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钛合金焊接结构缺陷检测与定位方法

张军辉  
【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。


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