[發明專利]模型未知燃氣輪機葉片數字射線分區透照方向的優化方法

有效

• 申請號: 201810254256.3
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108229080B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 李兵;李章兵;陳磊;周浩;李應飛;魏翔
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種模型未知燃氣輪機葉片數字射線分區透照方向的優化方法，對平板探測器進行透照，確定平板探測器的灰度線性響應區間，對葉片各個分區從不同角度進行透照，繪制葉片各個分區灰度最低值與角度變化的關系曲線確定各個分區最優透照方向，將各個分區變換后的透照圖像拼接得到葉片的透照圖像，對各個分區重疊區域圖像進行處理，采用近似算法計算出跨分區缺陷重疊體積，將從各個分區獲得的缺陷體積之和減去重疊區域的缺陷體積，即得到葉片缺陷真實體積大小，實現透照方向的優化處理。本發明提高了對細小缺陷的檢出效率，避免了復雜家具的設計，降低了檢測成本，且通用性高，為缺陷的定位、定性和定量分析奠定了基礎。

技術領域

本發明屬于工業射線無損檢測技術領域，具體涉及一種模型未知燃氣輪機葉片數字射線分區透照方向的優化方法。

背景技術

燃氣輪機是一種以連續流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉，從而將燃料的能量轉變為有用功的旋轉葉輪式動力機械，在各個領域應用廣泛。燃氣輪機葉片通常采用精密鑄造的方法制造，并且在工作過程中需要與高溫高壓高速的氣體介質相互作用，故其在制造和服役階段，都有可能產生諸如縮孔、縮松、裂紋、夾雜等各種形式的缺陷。這些缺陷將嚴重影響燃氣輪機整機的工作性能、使用壽命以及運行的安全可靠性。因此，研究燃氣輪機葉片缺陷的檢測技術，及時準確地發現缺陷，對整個燃氣輪機組的正常工作具有非常重要的意義。

由于燃氣輪機葉片屬于復雜自由曲面類零件，且制作材料通常為鎳基高溫合金材料，故通常采用射線對其進行無損檢測。

工業CT(Computed Tomography)技術能夠清晰直觀準確的顯示缺陷的尺寸大小和形狀，但是設備和測試費用過于高昂，一支葉片檢測成本約30萬左右，且檢測效率低，。工業照相檢測雖然具有成像分辨率高、靈敏度高、直觀可靠等優點，但是在檢測過程中需要消耗大量的膠片和處理藥品等，成本較高，且由于需要處理膠片，測試效率較低。

DR(Digital Radiography)技術指在計算機控制下直接進行數字化X射線成像的技術，即采用數字射線平板探測器把工件的X射線信息轉化為數字信號，并由計算機重建圖像及進行一系列的圖像后處理的技術。DR技術在分辨率上已經接近照相檢測，且透照成本低，檢測效率高，可以數字化存儲，故采用DR技術進行檢測。由于葉片尺寸較大且厚度分布不均，所以需要對葉片進行分區，傳統的透照方法對所有分區從同一方向進行透照，然后對透照圖像進行拼接。對透照方向沒有明確的要求，隨意性較大，且從同一方向透照，無法達到每個分區透照方向的最優化。基于上述問題，本發明公開了一種模型未知的燃氣輪機葉片數字射線分區透照方向優化方法，選擇出各個分區最優的透照方向。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種模型未知燃氣輪機葉片數字射線分區透照方向的優化方法。

本發明采用以下技術方案：

模型未知燃氣輪機葉片數字射線分區透照方向的優化方法，對平板探測器進行透照，確定平板探測器的灰度線性響應區間，采用鉛絲對葉片進行分區，對葉片各個分區從不同角度進行透照，繪制葉片各個分區灰度最低值與角度變化的關系曲線確定各個分區最優透照方向，將各個分區變換后的透照圖像拼接得到葉片的透照圖像，對各個分區重疊區域圖像進行處理，根據缺陷灰度與缺陷厚度關系曲線確定缺陷體積，采用近似算法計算出跨分區缺陷重疊體積，將從各個分區獲得的缺陷體積之和減去重疊區域的缺陷體積，即得到葉片缺陷真實體積大小，實現透照方向的優化處理。

具體的，改變管電壓從最低值至最高值，對平板探測器進行透照，根據各個電壓下所獲得的透照圖像的平均灰度值，繪制出平均灰度值與電壓平方的關系曲線，根據平均灰度值與電壓平方關系曲線的線性區域確定平板探測器的線性響應區間所對應的灰度范圍。

進一步的，根據平板探測器的輸出灰度值與輸入的射線強度成線性關系確定平板探測器的輸出灰度值與管電壓的平方成線性關系，距離X射線管焦點距離F處的射線強度I_F計算如下：