X射線的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

..PAGEPAGE11/11X射線的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)一前言無(wú)損檢測(cè)方法是利用聲、光、電、熱、磁及射線等與被測(cè)物質(zhì)的相互作用,在不破壞和損傷被測(cè)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性能的前提下,檢形狀和位置。強(qiáng)型光學(xué)檢測(cè)法、滲透檢測(cè)法﹑聲發(fā)射檢測(cè)法,以及本文介紹的xX射線無(wú)損探傷是工業(yè)無(wú)損檢測(cè)的主要方法之一,是保證焊接質(zhì)量的重要技術(shù),其檢測(cè)結(jié)果己作為焊縫缺陷分析和質(zhì)量評(píng)定的重X中常用的方法。X縫中缺陷真實(shí)信息,但是,該方法具有操作過(guò)程復(fù)雜、運(yùn)行成本高、結(jié)果不易存放且查詢(xún)攜帶不方便等缺點(diǎn)。由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展,一種新型的X"X線工業(yè)電視"已應(yīng)運(yùn)而生,并開(kāi)始應(yīng)用到焊縫質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè)當(dāng)XCCDX像,這樣不僅可以節(jié)省大量的X射線膠片,而且還可以在線實(shí)時(shí)XX身存在幾個(gè)不可避免的缺點(diǎn),如主觀標(biāo)準(zhǔn)不一致、勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢測(cè)效率低等等。xX收,圖像增強(qiáng)器把不可見(jiàn)的X射線檢測(cè)信息轉(zhuǎn)換為可視圖像,并被CCD的性質(zhì)而言,可視圖像是模擬量,它不能被計(jì)算機(jī)所識(shí)別,如果要CCD卡當(dāng)中,并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像,再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理后,在顯示器屏幕上顯示出材料內(nèi)部缺陷的性質(zhì)、大小和位置等信息,再按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行等級(jí)評(píng)定,從而達(dá)到焊縫焊接質(zhì)量的檢測(cè)和分析。二X1系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成:信號(hào)轉(zhuǎn)換部分、圖像處理部分及缺陷位置的獲取與傳輸部分。1XCCDx射線到可見(jiàn)光的信息載體轉(zhuǎn)換以及可見(jiàn)光到可視圖像的光電轉(zhuǎn)換。螺旋鋼管首先被放置到傳送車(chē)上,傳送車(chē)在承載螺旋鋼管前CCD,CCDXXX鏡反射到CCD,CCD模擬數(shù)據(jù)>,完成光電轉(zhuǎn)換,并將探傷圖像送入圖像處理部分。在信號(hào)轉(zhuǎn)換部分中,CCD攝像機(jī)將攝取到的探傷圖像以幀的形式送入圖像處理部分的視頻采集卡當(dāng)中,同時(shí)在圖像處理部分中的監(jiān)在焊縫區(qū)域中存在氣孔、夾渣或未焊透等缺陷時(shí),由于與背景區(qū)域<焊縫區(qū)域>相比較,缺陷區(qū)域透過(guò)的X射線較多,所以在監(jiān)視器<工業(yè)電視>上顯示的探傷圖像中就會(huì)形成一個(gè)亮點(diǎn)或者一條亮線,圖像處理部分也正是利用這個(gè)特點(diǎn)來(lái)檢測(cè)每一幀探傷圖像中是否存在缺陷的。圖像處理部分中主要包括監(jiān)視器<工業(yè)電視>,視頻采集卡,計(jì)算CCD的探傷圖像數(shù)據(jù)<模擬數(shù)據(jù)>首先被送入監(jiān)視器,并在監(jiān)視器上實(shí)時(shí)顯示,同時(shí)該探傷圖像數(shù)據(jù)被輸入到視頻采集卡當(dāng)中,經(jīng)過(guò)視傷圖像同樣以幀的形式送入到計(jì)算機(jī)當(dāng)中,在計(jì)算機(jī)中通過(guò)下述基于模糊識(shí)別準(zhǔn)則的模糊缺陷檢測(cè)算法來(lái)檢測(cè)每一幀探傷圖像中是否存在缺陷<本文將在后續(xù)詳細(xì)介紹該模糊缺陷檢測(cè)算法>,并在計(jì)算機(jī)顯示器上實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果,同時(shí)將檢測(cè)結(jié)果存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器當(dāng)中,以備后續(xù)的查找和驗(yàn)證。