图像处理技术在无损检测中的应用_孙朝明.pdf

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1、186中国工程物理研究院科技年报硬度较低的心部为表层提供了相对较好的韧塑性，在表层受力特别是受到冲击力时能够在一定范围内以弹性变形的方式减小表层损坏的概率，宏观上表现为绝对磨损量较少，表面的耐磨性能得到了显著的改善。3-59图像处理技术在无损检测中的应用孙朝明徐彦霖王增勇李建文在磁粉检测中，由于采用图像处理技术，半自动和全自动的探伤设备相继出现。检测中使用带有荧光物质的磁粉，在紫外线的照射下，由CCD和图像采集器将磁痕图像转化为数字图像，传入计算机；为实现缺陷图像的定量，采用浮动阈值将缺陷图像分割出来；为避免丢掉有用信息，需

2、要采用条件跟踪和图像膨胀技术，对断开的部分进行重新连接。磁粉检测的检测目标主要是裂纹、缝隙等表面不连续，在图像上是由缺陷点组成的亮线。二值化后的图像中存在一系列的连通区域，采用邻域法和树状搜索技术可快速完成每个连通区域的搜索，同时完成连通区域的特征值的计算。根据裂纹图像的特征，可以判断是否有裂纹发现。在射线检测领域，图像处理技术正获得广泛的应用，并且成为检测中的一个重要技术基础。通过专业高档扫描仪，可将胶片记录的信息无失真的转化为数字图像；使用了灰度变换、伪彩色显示、直方图均衡化、图像锐化等方法，可较大改善图像的主观视觉质量

3、；采用σ滤波算法、非均质扩散自适应平滑算法可得到较少噪声干扰、客观质量较好的图像；实现有效的滤波需要建立成像过程的数学模型来做逆变换。对图像的某局部区域应用最小二乘法进行曲面拟合，可获得较好的缺陷分割结果。可由人工介入或自动计算来对检测缺陷进行分析定量（图1）。(a)原始图像(b)分割结果(c)曲线拟合(19次多项式)(d)曲线拟合II(去除大的偏差)图1射线图像处理射线实时成像技术可以直接从监视器上观察照相结果，可有效降低检测成本；直接数字射线成像技术使用特殊材料制造的射线探测元件阵列及耦合的大规模集成电路，检测灵活、方便

4、，工程187有可能解决焊接缺陷的现场检测问题；CT技术根据全部或有限的投影数据实现物体重建，可对缺陷的三维尺寸进行定量；图像处理技术及算法则成为这些系统有效应用的重要组成部分。超声检测的C扫描方法，可以显示被检物体内部的截面图像，对缺陷种类的识别有很大帮助。扫描图像的一个点，对应于扫描探头一个位置的回波信号。位置信息的获取可由编码器或CCD对扫描位置进行图像计算而定位。在波形信号中设定一个闸门信号，改变信号延迟时间，就可以计算得到物体在不同深度的横截面图像。如果确认某处图像成像有误，可读出该处波形，按波形幅度或延迟时间重新计

5、算灰度值。对于扫描图像，可以自定义调色板实现灵活的颜色显示。在生成的扫描图像上可随意查看任意位置的A扫描波形，分析该点波形的时域特征（图2）。上界面波缺陷波底波(a)2mm薄板扫描图像(b)缺陷波的A型显示图2超声扫描图像3-60超声波电机驱动的精密位移机构刘宏李尚政张日升陈东生精密位移机构既是重要的运动执行元件，也是对工艺系统误差进行动态、静态补偿的元件。目前常见的精密位移机构一般利用弹性变形、机械传动、电磁力和压电陶瓷、电致伸缩和磁致伸缩等方式实现，这些方法都难以同时具有高频响、大行程、高精度的特点，有的还需中间的传动机

6、构，结构复杂，精度难以提高，存在电磁干扰等问题。为了解决上述问题，采用全新的驱动器——超声波电机来驱动位移机构。超声波电机原理和结构完全不同于传统电磁式电机，没有绕阻和磁场部件，不是通过电磁相互作用来传递能量，而是直接由压电陶瓷材料实现机电能量转换的新型电机，其结构简单，具有单位体积出力大、响应性能优良等特点。超声波电机位移机构主要由控制系统、超声波电机和附着有摩擦材料的精密滑台组成。控制系统是根据需求对超声波电机提供高频功率源。超声波电机是由压电驱动体和弹性振动体组成，是利用压电陶瓷的逆压电效应直接将电能转变成机械能，其工

7、作频率一般在20kHz以上。精密滑台根据实际需要可以是直线滑台或旋转台。直线位移机构是由超声波电机的压电振子在预压力作用下保持与工作台端面的摩擦片接触，借助摩擦力推动工作台运动。旋转位移机构是由超声波电机的压电振子在预压力作用下保持与旋转台的环形摩擦盘接触，借助摩擦力驱动圆工作台旋转运动。压电振子压着摩擦片给位移机构提供一个位置保持力矩。超声波电机驱动的位移机构可以达到很高的定位精度，直线型精度达到10纳米级，旋转型精度达