螺旋焊管焊缝X射线实时数字成像系统研究

摘要

石油管线的建设是关系到国计民生的重大工程，实现螺旋焊管无损检测的高质量、高效率，保证焊管的安全使用，具有十分重要的意义。目前，国内针对螺旋焊管管端焊缝的检测仍主要采用胶片照相法，不但制约着焊管的生产效率，在图像成像质量、缺陷识别、存档等方面也存在其先天的不足。随着光电成像技术、计算机技术、图像处理技术的日趋成熟，X射线实时数字成像检测技术得到了巨大发展，其应用提高了工业自动化和检测智能化的程度，具有十分重要的实践意义。 本文针对螺旋焊管管端焊缝的检测，以线阵成像器为核心，研制了一套X射线实时数字成像系统。论文详细分析了线阵成像器的内部结构、工作原理；基于线阵成像器工作原理和检测要求，研制了一套扫描机械装置。扫描机械装置由三个步进电机驱动，具有六个自由度，能够实现整套装置的前后移动、旋转动力头的升降以及摇臂旋转动作；选用原德国Seifert公司MF2系列ERESCO 65MF2300KV便携式定向高频恒压大焦点X射线机作为射线源；控制系统采用计算机和PLC联合控制。PLC控制步进电机驱动，计算机控制检测速度和位置；根据实时数字成像系统的特点，以Virual C++为平台，编写了一套了系统成像软件。软件通过软件接口实现了对机械系统和图像采集的控制。系统采用纯软件的方式实现了图像的实时动态显示，采用直接显存操作技术(DirectDrow)解决了图像显示的抖动问题。软件的图像变换处理插件实现了空域变换、频域变换、点变换、图像增强、曝光处理、边缘提取、形态学处理等操作。探讨了缺陷的快速识别方法、针对焊缝图像的预处理算法、焊缝提取算法以及Roberts、Sobel、Prewitt、Krisch、高斯-拉普拉斯算子等边缘检测算子在边缘检测中的应用效果，总结出了一套缺陷快速识别的方法；借鉴医学图像存储的方法，结合X射线检测实际，研究了一套射线检测图像存储方法。 初步实验证明，螺旋焊管管端焊缝X射线实时数字成像系统各项指标达到了设计要求。系统分辨率达到4～5Lp/mm，灵敏度0.8～2％，图像动态范围4096：1。具有软件界面友好、操作简单、图像清晰无抖动、数字化存档等特点。减轻了检验员的劳动强度和缺陷的识别难度，提高了检测效率。系统实现了X射线无损检测的数字化，具有很大的应用前景。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1射线检测技术简介

1.1.1 X射线的产生及其性质

1.1.2 X射线检测的基本原理

1.1.3 X射线检测性能参数

1.1.4散射线对图像质量的影响

1.1.5射线透照厚度公式

1.2 X射线实时成像技术简介

1.3国内外实时成像技术发展及现状

1.4论文研究的背景、意义

1.5论文研究的主要内容

第二章硬件系统

2.1线阵成像器

2.1.1线阵成像器结构及原理

2.1.2线阵成像器性能指标

2.2 X射线机

2.3机械装置

2.3.1设备概述

2.3.2工作原理

2.4本章小结

第三章控制系统

3.1运动控制方案的选择

3.1.1运动控制方式选择

3.1.2运动控制系统类型选择

3.2控制系统

3.2.1控制原理

3.2.2步进电机选择

3.3控制软件

3.3.1控制程序结构

3.3.2软插件实现

3.4本章小结

第四章软件系统

4.1图像的实时动态显示

4.1.1实时成像技术方案

4.1.2图像实时动态显示

4.2图像变换、处理

4.2.1图像变换

4.2.2图象处理

4.3图像数据的存储

4.3.1图像的存储方法

4.3.2图像数据

4.3.3文本数据

4.4控制接口

4.4.1动态库基础

4.4.2技术选择

4.4.3实现方案

4.5本章小结

结论

参考文献

附录：致谢

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