脱粘检测

脱粘检测 篇1

1 检测原理及方法

采用超声波进行检测时,需要实现声能从探头向工件的传递。按照超声波的耦合方式,可以分为直接接触式和液浸式[3]。由于系统检测对象为圆筒状试件,直接接触法对试件外形尺寸要求较高,通用性较差,且容易对探头造成磨损,不便于自动检测的实现。本系统选用通用性强、超声波的发射和接收都较为稳定,且易于实现自动化检测的液浸式超声耦合方法,如图1所示。

根据上述超声波检测原理设计检测方案,选取脱粘情况已知的试件比较检测效果,选用超声探头的频率为2.5 MHz。整个检测系统包括:工控一体化工作站作为整个系统的控制核心;动力及驱动部分的功能是控制超声探头的轴向移动及试件的圆周旋转,试件的圆周旋转通过变频电机带动主动支撑轮转动实现,轴向移动由伺服电机带动丝杠螺母实现;超声波模块由超声波发射卡和超声波传感器组成,发射卡根据数据采集间隔发射超声波信号,超声波传感器接收回波信号,并将信号传输到工控机进行数据处理;得到缺陷的位置和面积信息。

超声探头选用聚焦探头,探头与试件之间通过流动喷水耦合。探头发射超声波入水后,在水与包覆层、包覆层与推进剂界面都有超声波返回,当包覆层与推进剂界面发生脱粘时,该界面处的回波比粘贴时的能量大,基于这一原理可以根据该界面回波的幅值判定检测处是否脱粘。检测时的超声回波信号如图2所示。

2 检测结果及数据处理

系统的检测对象为非金属材质,圆柱体试件,脱粘部分有凸起状,总长度为280 mm,圆柱体直径为90 mm包覆层厚度为4 mm,如图3所示。检测时需要采集轴向方向和圆周方向的数据,轴向方向上每间隔3 mm采集一个数据点,采用步进控制;圆周方向上每周采集94个数据,每点表示3 mm间隔,采用编码器控制。

检测系统按照设置的扫描方式对试件整体扫描后,对每个扫描点区间的能量进行累加并对量化为0~255范围内的灰度值进行处理,由于检测过程中夹杂的噪声类似高斯白噪声,密度大、波动范围广,对图像上所有像素点的灰度值都有影响,因此必须滤除此类干扰。数据处理主要包含:(1)消除图像高斯白噪声的干扰;(2)对图像二值化处理,直观显示包覆层缺陷分布情况。

2.1 去噪

超声信号去噪方法主要有频域滤波和空域滤波两种[4]。频域滤波是通过对图像傅里叶变换选取频域滤波器进行滤波,这种方法对周期性强的噪声信号效果明显;空域滤波则是在时域范围内对图像进行处理,可分为线性滤波和非线性滤波,其中非线性滤波中的中值滤波对脉冲干扰和图像扫描更为有效,实现匀速速度较快,因此本文选用空域滤波。

中值滤波的原理是以数据图像或数字序列中一点的值代替该点邻域中各点值的中值。中值的定义如下:

对一组数x1,x2,…,xn,将这n个数按值的大小顺序排列为:xi1≤xi2≤…≤xin,则:

其中,y称为序列x1,x2,…,xn的中值。把一个点的特定长度或形状的邻域称作窗口。窗口形状的选择和尺寸对滤波效果影响最大,本文选用3×3方向窗口,滤波前后的效果如图4所示。

2.2 二值化

二值化的目的是对缺陷分布情况有更直观的了解。二值化过程中最关键的是阈值的选取。常用的二值化的方法有全局阈值化和局部阈值化[5],全局阈值化实现比较简单,但对那些图像中灰度变化复杂的情况很难得到理想的效果;而局部阈值化往往又过分夸大局部的效果,忽略整体情况。综合以上情况,本文采用改进全局阈值化处理,对整幅图像求均值和方差,利用下述公式求取阈值:

其中,m为像素点的均值,s为方差,w1和w2为校正因子。利用这个阈值对每个分割图像进行二值化处理,从而得到整幅图像的二值化结果,如图5所示。

从图中可以看出共有4个区域的脱粘,缺陷位置及大小如表1所示。脱粘总面积达1 731 mm2,与实际脱粘情况吻合,表明该检测系统方案可行,性能可靠。

本文基于超声波的检测原理,针对火药柱包覆层与推进剂缺陷检测的特殊要求,设计了水浸式超声脉冲回波法缺陷检测系统。通过对制作人工缺陷的火药柱进行整体检测表明,本系统较为准确地计算出人工缺陷的位置及面积,同时该检测系统具有检测通用性好、检测过程高效、检测精度高等优点,可以缩短采样间距进一步提高检测精度。缺点是不适合厚度要求一致的壳体,对一些异形试件的检测还需要进一步研究。

摘要：为了能够准确检测出包覆层与推进剂的缺陷,针对药柱自身形状的特点,采用水浸式超声脉冲回波法,提取各部位的缺陷特征回波信号,并对其进行C扫描,获得了试件缺陷图像,并对图像去噪、二值化后得到缺陷的位置和面积信息。选取脱粘情况已知的试件与本系统检测情况进行比较,结果表明,本检测系统检测缺陷位置准确,且有很好的分辨率。

关键词：图像处理,缺陷检测,包覆层与推进剂,超声脉冲回波法

参考文献

[1]郑林,赵宏利,陈晓明,等.包覆层可靠性对高燃速火药燃速测试的影响及改进[J].火炸药学报,2007,30(3):59-61.

[2]韩明,苗长云.无损检测技术及应用研究[J].科学观察,2011(1):75-77.

[3]全朝红,陈程,龚术.超声脉冲回波在隧道衬砌结构完整性检测中的应用[J].工程地球物理学报.2010,2(7):197-200.

[4]樊森.发动机绝热层粘接质量自动检测系统研究[D].太原:中北大学,2010.

脱粘检测 篇2

文章描述了运用红外热波无损检测技术对固体火箭发动机试件绝热层脱粘进行检测的原理和实验过程.实验研究结果表明,该技术可对固体火箭发动机钢筒与绝热层之间的.脱粘作快速有效的检测.

作 者：蒋淑芳 郭兴旺 沈京玲 张存林 JIANG Shu-fang GUO Xing-wang SHEN Jing-ling ZHANG Cun-lin 作者单位：蒋淑芳,沈京玲,张存林,JIANG Shu-fang,SHEN Jing-ling,ZHANG Cun-lin(首都师范大学物理系,北京,100037)

郭兴旺,GUO Xing-wang(北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京,100083)