基于小波变换的透平叶片DR变能量成像研究.pdf
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1、SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能No.082023ENERGY SAVING TECHNOLOGY节能技术基于小波变换的透平叶片DR变能量成像研究陈乐上海市特种设备监督检验技术研究院摘要:平板探测器数字射线检测(DR)与传统胶片照相相比,具有更高的动态范围,但对于蒸汽、燃气轮机叶片等厚度变换大的工件,采用常规工艺成像质量较差。在获取系列管电压DR图像的基础之上,采用一定的图像融合手段可将图像中的有效结构信息提取出来并融合到一张图像上实施评定。采用小波变换算法,实现射线变能量图像的融合,成功把透平叶片不同电压下的DR图像有效融合。结果表明,运用了变能量成像的方法来改良对叶片的
2、DR数字射线检测,可以得到更加直观的图像,有效提升了透平叶片的检测效率。关键词:DR;透平叶片;变能量成像;图像融合DOI:10.13770/ki.issn2095-705x.2023.08.015Research on DR Variable Energy Imaging of TurbineBlades Based on Wavelet TransformCHEN LeShanghai Special Equipment Supervision and Inspection Technology Research InstituteAbstract:Compared with tradit
3、ional film photography,flat panel detector digital radiographic testing(DR)has a higher dynamic range,but for workpieces with large thickness changes such as steam andgas turbine blades,the imaging quality using conventional processes is poor.On the basis of obtaininga series of tube voltage DR imag
4、es,effective structural information in the images can be extracted andfused onto one image for evaluation using certain image fusion methods.By using wavelet transformalgorithm,the fusion of ray variable energy images was achieved,successfully fusing DR images of tur-收稿日期:2023-02-13基金项目:上海市特种设备监督检验技
5、术研究院科技项目(编号2022-03Y)作者简介:陈乐(1989-10-),男,硕士研究生,工程师,研究方向为特种设备安全与节能1162SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能No.082023SHANGHAI ENERGY SAVING2023年第 08 期SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能ENERGY SAVING TECHNOLOGY节能技术SHANGHAI ENERGY CONSERVATION上海节能SHANGHAI ENERGY CONSERVATION2018 年第 08 期 ENERGY SAVING TECHNOLOGY节能技术0 引言在能源动力
6、行业,蒸汽轮机、燃气轮机在能量转换过程中起着至关重要的作用,是名副其实的大国重器,而透平(涡轮)叶片又是这些核心装备中最精细、最重要的零件之一。它在极苛刻的条件下承受着高温、高压、离心力等一系列复杂因素作用,其力学性能、结构强度对蒸汽、燃气轮机的安全可靠性起决定性的影响。透平叶片在制造加工过程中容易产生裂纹、夹渣、折叠、缩孔等缺陷,无损检测是质量保证的有效途径。由于其非规则几何外形特征,在采用较高管电压射线检测时,较厚部分的细节信息能够清晰地分辨,较薄部分曝光过度,无法识别细节;管电压较低时,较薄的部分正常曝光,细节清晰,较厚部分则曝光不足,无法成像1。对于类似不等厚工件射线检测,目前常用厚度
7、补偿法、局部透照法等应对,但操作复杂检测效率低。本文提出基于平板探测器检测(DR)技术的变能量成像方法,利用基于小波变换的图像融合方法对采集到的不同管电压下的DR系列图像进行融合,有效实现对透平叶片的整体射线检测。1 变能量成像原理透平叶片形状复杂,在射线透照方向上的等效厚度差异比较大(如图1所示),对于动态范围有限的 X 射线平板探测器来说,单一能量的 X 射线成像技术无法对整个构件同时曝光成像2。采用一定步进值的管电压透照同一被检工件,在系列DR图像中,每张图像都有其成像显著清晰可见的区域。如果将系列图像中的清晰区域重叠在一起,就可以得到被检工件所有位置的结构信息。获得的数字图像中整个区域
8、均能获得较高检测灵敏度,且可于同一幅数字图像上评定、传输、调阅,实现高质高效检测。如何通过图像融合将系列图像中的清晰区域重叠在一起,是实现变能量成像的关键步骤。图1 透平叶片实物图2 图像融合图像融合技术是将超过两幅的图像通过一定的手段将它们的图像信息提取并总结在新的图像里,使新的图像有着更多的信息。对系列DR图像融合之后,图像与融合之前的任意一张图像相比,都会包含更多的信息量,图像灵敏度、分辨率质量更好,可以把单张图像中本来难以识别的缺陷识别出来。2.1 图像融合流程图像融合的流程可以分为:图像配准、图像预处理、图像融合三个阶段,见图2。bine blades under different
9、 voltages.The results show that the use of variable energy imaging methodto improve the DR digital ray detection of blades can obtain more intuitive images,effectively improvingthe detection efficiency of turbine blades.Key words:DR;Turbine Blades;Variable Energy Imaging;Image Fusion图2 图像融合的流程基于小波变换
10、的透平叶片DR变能量成像研究1163SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能No.082023ENERGY SAVING TECHNOLOGY节能技术图像配准是图像融合之前要做的最重要的工作,除非本来是用于图像融合的图像,否则都应该进行图像配准。顾名思义,图像匹配是将不同的图像叠加在一起,一般以一幅图像为基础图像,再将其他图像以特定的算法叠加至基础图像之上。配准的目的是让图像能够满足时间条件和空间条件的一致。实际操作中导致采集的图像时间空间不一致有很多原因,在数字射线检测中,比如,透照几何布置不同、成像装置和被检工件相对位置不同等,都会引起空间不一致,而DR在固定的透照条件下采集若
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