[发明专利]模型未知燃气轮机叶片数字射线分区透照方向的优化方法

说明书

本发明公开了一种模型未知燃气轮机叶片数字射线分区透照方向的优化方法，对平板探测器进行透照，确定平板探测器的灰度线性响应区间，对叶片各个分区从不同角度进行透照，绘制叶片各个分区灰度最低值与角度变化的关系曲线确定各个分区最优透照方向，将各个分区变换后的透照图像拼接得到叶片的透照图像，对各个分区重叠区域图像进行处理，采用近似算法计算出跨分区缺陷重叠体积，将从各个分区获得的缺陷体积之和减去重叠区域的缺陷体积，即得到叶片缺陷真实体积大小，实现透照方向的优化处理。本发明提高了对细小缺陷的检出效率，避免了复杂家具的设计，降低了检测成本，且通用性高，为缺陷的定位、定性和定量分析奠定了基础。

技术领域

本发明属于工业射线无损检测技术领域，具体涉及一种模型未知燃气轮机叶片数字射线分区透照方向的优化方法。

背景技术

燃气轮机是一种以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，从而将燃料的能量转变为有用功的旋转叶轮式动力机械，在各个领域应用广泛。燃气轮机叶片通常采用精密铸造的方法制造，并且在工作过程中需要与高温高压高速的气体介质相互作用，故其在制造和服役阶段，都有可能产生诸如缩孔、缩松、裂纹、夹杂等各种形式的缺陷。这些缺陷将严重影响燃气轮机整机的工作性能、使用寿命以及运行的安全可靠性。因此，研究燃气轮机叶片缺陷的检测技术，及时准确地发现缺陷，对整个燃气轮机组的正常工作具有非常重要的意义。

由于燃气轮机叶片属于复杂自由曲面类零件，且制作材料通常为镍基高温合金材料，故通常采用射线对其进行无损检测。

工业CT(Computed Tomography)技术能够清晰直观准确的显示缺陷的尺寸大小和形状，但是设备和测试费用过于高昂，一支叶片检测成本约30万左右，且检测效率低，。工业照相检测虽然具有成像分辨率高、灵敏度高、直观可靠等优点，但是在检测过程中需要消耗大量的胶片和处理药品等，成本较高，且由于需要处理胶片，测试效率较低。

DR(Digital Radiography)技术指在计算机控制下直接进行数字化X射线成像的技术，即采用数字射线平板探测器把工件的X射线信息转化为数字信号，并由计算机重建图像及进行一系列的图像后处理的技术。DR技术在分辨率上已经接近照相检测，且透照成本低，检测效率高，可以数字化存储，故采用DR技术进行检测。由于叶片尺寸较大且厚度分布不均，所以需要对叶片进行分区，传统的透照方法对所有分区从同一方向进行透照，然后对透照图像进行拼接。对透照方向没有明确的要求，随意性较大，且从同一方向透照，无法达到每个分区透照方向的最优化。基于上述问题，本发明公开了一种模型未知的燃气轮机叶片数字射线分区透照方向优化方法，选择出各个分区最优的透照方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种模型未知燃气轮机叶片数字射线分区透照方向的优化方法。

本发明采用以下技术方案：

模型未知燃气轮机叶片数字射线分区透照方向的优化方法，对平板探测器进行透照，确定平板探测器的灰度线性响应区间，采用铅丝对叶片进行分区，对叶片各个分区从不同角度进行透照，绘制叶片各个分区灰度最低值与角度变化的关系曲线确定各个分区最优透照方向，将各个分区变换后的透照图像拼接得到叶片的透照图像，对各个分区重叠区域图像进行处理，根据缺陷灰度与缺陷厚度关系曲线确定缺陷体积，采用近似算法计算出跨分区缺陷重叠体积，将从各个分区获得的缺陷体积之和减去重叠区域的缺陷体积，即得到叶片缺陷真实体积大小，实现透照方向的优化处理。

具体的，改变管电压从最低值至最高值，对平板探测器进行透照，根据各个电压下所获得的透照图像的平均灰度值，绘制出平均灰度值与电压平方的关系曲线，根据平均灰度值与电压平方关系曲线的线性区域确定平板探测器的线性响应区间所对应的灰度范围。

进一步的，根据平板探测器的输出灰度值与输入的射线强度成线性关系确定平板探测器的输出灰度值与管电压的平方成线性关系，距离X射线管焦点距离F处的射线强度I_F计算如下：