钛合金焊接结构缺陷检测与定位方法

摘要

本文的研究对象是航天飞行器上某钛合金构件，焊接方法采用激光焊。激光焊接钛合金时由于冷却速度快，很容易生成气孔等体积型缺陷，因此为了确保航天飞行器的安全，必须对该构件进行无损检测。基于这种背景，本文对钛合金复杂结构激光焊缝缺陷的检测和定位方法进行了研究。
　　针对钛合金复杂结构的特点，本文利用X射线实时成像系统，采用旋转视差法对其进行了检测。根据光栅对线灰度特征曲线的影响确定了对缺陷进行定位的特征点。针对检测过程中可能出现的工件倾斜现象，本课题利用矩不变特性对其倾斜角度进行了计算，并进行了校正。
　　结合线灰度特征曲线，在模拟背景的基础上，提出了基于曲线拟合的方法来确定定位特征点。根据工件结构和检测图像，建立了工件中缺陷埋藏深度和偏移量的数学模型，并推导出了相应的数学公式。为了提高检测效率和检测精度，本文针对对缺陷定位精度影响较大的投影距离设计了详细的算法，实现了投影距离的自动提取。为了检验缺陷定位的精度，本课题结合实际焊缝对计算结果进行了验证，并根据计算结果统计分析了缺陷分布的空间位置信息。
　　为了实现焊缝缺陷的批量检测，开发了基于Matlab和C++接口的焊接缺陷评价系统的封装程序。设计了人机交互的界面，在该界面中只需输入工件检测的图像名称和相关结构数据，通过调用相关的控件，就可以自动实现图像处理、缺陷定位。同时利用生成的焊接缺陷空间位置信息，通过封装焊接缺陷可视化系统程序，实现了焊缝中缺陷位置的可视化，该程序大大提高了检测效率和检测精度。

目录

钛合金焊接结构缺陷检测与定位方法

DEFECTS DETECTION AND LOCALIZATION OFTITANIUM ALLOY WELDMENT

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究的目的及意义

1.2 课题相关内容的研究现状

1.2.1 射线检测技术的发展概况

1.2.2 缺陷定位的研究现状

1.2.3 射线检测微小缺陷分割和提取研究现状

1.3 本文的主要工作

第2章 检测方案确定及倾角校正

2.1 X 射线实时成像系统

2.2 精密激光焊件结构

2.3 检测方案确定

2.4 线灰度特征分析及定位特征点选定

2.4.1 灰度特征分析

2.4.2 定位特征点选择

2.4.3 光栅对线灰度影响分析

2.5 倾斜角度计算及校正

2.5.1 矩特征理论基础

2.5.2 刚体的性质

2.5.3 基于矩不变特征计算图像倾斜角度

2.6 本章小结

第3章 缺陷空间定位

3.1 定位特征点的确定

3.1.1 线灰度与工件厚度关系

3.1.2 定位特征点确定

3.2 缺陷空间定位

3.2.1 缺陷空间定位数学模型建立

3.2.2 实际焊件中缺陷空间数据自动提取算法设计

3.2.3 实际焊件缺陷数据验证

3.2.4 实际焊件中缺陷空间位置数据分析

3.3 本章小结

第4章 基于Matlab 接口的软件开发

4.1 GUI 图形界面编程概述

4.1.1 GUI 基本概念

4.1.2 GUI 对象层次结构

4.2 基于Matlab-GUI 的缺陷自动提取及可视化封装

4.2.1 GUI 界面设计步骤

4.2.2 焊接缺陷评价系统

4.3 基于Matlab 与C++语言接口的二次开发

4.4 本章小结

结论

参考文献

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致谢