本文選題：金屬鋁板 + 表面缺陷　； 參考：《西華大學》2017年碩士論文

【摘要】：隨著社會發(fā)展,金屬薄板被廣泛地應用于各個工程領域當中。金屬薄板在使用過程中,因材料本身的缺陷,或一些由金屬薄板制造而成的構(gòu)件和設備在使用過程中產(chǎn)生的缺陷,都會造成一定的安全隱患,甚至引發(fā)災難性后果。因此對金屬板進行缺陷探傷是非常重要的環(huán)節(jié),它對于安全生產(chǎn)的意義重大。蘭姆波在無損檢測技術(shù)領域中具有快速高效的特點,非常適合用來對大面積薄板狀結(jié)構(gòu)進行無損檢測。而計算機層析成像技術(shù)更是早已被廣泛的應用于醫(yī)學領域當中。本文的主要研究工作是將超聲波無損檢測技術(shù)與計算機層析成像技術(shù)相結(jié)合,用于有限元仿真中鋁板表面缺陷的檢測識別,最后通過數(shù)字圖像處理的相關技術(shù)對得到的鋁板超聲層析成像進行分割和平滑處理,并運用信息熵和區(qū)域一致性參數(shù)來對圖像處理結(jié)果進行定量評價。本文的主要研究內(nèi)容如下:通過廣泛查閱國內(nèi)外文獻資料,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。詳細地介紹了計算機層析成像技術(shù)和文中圖像分割所涉及的相關基礎理論,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、遺傳算法等,為有限元仿真中超聲激勵信號走時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,通過加載五周期漢寧窗口正弦信號來模擬蘭姆波在鋁板中的傳播,提取走時數(shù)據(jù)。用MATLAB編寫扇形束卷積濾波反投影算法程序,將走時數(shù)據(jù)代入算法中對鋁板模型進行重建成像,取得了較好的成像效果,板中的缺陷信息清晰可見。最后對鋁板成像運用全局閾值分割、PCNN分割、GA改進PCNN分割這三種不同的圖像分割方法進行圖像處理,并使用信息熵和區(qū)域一致性參數(shù)這兩個定量評價標準對圖像處理結(jié)果進行分析和評價。研究結(jié)果表明本文使用的方法能夠有效的檢測出金屬鋁板模型中缺陷的位置、形狀等,也通過對信息熵和區(qū)域一致性參數(shù)這兩個定量評價標準進行數(shù)值計算證實了全局閾值分割、PCNN分割、GA改進PCNN分割三種方法的分割效果依次增強,為金屬鋁板超聲層析成像無損檢測在實驗環(huán)境下的進一步研究奠定了良好的基礎。
[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.
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG115.28;TP391.41

【參考文獻】

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本文編號：1940162