基于ICT的锻件内部缺陷三维重建研究

摘要

工业锻件是工业生产中的设备核心零部件，工件在生产过程会产生空洞、裂缝等缺陷，影响工业设备质量，因此对工业锻件的内部缺陷进行精确检测，得到其内部缺陷的三维形状、空间位置、空间尺寸、变形梯度等信息，以便科学、准确地判定缺陷的种类、等级以及工业设备能否服役，就具有很高的研究价值。近年来，无损检测技术日益发展，ICT技术逐渐应用于无损检测，成为无损检测技术的重要发展方向。ICT技术得到的断层图像尚不能得到工件缺陷的三维信息，因此为进一步分析锻件缺陷，需要对断层图像的三维重建进行研究。
　　本文针对传统三维重建算法模型精度低、重建时间长、重建边界受缺陷轮廓条件限制等问题，对断层图像三维重建技术进行了研究，主要包括断层轮廓匹配技术、三角剖分技术、光线投射技术以及实体转化技术。论文的主要有如下内容：
　　（1）针对现有表面重建算法的相邻图像轮廓对应误差较大问题，采用基于形心匹配与椭圆拟和的方法，根据每个轮廓的形心确定出相邻轮廓的初步对应关系，根据椭圆拟合后得到的相似性参数进行相邻轮廓的匹配，以提高三维重建模型的精度。
　　（2）针对现有算法在多边形轮廓在分叉处难以正确拼接的问题，提出基于Delaunay三角剖分的顶点添加与去除的方法，对轮廓进行顶点选取并在分叉处添加顶点来进行三角剖分，实验结果表明通过该方法得到的三维模型更加精确。
　　（3）针对光线投射算法计算量大、效率较低的问题，对光线投射算法进行优化，通过关键采样点推算出其他采样点在空间中的坐标，减少整体的计算量，以提高算法效率。
　　（4）针对三角网格表面模型转化为实体模型较为困难的问题，通过ANSYS的参数化编程语言将表面模型转化为实体模型。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究意义

1.2国内外研究现状

1.3 本课题的研究方法

1.4 本文研究内容

第2章 图像的预处理

2.1图像增强

2.2基于阈值分割与小波分解的轮廓提取

2.3图像的轮廓跟踪

2.4 本章小结

第3章 锻件缺陷的拓扑关系重建

3.1锻件缺陷轮廓的特点

3.2建立空间数据结构

3.3拓扑关系重建

3.4本章小结

第4章 相邻轮廓的三角剖分

4.1 Voronoi图与Delaunay三角

4.2 相邻轮廓的三角划分

4.3 算法精确性的评价

4.4 本章小结

第5章 体绘制算法优化及表面模型的实体转化

5.1 体绘制算法的选取

5.2 三维模型的几何定义

5.3 实体模型构建技术

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研项目与主要成果

致谢