基于智能检测系统的轮毂缺陷X光图像的分析与仿真

摘要

X光无损检测技术在目前的铸件生产中有着广泛的应用,尤其是在汽车制造行业。在轮毂质量问题不容忽视的情况下,轮毂铸件X光智能检测系统为厂家提供了一种快速且准确的检测手段。相对于人工检测,智能检测系统利用计算机对X光图像的辅助检测使检测结果更准确,速度更快,对缺陷的定性定量分析为产品质量评判提供了准则,从而避免了人为主观因素的影响。同时智能检测系统具有良好的数据管理与低辐射影响等方面的优势,因而成为无损检测研究的主要方向之一。 本文在轮毂铸件X光智能检测系统的课题中展开相关的研究,集中在轮毂缺陷方面的分析。主要内容包括： (1)提出利用凸包算法计算不规则缺陷的直径。一般来说轮毂缺陷的形状并不是标准的圆形,此时缺陷上相距最远的两个点的距离反映了缺陷在空间上的跨度,从另一个角度反映缺陷的严重程度,具有十分重要的参考价值,这里本文称这个跨度为缺陷的直径。结合缺陷直径的定义以及几何知识,本文提出了利用计算机几何学中的凸包算法来计算直径,相比于传统方法大大减少了计算量,而且计算更准确。 (2)研究了基于偏微分方程的扩散滤波技术在图像去噪中的应用。深入研究了扩散技术在图像去噪中的优异性,实现了结合时延调整和采用扩散张量的扩散算法,并对算法加入了最优迭代停止准则,能有效的去除背景复杂的图像以及纹理型图像中的噪声,同时保持图像的细节特征。将该算法应用到轮毂缺陷的智能检测系统,能更准确完备的检测出缺陷。 (3)提出了铸造缺陷X光图像的仿真方法。缺陷检测算法对自动无损检测系统最终给出的结果是否准确有重要意义,不论是系统的研制还是已经被用于实际生产中,软件性能的评估都是不可或缺的,由于实际的图像数据采集存储需要大量的时间和空间,在评估过程中使用模拟的X光图像不矢为一种简捷且有效的途径。本文通过对轮毂缺陷X光数字图像的研究分析,主要针对轮毂缺陷中常见的疏松缩孔进行模拟,所得到的模拟缺陷不仅接近真实缺陷,而且达到精度要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2无损检测技术概述

1.3课题对无损检测方法的选择

1.4轮毂缺陷的分类标准

1.5课题来源与论文的安排

1.6本章小结

第二章铸件X光智能检测系统

2.1概述

2.2系统的一般构成及各部分介绍

2.3硬件系统描述

2.4图像处理分析描述

2.4.1轮毂分区

2.4.2预处理

2.4.3缺陷提取

2.4.4缺陷统计分析与轮毂分类

2.4.5缺陷检测实验结果

2.5缺陷的直径统计算法

2.5.1凸包算法介绍

2.5.2 Graham扫描法描述

2.5.3凸包算法实现及直径测量实验结果

2.6本章小结

第三章基于偏微分方程的图像去噪

3.1图像去噪研究现状

3.1.1图像中的噪声

3.1.2图像中去噪方法概述

3.2偏微分方程图像去噪的国内外研究现状

3.2.1热方程扩散模型

3.2.2 P-M非线性扩散模型

3.2.3 You Yu-Li和Kaveh M.的四阶偏微分方程

3.2.4基于全变差(TV)正则化的模型

3.3本章小结

第四章基于时延和张量扩散方程的图像去噪

4.1概述

4.2基于时延和张量的扩散方程

4.2.1时延调整分析

4.2.2扩散张量分析

4.3最优迭代时间的选取

4.3.1传统的处理方法

4.3.2去相关最优停止准则

4.4算法实现和结果比较分析

4.4.1对一般图像的处理结果

4.4.2对轮毂缺X光图像的处理结果

4.5本章小结

第五章铸造缺陷图像的模拟

5.1引言

5.2铸件缺陷图像虚拟方法的国内外研究现状

5.2.1入侵类铸件缺陷模拟法

5.2.2非入侵型缺陷模拟法

5.3轮毂X光图像灰度分布规律研究

5.3.1轮毂X光图像小区域内灰度分布规律

5.3.2轮毂X光图像大范围内灰度分布规律

5.4缩孔疏松缺陷的X光数字图像特征

5.5衡量缺陷的参数和课题要求的虚拟缺陷效果

5.6本章小结

第六章铸造缺陷X光图像的仿真方法

6.1缩孔疏松缺陷的生成模型

6.1.1缺陷生成的总体流程

6.1.2通用缺陷模板的构建

6.2缩孔缺陷的生成算法

6.2.1缩孔模板的使用

6.2.2缩孔缺陷形状的形成

6.2.3基于插值缩放的缩孔大小确定

6.3疏松缺陷的生成算法

6.3.I疏松缺陷分散基像素的选取

6.3.2二值形态学膨胀的基本原理

6.3.3利用形态学膨胀分散基像素

6.3.4基于去边保形确定疏松缺陷密度

6.4实验结果

6.5本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致 谢