AT89C2051器、Max232ADAM4520統(tǒng)利用AT89C2051單片機(jī)并通過(guò)日本歐姆龍公司生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào),通過(guò)脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)來(lái)一記錄傳送車(chē)的位移信號(hào),再通過(guò)串行通信接口將位移信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,從而確定缺陷的位置信息。三缺陷檢測(cè)流程X的自動(dòng)檢測(cè)與識(shí)別部分是系統(tǒng)的核心部分,該部分的程序流程可分為如下幾個(gè)步驟:l>程序初始化:完成程序開(kāi)始運(yùn)行時(shí),一些變量的定義和賦值以及視頻采集卡的初始化工作;2X3>圖像預(yù)處理和獲取位置信息:完成一些必要的圖像預(yù)處理運(yùn)算,從而保證模糊缺陷檢測(cè)算法的有效檢測(cè);獲取螺旋鋼管前進(jìn)的位置信息,以保證計(jì)算缺陷位置信息時(shí)使用:4>檢測(cè)缺陷:應(yīng)用模糊缺陷檢測(cè)算法,檢測(cè)當(dāng)前X射線探傷圖像中是否有缺陷存在,并在探傷圖像中標(biāo)記檢測(cè)到的缺陷;5>缺陷的識(shí)別:計(jì)算缺陷的一些基本信息,如:大小、個(gè)數(shù)和位置等信息,并按照一定的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)檢測(cè)到的缺陷進(jìn)行統(tǒng)一的識(shí)別和判定;6>缺陷是否超標(biāo):判斷缺陷是否超出標(biāo)準(zhǔn),如果超出標(biāo)準(zhǔn),則發(fā)送噴標(biāo)信號(hào),在螺旋鋼管上標(biāo)記超出標(biāo)準(zhǔn)的缺陷;如果沒(méi)有缺陷超出標(biāo)準(zhǔn),則程序返回到初始狀態(tài),準(zhǔn)備下一幀X射線探傷圖像的采集、檢測(cè)與識(shí)別。缺陷自動(dòng)檢測(cè)與識(shí)別部分的程序流程框圖如圖2所示。圖三缺陷檢測(cè)流程圖四缺陷檢測(cè)算法原理若在焊縫區(qū)域中存在氣孔、夾渣以及未焊透等缺陷時(shí),因?yàn)槿毕軽X量較少,所以在探傷圖像中,缺陷區(qū)域就會(huì)形成一個(gè)亮點(diǎn)或者一條亮線。這樣在視覺(jué)上就可以根據(jù)探傷圖像中,某一個(gè)區(qū)域是否比其周?chē)尘皡^(qū)域更加明亮來(lái)判斷該區(qū)域是否是缺陷區(qū)域,而從圖像處理的角度來(lái)看,可以根據(jù)探傷圖像中像素灰度值的大小來(lái)判斷一個(gè)區(qū)域是否是缺陷區(qū)域。首先從人類(lèi)視覺(jué)的角度出發(fā),觀察一下缺陷檢測(cè)人員是如何判斷一個(gè)區(qū)域是否是缺陷區(qū)域。如果一個(gè)區(qū)域比周?chē)尘皡^(qū)域明亮,檢測(cè)人員會(huì)認(rèn)為這個(gè)區(qū)域可能是缺陷區(qū)域,隨著耐區(qū)域亮度差的繼續(xù)加大,檢測(cè)人員會(huì)一認(rèn)為這個(gè)區(qū)域是缺陷區(qū)域的可能性較大,甚至認(rèn)為這個(gè)區(qū)域一定是缺陷區(qū)域。反之,如果一個(gè)區(qū)域與周?chē)尘皡^(qū)域的亮度差不多,那么檢測(cè)人員就會(huì)認(rèn)為這個(gè)區(qū)域不是缺"亮度代或者說(shuō)是"明亮程度",不僅僅是指區(qū)域中像素的灰度平度值變化的劇烈程度>有關(guān)。也就是說(shuō)僅僅有著較高的灰度平均值還不夠,或者說(shuō)還不足以使缺陷檢測(cè)人員確信這個(gè)區(qū)域就是缺陷區(qū)域。舉一個(gè)特殊的例子,如果一個(gè)區(qū)域內(nèi)有幾個(gè)灰度值極大的點(diǎn)<實(shí)際上就是幾個(gè)惡性的隨機(jī)噪聲>,它們?nèi)匀粫?huì)使整個(gè)區(qū)域的背景區(qū)域,而并非是缺陷區(qū)域。所以人類(lèi)視覺(jué)中的"亮度"指的著較低的空間方差特性,也就是說(shuō),看起來(lái)還要"亮"得比較"均勻"。