管子—管板接头射线数字成像检测技术研究

论文摘要

管子-管板接头是列管式换热器和列管式反应器的主要联接结构。长期以来,对其采用的检测方法一直是沿用传统的感光胶片成像,但是这带来胶片存储和环境污染的弊端,而射线数字成像技术彻底解决了这些问题。本文基于传统射线胶片成像原理,结合现代检测技术,设计了一套旋转扫描系统,实现了管子-管板接头的射线数字成像检测。本文创新点在于:设计一套控制系统用于带动线阵探测器围绕焊缝旋转扫描;建立旋转扫描图像重建的数学模型;编写相应的软件用于分析并处理焊缝图像。最终研制出实验样机,通过分辨力测试卡和像质计检测了系统的成像精度和质量,并对管子-管板接头试件进行扫描,分析其内部缺陷,取得了良好的预期效果。实验结果表明:系统分辨力达到5LP/mm（LP=LinePair,线对数）,图像质量达到和胶片相当的B级像质,验证了所选方案的可行性。论文的主要工作包括以下几个方面:1.根据管子-管板接头焊缝可能产生的缺陷种类及特点,参照成熟的胶片成像检测系统,对比分析现有的射线数字成像检测技术,确定线阵探测器旋转扫描焊缝并将采集数据传入计算机做后续处理的总体方案;2.为控制线阵探测器的精确运动,设计机械结构及运动控制系统。计算系统负载,选择合适的电机和细分驱动器以满足步距角和转矩要求;3.建立了旋转扫描图形重建的数学模型,采用平面拟合的算法实现了从极坐标系扫描图像到直角坐标系重建图像的映射。实验结果表明该模型保证了成像的准确性和可靠性要求。4.编写系统控制以及后处理软件,实现了图像的采集、处理、存档等操作,通过测量模块能够估算出缺陷尺寸及判断缺陷类型。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 常用的无损检测方法
• 1.1.2 管子-管板接头焊缝易产生的缺陷
• 1.1.3 射线胶片检测技术
• 1.1.4 射线数字成像检测技术
• 1.2 国内外相关研究状况
• 1.3 研究目的及其意义
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 系统成像原理及参数优化
• 2.1 射线的产生及特点
• 2.1.1 X射线的产生及特点
• 2.1.2 γ射线的产生及特点
• 2.2 射线与物质的相互作用
• 2.2.1 各种相互作用发生的相对几率
• 2.2.2 射线强度衰减规律
• 2.3 射线数字检测系统性能指标
• 2.3.1 空间分辨力
• 2.3.2 对比度灵敏度
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统总体方案设计
• 3.1 系统检测原理
• 3.2 系统总体设计
• 3.2.1 射线源
• 3.2.2 线阵探测器
• 3.2.3 旋转机构
• 3.2.4 电机控制系统
• 3.2.5 电机型号选定
• 3.3 本章小结
• 第四章 软件系统设计
• 4.1 模块详解
• 4.1.1 初始化
• 4.1.2 参数设置模块
• 4.1.3 PRNU校正模块
• 4.1.4 采集数据模块
• 4.1.5 截取关键区数据
• 4.1.6 图像重建模块
• 4.1.7 绘制图像模块
• 4.1.8 读取与保存文件模块
• 4.2 采集图像的处理
• 4.2.1 图像反色
• 4.2.2 灰度变换
• 4.2.3 灰度直方图
• 4.2.4 测量灰度及估算缺陷尺寸
• 4.2.5 剪切图像
• 4.2.6 中值滤波
• 4.2.7 帧叠加
• 4.3 本章小结
• 第五章 全文总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