專利名稱：：通過x射線底片分析鋁合金焊接質量的方法
技術領域：
：本發明涉及一種分析鋁合金焊接質量的方法，尤其涉及一種通過X射線底片，用電腦軟件來分析鋁合金焊接質量的方法。
背景技術：
：焊接技術作為制造業的重要分支之一，其焊后檢驗技術作為產品與客戶之間最后一道保障工序，其關鍵作用是不容置疑的。焊后檢驗技術取決于焊后無損檢測技術。無損檢測對焊接及相關技術的發展起著十分重要的支持作用。常用的無損檢測方法包括超聲檢測(UltrasonicTechnology,UT)、射線檢測(Radiogr即hyTechnology,RT)、滲透檢測(PenetrateTechnology,PT)、磁粉檢測(MagneticTechnology,MT)、渦流檢測(EddyTesting,ET)、聲發射檢測(AcousticEmissionTechnology,AE)六大檢測技術，另外還有很多其他很多檢測技術應用在一些特殊的檢測需求中。其中射線檢測技術以其高靈敏度和高信息量，成本低、直觀可靠及適于保存周期長等優點，多年來一直廣泛應用于航天制造業中。然而，通常的X射線焊縫底片的評定要求有專業評片人員迸行評判，是一項具有較大勞動強度的腦體力勞動。且其評判過程受到檢測人員的綜合技能、工藝知識、實踐經驗以及對專業標準理解和掌握能力的制約，結果直接受到檢測者主觀因素的影響。因此國內外諸多專家、學者均致力于開發能幫助專業檢測者評片的計算機輔助系統，使評片過程信息化、評片結果趨于規范和一致。對于底片焊縫的缺陷提取、識別的研究，前人進行了相當廣泛而深入的研究，但由于該項技術的綜合性及評片知識的復雜性，目前還沒有一套成熟的自動評片軟件系統應用于工業化實踐中。
發明內容本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種通過x射線底片，用電腦軟件來分析鋁合金焊接質量的方法。這種方法減少了對操作人員經驗的依賴和人為因素的干擾，實現了對鋁合金焊縫x射線底片的計算機輔助評定。為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案本發明對X射線底片的處理、分析步驟如下(1)通過掃描儀對X射線底片進行數字化掃描，并將掃描到的數字化圖像傳輸到計算機；(2)通過計算機對掃描到的數字化圖像進行管理；(3)對上述數字化圖像進行預處理；(4)通過電腦軟件進行焊縫提取、缺陷邊緣提取和特征參數提取；(5)對焊接缺陷進行分類與評定，并生成最終評定結果；(6)報告生成與打印。作為本發明的優選方案，所述通過電腦軟件進行焊縫提取、缺陷邊緣提取和特征參數提取的過程，其方法如下(1)依次對數字化圖像上的缺陷進行掃描若是裂紋、未熔合和未焊透，則將其標定為對應缺陷類型后退出程序，若是氣孔、夾鎢和夾雜，則進入分布狀況判斷程序；(2)當掃描出第一個氣孔、夾鎢或夾雜時，在此缺陷右邊焊縫長度方向區域內，依次對區域內其他缺陷進行性質和位置的相關性判斷；(3)若此缺陷后面相鄰的三個及以上的缺陷與其同類，則在此缺陷最左邊點起沿焊縫長度方向100mm評定區域內，進行缺陷分布類別判斷；(4)按上述方法對所有缺陷逐個進行掃描分析，完成數字化圖像上的所有缺陷的整合分析。所述缺陷分布類別判斷的方法為首先，判別缺陷是否是屬于鏈狀缺陷群，即判斷此缺陷重心是否所屬缺陷群中最大缺陷長軸的縱坐標投影區，若屬于投影區內，可能為鏈狀或分散狀，若不在投影區則可能為聚集狀或分散狀；對可能為鏈狀或分散狀的缺陷，進一步判斷其與其他缺陷的相關度，若其相鄰缺陷間距小于最大缺陷尺寸的兩倍，則其為鏈狀區域缺陷群，若其相鄰缺陷間距大于最大缺陷尺寸的兩倍，則屬于分散狀區域;對可能為分散狀與聚集狀的缺陷，首先判斷此缺陷群中重心不在最大長軸y投影區的缺陷是否超過三個，若超過三個，進行此缺陷與其他缺陷相關度的判斷，若其與其他缺陷的間距大于最大缺陷的兩倍，則為分散狀，否則為聚集狀，若沒有超過三個則判為分散狀缺陷。所述對焊接缺陷進行分類與評定，并生成最終評定結果的過程，其方法如下(1)根據分散狀評定子程序、鏈狀評定子程序、聚集狀評定子程序分別對上述各種對應的缺陷進行評定；(2)根據缺陷綜合評定程序對上述所有缺陷進行綜合評定。