本文選題：金屬鋁板 + 表面缺陷��； 參考：《西華大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著社會(huì)發(fā)展,金屬薄板被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工程領(lǐng)域當(dāng)中。金屬薄板在使用過(guò)程中,因材料本身的缺陷,或一些由金屬薄板制造而成的構(gòu)件和設(shè)備在使用過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷,都會(huì)造成一定的安全隱患,甚至引發(fā)災(zāi)難性后果。因此對(duì)金屬板進(jìn)行缺陷探傷是非常重要的環(huán)節(jié),它對(duì)于安全生產(chǎn)的意義重大。蘭姆波在無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域中具有快速高效的特點(diǎn),非常適合用來(lái)對(duì)大面積薄板狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。而計(jì)算機(jī)層析成像技術(shù)更是早已被廣泛的應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中。本文的主要研究工作是將超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與計(jì)算機(jī)層析成像技術(shù)相結(jié)合,用于有限元仿真中鋁板表面缺陷的檢測(cè)識(shí)別,最后通過(guò)數(shù)字圖像處理的相關(guān)技術(shù)對(duì)得到的鋁板超聲層析成像進(jìn)行分割和平滑處理,并運(yùn)用信息熵和區(qū)域一致性參數(shù)來(lái)對(duì)圖像處理結(jié)果進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:通過(guò)廣泛查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料,了解了超聲蘭姆波在各向同性和各向異性材料中的傳播特性,由于本文的研究對(duì)象鋁板屬于各向同性材料,因此在文中只給出了超聲蘭姆波在各向同性材料中的頻散方程和頻散曲線。詳細(xì)地介紹了計(jì)算機(jī)層析成像技術(shù)和文中圖像分割所涉及的相關(guān)基礎(chǔ)理論,包括投影與反投影基本原理、中心切片定理、扇形束卷積濾波反投影算法、脈沖耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等,為有限元仿真中超聲激勵(lì)信號(hào)走時(shí)的提取和鋁板超聲層析成像及其圖像處理提供了理論依據(jù)。利用ABAQUS有限元軟件建立缺陷大小和位置不同的鋁板模型,通過(guò)加載五周期漢寧窗口正弦信號(hào)來(lái)模擬蘭姆波在鋁板中的傳播,提取走時(shí)數(shù)據(jù)。用MATLAB編寫扇形束卷積濾波反投影算法程序,將走時(shí)數(shù)據(jù)代入算法中對(duì)鋁板模型進(jìn)行重建成像,取得了較好的成像效果,板中的缺陷信息清晰可見。最后對(duì)鋁板成像運(yùn)用全局閾值分割、PCNN分割、GA改進(jìn)PCNN分割這三種不同的圖像分割方法進(jìn)行圖像處理,并使用信息熵和區(qū)域一致性參數(shù)這兩個(gè)定量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)圖像處理結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明本文使用的方法能夠有效的檢測(cè)出金屬鋁板模型中缺陷的位置、形狀等,也通過(guò)對(duì)信息熵和區(qū)域一致性參數(shù)這兩個(gè)定量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算證實(shí)了全局閾值分割、PCNN分割、GA改進(jìn)PCNN分割三種方法的分割效果依次增強(qiáng),為金屬鋁板超聲層析成像無(wú)損檢測(cè)在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的進(jìn)一步研究奠定了良好的基礎(chǔ)。
[Abstract]:With the development of the society, metal sheet is widely used in various engineering fields. In the process of using metal sheet, the defects of the material itself, or the defects produced in the use of the components and equipment made by the metal sheet, will cause certain hidden dangers and even disastrous consequences. Plate flaw detection is a very important link. It is of great significance for safety production. Lamb wave has the characteristics of rapid and efficient in the field of nondestructive testing technology. It is very suitable for nondestructive testing of large area thin plate structure, and computerized tomography has long been widely used in medical field. The main research work of this paper is to combine the ultrasonic nondestructive testing technology with the computer tomography technology for the detection and recognition of the surface defects of the aluminum plate in the finite element simulation. Finally, the ultrasonic tomography of the aluminum plate is segmented and smoothed by the related technology of digital image processing, and the information entropy and the region are used in the same area. The main contents of this paper are as follows: through extensive reference to domestic and foreign literature, the propagation characteristics of ultrasonic Lamb waves in isotropic and anisotropic materials are understood. Because aluminum plates in this paper belong to the same homosexual materials, only the ultrasonic orchids are given in this paper. The frequency dispersion equation and dispersion curve of MBO in isotropic materials are described in detail. The basic theories related to computer tomography and image segmentation are described in detail, including the basic principle of projection and back projection, central slice theorem, fan beam convolution filter back projection, pulse coupling neural network, genetic algorithm and so on. In the finite element simulation, the extraction of ultrasonic excitation signal and the ultrasonic tomography of aluminum plate and the image processing provide the theoretical basis. Using the ABAQUS finite element software to establish the aluminum plate model with different defect size and position, by loading the sinusoidal signal of the five period Hanning window to simulate the propagation of lamb wave in the aluminum plate and extracting the travel time data. M ATLAB writes the backprojection algorithm program of fan beam convolution filter, and reconstructs the aluminum plate model in the travel time data algorithm, and achieves better imaging results. The defect information in the plate is clearly visible. Finally, three different image segmentation methods are applied to the aluminum plate imaging using global threshold segmentation, PCNN segmentation, and GA to PCNN segmentation. The image processing results are analyzed and evaluated using the two quantitative evaluation criteria of information entropy and regional consistency parameters. The results show that the method used in this paper can effectively detect the position and shape of defects in the metal aluminum plate model, and also through the two quantifications of information entropy and regional consistency parameters. The value calculation of the evaluation standard confirms that the three methods of global threshold segmentation, PCNN segmentation and GA improved PCNN segmentation are enhanced in turn. It lays a good foundation for further research on the nondestructive detection of ultrasonic tomography of metal aluminum plates in the experimental environment.
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG115.28;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1940162