航空发动机涡轮叶片裂纹红外热波无损检测研究

论文摘要

涡轮叶片是航空发动机的重要零件,因此对涡轮叶片的安全性要求十分严格。由于涡轮叶片不同于普通的材料,并且价格昂贵,所以在进行裂纹检测时,一般采用无损检测技术。由于传统检测方法不能满足涡轮叶片裂纹检测的精度要求和安全性要求,因此本文采用红外热波无损检测技术完成航空发动机涡轮叶片裂纹的检测。本文对红外热波无损检测系统中的硬件和应用软件进行了设计和改进,包括对热波激励源和激励方式的确定,以及对配套控制盒的设计和开发;本文重点对系统应用软件进行了改进,主要体现在对图像处理算法的研究和改进。在红外热图像预处理环节中,引入了一种采用基于赋时矩阵和粗集不可分辨性关系的PCNN图像增强算法对图像进行增强。在裂纹图像边缘检测环节中,本文提出了基于重心法改进的水平划线法亚像素提取方法,该算法可确定裂纹边缘像素点坐标,实现对裂纹边缘的重绘。本文对以下两个方面进行了改进和创新:(1)提出一种新型图像增强算法,即基于赋时矩阵和粗集不可分辨性的PCNN红外图像增强算法对红外热像仪采集的图像进行图像增强,通过算法的改进实现红外图像增强和去噪的目的,噪声图像对比度得到有效增强,噪声在很大程度上得到抑制,图像质量得到有效改善;(2)对裂纹图像进行边缘检测时引入亚像素定位方法,提出了基于重心法改进的水平划线法亚像素提取方法,使裂纹图像的精度达到亚像素级,实现了对裂纹图像的重绘。试验结果表明,检测系统能够实现对试件的热波激励、红外图像采集和图像处理,实现了涡轮叶片裂纹的精确定位,完成了设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 红外热波无损检测原理
• 2.1 红外辐射原理
• 2.2 红外热成像原理
• 2.3 红外热波无损检测原理
• 2.4 本章小结
• 第三章 红外热波无损检测系统总体方案
• 3.1 系统硬件总体设计
• 3.2 系统应用软件总体设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 红外热波图像预处理
• 4.1 图像增强处理
• 4.2 图像滤波处理
• 4.3 图像锐化处理
• 4.4 本章小结
• 第五章 裂纹图像的边缘检测
• 5.1 图像的边缘检测方法
• 5.2 裂纹图像边缘亚像素定位
• 5.3 本章小结
• 第六章 裂纹检测实例及分析
• 6.1 涡轮叶片裂纹检测实验
• 6.2 红外热波图像处理结果及分析
• 6.3 本章小结
• 结论
• 1.全文工作总结
• 2.今后工作展望
• 致谢
• 参考文献