基于磁光成像的焊缝缺陷检测研究

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铁磁性材料的加工是当代工业的基础,已广泛应用于冶金能源、自动化、机械汽车、铁路、桥梁、石油化工等领域,因此,铁磁性材料相关设备的检测对于现代工业的发展具有十分重要的意义。在铁磁性材料焊接过程中及投入工作前后,不可避免的会发生故障或老化,其中焊缝处最易产生缺陷和损伤。当前主流的无损检测技术运用到铁磁性工件焊缝缺陷检测时,存在信号之间相关性较弱,分辨率较差,抗干扰能力差的问题,对焊缝缺陷的检测效果较差。磁光成像无损检测技术可以通过将磁场信息转换为光度信息,实现缺陷的可视化检测,其检测的分辨率高,单幅图像像素点间相关性强,可以应用到铁磁性工件的无损检测中,对铁磁性工件焊缝检测也具有较强的适用性。本文在磁光检测技术对于铁磁性工件焊缝的应用难点出发,通过对焊缝缺陷漏磁场特征、基于磁光图像特征的焊缝缺陷识别方法、磁光图像序列的增强处理等方面的研究,开展关于铁磁性工件,尤其是其焊缝缺陷的检测研究,主要研究点及创新点如下:(1)首先就磁光成像检测原理出发,通过对铁磁性工件焊缝工况的分析,讨论磁光成像检测应用到铁磁性工件焊缝可能出现的问题。基于有限元分析方法,对铁磁性工件焊缝建立仿真模型,并讨论实际铁磁性工件的磁光检测中会遇到的实际情况对其漏磁场分布的影响。(2)基于磁光检测原理,设计了磁光成像检测系统平台结构,为了获得更高质量、缺陷信息更丰富的磁光图像,根据磁光检测原理讨论了铁磁性工件磁光检测系统各部分参数,并且对各部分组成结构进行了优化,最后完成了磁光成像检测系统平台的安装搭建。然后根据磁光图像的像素点灰度值变化趋势与缺陷所产生的漏磁场空间分布特征之间的关系,提出了一种基于缺陷极值区域特征的滑动窗口检测方法,可有效抑制磁光图像中因亮度分布不均,薄膜干涉等引起的干扰,最后有效的完成了各条件下磁光图像缺陷的识别。(3)根据铁磁性工件磁光探测器在实际检测时运动特点,设计并搭建了磁光动态检测系统平台。并针对磁光图像序列提出了基于主成分分析的磁光图像序列重构和增强的方法。最后基于实际检测中主要是提取异常帧这一问题,提出了另一个维度的主成分降维分析方法,并通过缺陷极值区域检测方法顺利完成缺陷检测。
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