所述分散狀評定子程序根據以下標準進行評定焊件厚度s(mm)單個缺陷(mm);的尺寸F大于相鄰缺陷間的間距(mm)不小于在任取100mm長度焊縫內單個缺陷的累計面積(mn^不大于<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>在上表中，兩個或兩個以上的單個氣孔、夾鎢和夾雜，如果其間距小于規定的最小間距，且其面積之和不大于允許的單個缺陷的面積，則可合成為一個單個缺陷；所述鏈狀評定子程序根據以下標準進行評定:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>所述聚集狀評定子程序根據以下標準進行評定:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>所述缺陷綜合評定程序根據以下標準進行評定:鏈內單個缺陷的尺鏈內單個缺陷間的在任取100mm長度焊縫內呈鏈鏈狀缺陷分布的長<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>作為本發明的進一步改進，在所述對焊接缺陷進行分類與評定，并生成最終評定結果的過程中，結合樣片參照與標準瀏覽文件、幫助文檔進行分析。為了使操作人員方便查詢相關標準和對比參考樣片中缺陷特征，本發明將相關標準規范和樣片集成為可查詢的文件，在評定過程的任一步驟中，操作人員都可以隨時查看、參考相關文件和樣片。作為一個友好的軟件系統，本發明同樣也設計了友好而生動的幫助文檔模塊，實時提供用戶所進行的前面操作信息和系統的運行信息。幫助文檔非常簡單、明了，使得評定過程更加方便。本發明的有益效果在于由于本發明的整個分析過程自動化程度很高，人為因素很少，而且分析軟件的相關數據都是經過嚴格考核的精準數據，所以本發明既簡單、快捷、節省時間和人力，又能準確、客觀地分析鋁合金的焊接質量，減少了對操作人員經驗的依賴和人為因素的干擾，實現了x射線底片缺陷自動評定和焊縫質量的自動綜合評定。圖1是本發明的總體分析過程方框圖；圖2是本發明中對焊點缺陷進行提取、分析、評定的工作流程圖；圖3是本發明中的缺陷整合與綜合評定的具體過程流程圖；圖4是缺陷分布類別評定子程序的工作流程圖。具體實施方式下面結合附圖對本發明作具體描述在本發明中，軟件系統是支持多文檔、多視圖的結構；是開放的、可擴展的。系統支持底片掃描、存儲、分析、管理、評定和報告打印等全面的工業X射線底片分析處理功能。本系統界面友好，操作方便，采用用戶熟悉的WINDOWS系統界面風格。如圖1所示，本發明對X射線底片的處理、分析步驟如下(1)底片數字化掃描模塊，根據國際TWAIN標準和協議實現了圖像輸入設備即掃描儀與本系統軟件的通信。在操作中可直接進行底片掃描，調用所選掃描儀掃描程序進行掃描參數設置。掃描完后的底片圖像可直接顯示在本系統客戶區內，也可直接存儲在計算機硬盤中。(2)底片數字化圖像管理模塊，底片的存儲和管理是無損檢測的一個重要的課題。我們充分考慮了工業X底片數字化圖像存儲和管理的需要，建立了數字化圖像管理子系統。可以高質量進行掃描底片、底片數字化圖像存儲、建立了底片圖像的自動分類和查找、添加底片數字化圖像文件信息等多項實用功能。(3)底片預處理工具模塊，在進行底片評定和管理中，需要一些底片顯示和變換的工具。系統不但提供圖像的無失真放大、縮小、全屏顯示、平移、拷貝、粘貼等基本處理功能外，還專門提供了數字化圖像灰度變換、直方圖查看和圖像像素信息顯示工具條等。(4)焊縫及缺陷特征參數提取模塊，此模塊提供了進行焊縫提取、缺陷邊緣提取和特征參數提取的功能,是系統最為關鍵的模塊之一。在此，用戶可以手工進行缺陷的提取、修改和剔除；同時，可以查看提取的每個缺陷的特征參數和缺陷的提取示意圖，實現了友好的人機界面和互動性。(5)缺陷分類與評定模塊，此模塊是實現缺陷定性和定量以至于最終評定結果的關鍵。