X要比噪聲區(qū)域的空間方差特性低<區(qū)域的灰度值變化程度小>;而當(dāng)缺陷區(qū)域和噪聲區(qū)域呈現(xiàn)相同的空間方差特性時(shí),缺陷區(qū)域的采用的模糊缺陷檢測(cè)算法中,對(duì)于具有相同空間對(duì)比度特性的區(qū)陷區(qū)域,其模糊隸屬度的值就越高,反之就越低;而對(duì)于具有相同在本文采用的模糊缺陷檢測(cè)算法中,一個(gè)重要的參數(shù)是空間對(duì)比其反映的可能是缺陷區(qū)域內(nèi)部之間的空間對(duì)比度特性,并不是所希望得到的缺陷區(qū)域與周?chē)尘皡^(qū)域的空間對(duì)比度特性;另一方面,當(dāng)檢測(cè)區(qū)域與比較區(qū)域之間的距離過(guò)大又會(huì)失去缺陷區(qū)域與"周?chē)?背景區(qū)域比較的意義,距離越大,兩個(gè)區(qū)域之間的相關(guān)性就越小,空間對(duì)比度特性的意義也就越小。所以檢測(cè)區(qū)域與比較確反映出缺陷區(qū)域與其周?chē)尘皡^(qū)域之間的對(duì)比度特性,又要能跳出較大的缺陷區(qū)域,防止缺陷區(qū)域內(nèi)部之間的空間對(duì)比度的比4,D,E,d它們之間的距離。在程序?qū)崿F(xiàn)方面上,本文在遠(yuǎn)區(qū)域和近區(qū)域各選取了一個(gè)比較區(qū)域,將遠(yuǎn)、近兩個(gè)比較區(qū)域計(jì)算出來(lái)的灰度平定程度上就可以減少上述現(xiàn)象的發(fā)生。4距離對(duì)檢測(cè)效果的影響XCCD攝像機(jī)攝取,并由視頻采集卡數(shù)字化,再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理之后,將結(jié)果保存在計(jì)算機(jī)的硬盤(pán)中?；叶葓D像256768x576射線探傷系統(tǒng)的成像質(zhì)量不盡相同,同時(shí)不同直徑鋼管的成像XX射線探傷圖像的質(zhì)量主要可以分為兩大類(lèi):大噪聲情況和小噪聲相反,小噪聲時(shí)探傷圖像的成像質(zhì)量比較好,噪聲較小,這時(shí)就可以將檢測(cè)區(qū)域的大小適當(dāng)縮小。缺陷信息的獲取缺陷尺寸測(cè)量對(duì)于每一幀包含缺陷的探傷圖像來(lái)說(shuō),系統(tǒng)需要知道其中缺陷的個(gè)數(shù)、缺陷的尺寸以及缺陷的位置信息,從而可以按照一定的標(biāo)算得到缺陷個(gè)數(shù)、尺寸以及位置信息。該方法簡(jiǎn)單而且有效,只像素的個(gè)數(shù)<黑點(diǎn)像素是前述模糊缺陷檢測(cè)算法檢測(cè)出來(lái)的缺陷5X1以及黑點(diǎn)像素個(gè)數(shù)的最高值y,就可以確定缺陷的寬度、高度以及缺陷在屏幕上的位移。它們是:XrX1缺陷的高度:Y;缺陷在屏幕上的位移:

XrX1。2為了確保缺陷尺寸計(jì)算的準(zhǔn)確性,將缺陷的寬度與高度平均,進(jìn)XrX1Y而可以得到缺陷的尺寸為25灰度累積示意圖缺陷位置的獲取每一幀探傷圖像中缺陷的位置信息、由兩部分組成。一部分是缺間的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的直接算術(shù)相加,本文后續(xù)將介紹一個(gè)特定的"換算關(guān)系",通過(guò)這個(gè)特定的"換算關(guān)系"之后,兩個(gè)距離相加X(jué)r X1通過(guò)上述缺陷個(gè)數(shù)與尺寸測(cè)量的方法直接獲得,即,而傳21000脈沖信號(hào),而其旋轉(zhuǎn)一周所對(duì)應(yīng)的前進(jìn)距離是0.5米,也就是旋0.5就可以將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào),再通過(guò)單片機(jī)和串信通信接口就可以將傳送車(chē)前進(jìn)的距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)教絺到y(tǒng)程序中,以便探傷系統(tǒng)計(jì)算缺陷位置信息時(shí)使用。討論與改進(jìn)綜上所述,這個(gè)系統(tǒng)能夠較準(zhǔn)確的識(shí)別出圓形的氣孔、夾渣型缺時(shí)對(duì)于超標(biāo)缺陷自動(dòng)進(jìn)行聲音報(bào)警和噴標(biāo)標(biāo)記,實(shí)現(xiàn)缺陷檢測(cè)與動(dòng)態(tài)缺陷自動(dòng)檢測(cè)方面還存在如下幾個(gè)不足之處:1>X靈敏度不高,這樣就給這類(lèi)缺陷的檢測(cè)帶來(lái)了一定