枪管类零件X射线探伤检测系统研究

论文摘要

随着兵器行业、航天工业的快速发展,对军工产品的可靠性和安全性的要求越来越高,对试件内部缺陷的无损检测提出了更高的要求。产品内可能存在的裂纹等缺陷是现代军工产品的严重隐患,枪管是枪支中重要的部件,在子弹发射过程中,枪管承受巨大的压力,所以这类零件对材料的要求非常高,通过X射线检测技术检测枪管类零件内部的裂纹、气孔、夹渣等缺陷,对于保证枪管产品质量、降低劳动强度、延长使用寿命等方面有着重要的作用。本文介绍了X射线检测技术的种类,包括X射线胶片照相、X射线实时成像(Direct Radiography,即DR)、工业CT(Industrial Computer Tomography)、CR(Computed Radiography)技术和康普顿散射成像检测技术,并总结了国内外X射线检测技术的发展及研究现状,提出了一种适用于枪管类零件生产流水线上的X射线自动检测系统。论文研究了检测系统的运行原理,建立了枪管类零件X射线探伤检测系统。通过对几种X射线探伤实时检测方式的比较分析,首先确定了系统的检测方案采用直接数字射线成像(DR)方式,然后根据直接数字射线成像的特点及枪管类零件的检测要求,选用成像系统元器件,分析了检测系统对成像质量的影响,并验算选择成像系统元器件总体性能满足检测要求。提出了三种检测台机构总体方案,即传送带方式、回转台方式和C形臂方式,并详细分析了每个方案中各部件的位置及运动关系,指出各种方式在X射线检测中的优缺点,最终确定本系统采用回转台方式。根据检测台总体方案,用模块化思想进行了机械结构的设计,检测台由射线发射功能模块、射线接收功能模块和工件工作台模块组成,对每个模块的关键部件进行了研究和设计。针对枪管类零件,编写图像处理软件,并采用实验模型对该软件图像处理性能进行评测,对图像处理软件得到的评测结论与模拟件实际情况相比较,评价该系统的图像处理性能。本文通过对枪管类零件基于X射线探伤检测系统研究,致力于开发此类零件检测台及图像数据处理、分析系统,为实际生产中批量在线无损检测枪管质量提供了一种有效解决方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 X 射线检测系统的概述
• 1.1.2 X 射线检测技术的种类
• 1.2 数字化X 射线检测技术在国内外发展的现状
• 1.2.1 数字射线透照技术现状
• 1.2.2 X 射线底片数字化处理现状
• 1.3 论文研究的内容和意义
• 1.3.1 论文研究的内容
• 1.3.2 论文研究的意义
• 2 枪管类零件X 射线探伤检测系统总体设计
• 2.1 系统总体方案
• 2.1.1 检测方案确定
• 2.1.2 系统组成
• 2.2 系统检测元器件选择
• 2.2.1 X 射线源装置
• 2.2.2 图像成像系统
• 2.3 检测系统对成像质量的影响
• 2.3.1 X 射线源对成像质量的影响
• 2.3.2 图像成像系统对成像质量的影响
• 2.4 系统灵敏度估算
• 2.4.1 最佳放大倍数
• 2.4.2 系统灵敏度
• 2.5 检测系统检测台总体设计
• 2.6 本章小结
• 3 枪管类零件X 射线探伤检测系统检测台结构设计
• 3.1 工件检测工作台模块设计
• 3.1.1 工作原理
• 3.1.2 工件夹具的设计
• 3.1.3 圆形工作台的设计
• 3.1.4 分度器
• 3.2 X 射线发射功能模块的设计
• 3.2.1 工作原理
• 3.2.2 竖直运动系统
• 3.2.3 水平运动系统
• 3.3 X 射线接收功能模块的设计
• 3.4 本章小结
• 4 数字图像处理与识别
• 4.1 图像预处理
• 4.1.1 图像工件区域提取
• 4.1.2 图像噪声去除
• 4.1.3 图像对比度增强
• 4.2 图像边缘提取
• 4.2.1 Canny 算子的基本原理
• 4.2.2 自适应双阈值Canny 算子
• 4.3 缺陷跟踪
• 4.3.1 缺陷跟踪的算法设计
• 4.3.2 多缺陷跟踪程序实现
• 4.4 缺陷识别
• 4.4.1 缺陷类型及特征描述
• 4.4.2 缺陷的自动识别
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录