在進行自動分類和評定模塊時，需要用戶參與填寫底片焊縫的焊接工藝參數、射線透照工藝參數、工件的基本厚度信息和其他相關的信息。充分考慮了底片評定過程的模糊性和工藝相關性，其主要功能是采用模糊推理與神經網絡來實現的。(6)報告生成與打印模塊，底片自動評定后，需要出具文件性報告，作為對底片評定結果和相關文件的一個書面報告。本系統實現了底片報告的自動設計、調整和打印。在上述第(5)的處理過程中，還加入了樣片參照與標準瀏覽模塊和幫助模塊。為了使操作人員方便查詢相關標準和對比參考樣片中缺陷特征，本發明將相關標準規范和樣片集成為可查詢的文件，在評定過程的任一步驟中，操作人員都可以隨時査看、參考相關文件和樣片。作為一個友好的軟件系統，本發明同樣也設計了友好而生動的幫助文檔模塊，實時提供用戶所進行的前面操作信息和系統的運行信息。幫助文檔非常簡單、明了，使得評定過程更加方便。結合圖2和圖3，所述通過電腦軟件進行焊縫提取、缺陷邊緣提取和特征參數提取的過程，即圖2中的缺陷整合分析，其方法如下(1)依次對數字化圖像上的缺陷進行掃描若是裂紋、未熔合和未焊透，則將其標定為對應缺陷類型后退出程序，若是氣孔、夾鎢和夾雜，則進入分布狀況判斷程序；(2)當掃描出第一個氣孔、夾鎢或夾雜時，在此缺陷右邊焊縫長度方向區域內，依次對區域內其他缺陷進行性質和位置的相關性判斷；(3)若此缺陷后面相鄰的三個及以上的缺陷與其同類，則在此缺陷最左邊點起沿焊縫長度方向100mm評定區域內，進行缺陷分布類別判斷；(4)按上述方法對所有缺陷逐個進行掃描分析，完成數字化圖像上的所有缺陷的整合分析。如圖4所示，所述缺陷分布類別判斷的方法為首先，判別缺陷是否是屬于鏈狀缺陷群，即判斷此缺陷重心是否所屬缺陷群中最大缺陷長軸的縱坐標投影區，若屬于投影區內，可能為鏈狀或分散狀，若不在投影區則可能為聚集狀或分散狀；對可能為鏈狀或分散狀的缺陷，進一步判斷其與其他缺陷的相關度，若其相鄰缺陷間距小于最大缺陷尺寸的兩倍，則其為鏈狀區域缺陷群，若其相鄰缺陷間距大于最大缺陷尺寸的兩倍，則屬于分散狀區域；對可能為分散狀與聚集狀的缺陷，首先判斷此缺陷群中重心不在最大長軸y投影區的缺陷是否超過三個，若超過三個，進行此缺陷與其他缺陷相關度的判斷，若其與其他缺陷的間距大于最大缺陷的兩倍，則為分散狀，否則為聚集狀，若沒有超過三個則判為分散狀缺陷。結合圖2和圖3，所述對焊接缺陷進行分類與評定，并生成最終評定結果的過程，即圖2中的缺陷綜合評定，其方法如下(1)根據分散狀評定子程序、鏈狀評定子程序、聚集狀評定子程序分別對上述各種對應的缺陷進行評定；(2)根據缺陷綜合評定程序對上述所有缺陷進行綜合評定。圖2中的缺陷綜合評定所涉及的各子程序，分別根據以下的判斷標準進行判斷-所述分散狀評定子程序根據以下標準進行評定<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>在上表中，兩個或兩個以上的單個氣孔、夾鎢和夾雜，如果其間距小于規定的最小間距，且其面積之和不大于允許的單個缺陷的面積，則可合成為一個單個缺陷；所述鏈狀評定子程序根據以下標準進行評定:<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>所述聚集狀評定子程序根據以下標準進行評定:<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>所述缺陷綜合評定程序根據以下標準進行評定:<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>在上述各表格中，缺陷的尺寸是指缺陷的最大尺寸，缺陷之間的間距為兩個缺陷邊緣上相距最近的兩點的距離，以下各表中要求與此相同。權利要求1、一種通過X射線底片分析鋁合金焊接質量的方法，其特征在于對X射線底片的處理、分析步驟如下(1)通過掃描儀對X射線底片進行數字化掃描，并將掃描到的數字化圖像傳輸到計算機；(2)通過計算機對掃描到的數字化圖像進行管理；(3)對上述數字化圖像進行預處理；(4)通過電腦軟件進行焊縫提取、缺陷邊緣提取和特征參數提取；(5)對焊接缺陷進行分類與評定，并生成最終評定結果；(6)報告生成與打印。