[发明专利]基于区域分割探测的燃气轮机叶片缺陷提取与分析方法

说明书

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，具体涉及基于区域分割探测的燃气轮机叶片缺陷提取与分析方法。

背景技术

燃气轮机是一种以连续流动的燃料-空气混合气体作为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械。燃气轮机是21世纪乃至更长时期内能源高效转换与洁净利用系统的核心动力装备。目前，我国在燃气轮机等大型动力装备的制造上，自主创新能力弱、对外依存度高。因此，开展这一领域的研究工作，对突破相关技术瓶颈问题、打破发达国家的技术封锁有着重大而深远的战略意义，与国民经济的发展息息相关。

燃气轮机透平高温叶片作为燃气轮机的重要组成部分，选用镍基高温合金材料，采用精密铸造的方法实现复杂翼型面的制造，会产生诸如裂纹、缩孔等内部缺陷，会直接影响叶片的服役强度以及使用寿命，进而直接影响整个燃气轮机的运行平稳性及其使用寿命。传统的燃气轮机透平叶片检测是利用射线胶片照相的方法，具有直观可靠等优点，因而广泛应用于工业生产中并在质量控制方面发挥着重要作用。但是，这种方法存在工作量大、运行成本高、检测过程复杂以及评判结果存在一定的主观性等不足。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供基于区域分割探测的燃气轮机叶片缺陷提取与分析方法，可以实现对叶片内部缺陷的快速、自动提取与分析。

基于区域分割探测的燃气轮机叶片缺陷提取与分析方法，包括以下步骤：

1)按照叶片的尺寸大小、厚度曲率变化，利用铅丝将叶片分成两个以上的区域，利用数字射线设备(DR)对燃气轮机叶片进行分区内部探伤，对探伤得到的图像以白色铅丝为特征进行图像拼接，得到包含有铅丝的叶片整体灰度图像A；

2)将铅丝移动，避开首次分区时铅丝所在的位置，做二次分区，同样的将叶片分成同步骤1)相同数目的区域，利用数字射线对燃气轮机叶片进行分区内部探伤，对探伤得到的图像以白色铅丝为特征进行图像拼接，得到包含有铅丝的叶片整体灰度图像B；

3)将图像A与图像B以叶片整体共同边缘特征为基准，进行图像融合得到整体不含铅丝的X射线灰度原图像；

4)对X射线灰度原图像进行预处理，得到叶片的X射线检测图像；

5)对X射线检测图像进行处理得到缺陷突出的二值化图像，在二值化图像上建立两维坐标系，对存在的内部缺陷进行定位分析；

6)计算二值化图像中缺陷的周长像素总数以及面积像素总数，通过换算得到实际的缺陷尺寸，对存在的内部缺陷进行定量分析，通过对缺陷提取相关的特征——长短轴比(缺陷区域的长轴、短轴之比)、周长面积比，基于所提取的特征对缺陷进行分类，从而实现对叶片内部缺陷的定性分析。

所述的步骤1)图像A获得的具体步骤为：

1.1)利用X光机对叶片的第Ⅰ分区按照第Ⅰ分区的曝光参数(包括电流、电压、曝光时间)进行6次探伤，得到6幅第Ⅰ分区的X射线检测原图像；

1.2)通过控制旋转载物台将叶片旋转角度，控制XYZ导轨运动将X光机以及DDA探测器移动，使得X射线源的中心点正对着叶片第Ⅲ分区的中心点，对叶片的第Ⅲ分区按照第Ⅲ分区的曝光参数进行6次探伤，得到6幅第Ⅲ分区的X射线检测原图像；

1.3)同样的操作，得到第Ⅴ、Ⅵ、Ⅳ、Ⅱ分区的X射线检测原图像；

1.4)对每一分区得到的6幅原图像作6次平均消除随机噪声影响；

1.5)对1.4)处理后得到的图像提取白色铅丝有关的特征点，根据式公式(1)计算得到图像两两之间相对的平移旋转变换坐标，实现图像配准，即：

假设相邻两幅图像之间共同点分别为(x₁₁,y₁₁)、(x₁₂,y₁₂)、(x₂₁,y₂₁)、(x₂₂,y₂₂)由下列变换公式(1)即可求得变换参数cosθ、sinθ、t_x、t_y，

1.6)基于配准后的结果对6幅图像进行拼接处理，根据式(2)-式(6)确定拼接后图像的大小：其中w₁、h₁、w₂、h₂为待拼接两幅图像的宽度、高度；

x_min＝min(A_a+b(1,:)0)(3)