[發明專利]基于數字射線的燃氣輪機葉片內部缺陷三維參數提取方法

有效

• 申請號: 201710084115.7
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN106932416B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 李兵;周浩;陳磊;魏翔;高夢秋;李章兵;李應飛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

1.基于數字射線的燃氣輪機葉片內部缺陷三維參數提取方法，其特征在于，首先將缺陷的二維檢測圖像按照像素排布進行一次有限元劃分；然后對每個像素處的厚度按照灰度值進行離散量化，確定灰度G與厚度T的對應關系；最后對所有像素有限元進行累積，提取缺陷區域的三維參數，包括以下步驟：

S1、確定數字射線探測系統的線性響應范圍，所述數字射線探測系統包括射線源、放置被檢葉片的支撐平臺、平板探測器以及成像及控制系統，所述射線源經過射線源控制器連接至所述成像及控制系統，所述支撐平臺經過檢測控制系統與所述成像及控制系統連接，所述平板探測器經過探測器控制器與所述成像及控制系統連接；

S2、利用數字射線探測系統對葉片進行透照得到二維檢測圖像，并獲取缺陷的二維輪廓，獲取所述缺陷的二維輪廓具體包括以下步驟：

S21、利用數字射線探測系統對葉片進行透照得到灰度處于系統線性區域范圍的二維檢測圖像；

S22、基于葉片檢測圖像提取缺陷邊界，初步獲取缺陷的二維輪廓；

S23、對步驟S22初步獲取的缺陷二維輪廓進行形態學膨脹，擴大缺陷區域以確保所有缺陷輪廓被完全包括在形態學膨脹后的區域內；

S24、對膨脹區域進行雙三次插值，計算出缺陷區域的模擬背景；

S25、將模擬背景圖像與原圖像做差，并對差值圖像做二值化處理獲取缺陷的二維精確輪廓；

S3、通過對試驗楔塊透照，獲取在特定的透照參數下圖像灰度與材料厚度的關系曲線；

S4、將缺陷的模擬背景灰度和原圖像缺陷灰度轉換成厚度，兩厚度相減獲得缺陷厚度；

S5、對各個缺陷像素處厚度信息進行累加，即可獲取缺陷的三維參數。

2.根據權利要求1所述的一種基于數字射線的燃氣輪機葉片內部缺陷三維參數提取方法，其特征在于：步驟S1中，在所述平板探測器上設置中心開有小孔的鉛板，所述小孔貫穿所述鉛板，所述小孔的直徑為1mm以上，小于10mm，增大所述數字射線探測系統的透照參數獲取不同曝光量，所述平板探測器在準直小孔處所成圖像由全黑轉變為高亮全白，獲取所述數字射線探測系統在小孔區域對應不同曝光量的成像灰度，繪制所述平板探測器的響應曲線，確定數字射線探測系統的線性響應區域。

3.根據權利要求2所述的一種基于數字射線的燃氣輪機葉片內部缺陷三維參數提取方法，其特征在于：所述數字射線探測系統的線性響應關系為：

G＝α·H+b

其中：G—成像灰度值，H—曝光量，α—線性響應區域斜率，b—成像灰度線性偏移量。

4.根據權利要求1所述的一種基于數字射線的燃氣輪機葉片內部缺陷三維參數提取方法，其特征在于：步驟S3中，加工厚度變化范圍與分區厚度變化范圍相同的同材質試驗用楔塊，每個所述楔塊采用與對應區域相同的曝光參數，采用分區透照方式，將每個區域的厚度都限制在一定的范圍內，并采用一組特定的曝光參數進行一次透照，所述透照參數包括管電壓、管電流和曝光時間。

5.根據權利要求4所述的一種基于數字射線的燃氣輪機葉片內部缺陷三維參數提取方法，其特征在于：在所述一次透照過程中，隨著透照厚度的增大到達所述平板探測器的有效曝光量減小，根據曝光量H與成像灰度G的線性關系確定成像灰度值G與透照厚度T之間的函數關系如下：

G＝f(T)。

6.根據權利要求1所述的一種基于數字射線的燃氣輪機葉片內部缺陷三維參數提取方法，其特征在于：步驟S5中，根據厚度信息求取缺陷二維輪廓區域中每個像素區域的體積如下：

V＝a²×(T₀-T₁)

其中：V—單個像素區域體積、a—像素邊長、T₀—單個像素區域理論厚度、T₁—單個像素區域實際厚度。

7.根據權利要求6所述的一種基于數字射線的燃氣輪機葉片內部缺陷三維參數提取方法，其特征在于：所述缺陷區域的三維參數計算如下：

其中：V_all—缺陷區域總體積、n—缺陷區域像素總數、T_i0—缺陷區域第i個像素區域理論厚度、T_i1—缺陷區域第i個像素區域實際厚度。