2、根據權利要求1所述的通過X射線底片分析鋁合金焊接質量的方法，其特征在于所述通過電腦軟件進行焊縫提取、缺陷邊緣提取和特征參數提取的過程，其方法如下(1)依次對數字化圖像上的缺陷進行掃描若是裂紋、未熔合和未焊透，則將其標定為對應缺陷類型后退出程序，若是氣孔、夾鴿和夾雜，則進入分布狀況判斷程序；(2)當掃描出第一個氣孔、夾鎢或夾雜時，在此缺陷右邊焊縫長度方向區域內，依次對區域內其他缺陷進行性質和位置的相關性判斷；(3)若此缺陷后面相鄰的三個及以上的缺陷與其同類，則在此缺陷最左邊點起沿焊縫長度方向100mm評定區域內，進行缺陷分布類別判斷；(4)按上述方法對所有缺陷逐個進行掃描分析，完成數字化圖像上的所有缺陷的整合分析。3、根據權利要求2所述的通過X射線底片分析鋁合金焊接質量的方法，其特征在于所述缺陷分布類別判斷的方法為首先，判別缺陷是否是屬于鏈狀缺陷群，即判斷此缺陷重心是否所屬缺陷群中最大缺陷長軸的縱坐標投影區，若屬于投影區內，可能為鏈狀或分散狀，若不在投影區則可能為聚集狀或分散狀；對可能為鏈狀或分散狀的缺陷，進一步判斷其與其他缺陷的相關度，若其相鄰缺陷間距小于最大缺陷尺寸的兩倍，則其為鏈狀區域缺陷群，若其相鄰缺陷間距大于最大缺陷尺寸的兩倍，則屬于分散狀區域；對可能為分散狀與聚集狀的缺陷，首先判斷此缺陷群中重心不在最大長軸y投影區的缺陷是否超過三個，若超過三個，進行此缺陷與其他缺陷相關度的判斷，若其與其他缺陷的間距大于最大缺陷的兩倍，則為分散狀，否則為聚集狀，若沒有超過三個則判為分散狀缺陷。4、根據權利要求1所述的通過X射線底片分析鋁合金焊接質量的方法，其特征在于所述對焊接缺陷進行分類與評定，并生成最終評定結果的過程，其方法如下(1)根據分散狀評定子程序、鏈狀評定子程序、聚集狀評定子程序分別對上述各種對應的缺陷進行評定；(2)根據缺陷綜合評定程序對上述所有缺陷進行綜合評定。5、根據權利要求4所述的通過X射線底片分析鋁合金焊接質量的方法，其特征在于(1)所述分散狀評定子程序根據以下標準進行評定<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>在上表中，兩個或兩個以上的單個氣孔、夾鴇和夾雜，如果其間距小于規定的最小間距，且其面積之和不大于允許的單個缺陷的面積，則可合成為一個單個缺陷；(2)所述鏈狀評定子程序根據以下標準進行評定:<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>(4)所述缺陷綜合評定程序根據以下標準進行評定-<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>6、根據權利要求1或4所述的通過X射線底片分析鋁合金焊接質量的方法，其特征在于在所述對焊接缺陷進行分類與評定，并生成最終評定結果的過程中，結合樣片參照與標準瀏覽文件、幫助文檔進行分析。全文摘要本發明公開了一種通過X射線底片分析鋁合金焊接質量的方法。本發明對X射線底片的處理、分析步驟如下(1)通過掃描儀對X射線底片進行數字化掃描，并將掃描到的數字化圖像傳輸到計算機；(2)通過計算機對掃描到的數字化圖像進行管理；(3)對上述數字化圖像進行預處理；(4)通過電腦軟件進行焊縫提取、缺陷邊緣提取和特征參數提取；(5)對焊接缺陷進行分類與評定，并生成最終評定結果；(6)報告生成與打印。本發明既簡單、快捷、節省時間和人力，又能準確、客觀地分析鋁合金的焊接質量，減少了對操作人員經驗的依賴和人為因素的干擾，實現了X射線底片缺陷自動評定和焊縫質量的自動綜合評定。文檔編號G01N23/04GK101118225SQ20071004970公開日2008年2月6日申請日期2007年8月9日優先權日2007年8月9日發明者任順奎,周貴強,夏旭新,張萬春,榮王,立蔣,賀愛國申請人:中國航天科技集團公司長征機械廠
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