi)部缺陷三維無損檢測方法，其特征在 于，所述的葉片內(nèi)部缺陷三維定位步驟如下： 2. 1)對1. 4)處理后的圖像進(jìn)行處理，根據(jù)式（5)求得缺陷區(qū)域的重心坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)二維 方向的定位； M N
2. 2)在缺陷的重心位置坐標(biāo)處采用水浸超聲探傷設(shè)備進(jìn)行探傷，根據(jù)回波信號 出現(xiàn)的位置來確定缺陷重心坐標(biāo)處距探測面的距離S，根據(jù)式（6)計(jì)算得到缺陷重心位置 的Z方向坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)缺陷位置的深度定位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)缺陷的三維定位，
其中T 缺陷重心坐標(biāo)處深度彳目息； S一一缺陷重心坐標(biāo)處距探測面的距離。
【專利摘要】一種大型高溫葉片內(nèi)部缺陷三維無損檢測方法，先利用數(shù)字射線設(shè)備對燃?xì)廨啓C(jī)葉片正面進(jìn)行內(nèi)部探傷得到二維灰度圖像，通過對二維灰度圖像進(jìn)行處理得到缺陷的二維大小及位置，然后進(jìn)行葉片內(nèi)部缺陷三維定位，采用水浸超聲的方法對缺陷深度進(jìn)行定位，由缺陷回波信號的出現(xiàn)判斷缺陷的存在；由回波信號出現(xiàn)的位置來確定缺陷距探測面的距離，實(shí)現(xiàn)缺陷定位，本發(fā)明結(jié)合數(shù)字射線設(shè)備和水浸超聲設(shè)備各自的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對其內(nèi)部缺陷的三維無損檢測，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)射線膠片照相無法檢測三維信息以及工業(yè)CT價(jià)格昂貴的不足。
【IPC分類】G01N29-04, G01N23-00
【公開號】CN104655658
【申請?zhí)枴緾N201510066978
【發(fā)明人】李兵, 陳磊, 王曰根, 杜俊偉, 劉曉, 高夢秋
【申請人】西安交通大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月10日