專利名稱：渦輪葉片ct檢測裝置及其檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種渦輪葉片裂紋檢測裝置和方法，特別涉及渦輪葉片CT檢測 裝置及其檢測方法。
背景技術：
渦輪葉片檢測在航空航天和船舶工業(yè)等行業(yè)是比較重要的維護程序，關系 到安全運行，是避免出現(xiàn)安全事故的重要手段。
現(xiàn)有技術中，基于工業(yè)CT的裂紋檢測方法主要有四類，第一類是根據(jù)CT的 物理原理，得到試件密度損傷與體應變的關系，得到裂紋寬度的普適性計算公 式，但是此方法沒有把裂紋分割出來，沒有得到裂紋的形態(tài)，不能確定裂紋的 準確位置；第二類是超聲波探測技術的裂紋檢測，根據(jù)發(fā)射超聲波后收到的回 波信號來獲知缺陷的位置及當量大小等信息，此方法檢測不到正好與超聲波發(fā) 射方向平行的裂紋且測量精度較低；第三類是根據(jù)差影法和模板匹配來檢測缺 陷，此方法要有標準的模板圖像作為前提；第四類是基于傳統(tǒng)邊緣檢測和圖像 分割的裂紋檢測方法，使用此方法得到的邊緣比較模糊，測量精度不高。
為解決以上問題，出現(xiàn)采用基于脊波算法的工業(yè)CT圖像缺陷檢測方法，該 方法主要采用脊波變換的方法來提取裂紋的骨架，但脊波不能適應裂紋的形狀 變化，對比較彎的裂紋提取結果不準確。
由于線陣探測器前便于安裝后準直器，能有效屏蔽射線串擾和散射的影響，
所以工業(yè)CT普遍采用基于線陣探測器的扇束射線掃描。但普通工業(yè)CT的夾具， 不能調(diào)整射線扇面與被掃描工件的夾角，當裂紋與射線束平面垂直時，裂紋在 CT斷面圖像中表現(xiàn)為一個點或很小的區(qū)域，容易被漏檢。因此，需要一種渦輪葉片CT檢測裝置，能夠適應裂紋的形狀變化，對比較 彎的裂紋以及與X射線面垂直的裂紋提取結果準確，不漏檢裂紋，測量精度高。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種渦輪葉片CT檢測裝置及其檢測方法， 能夠適應裂紋的形狀變化，對比較彎的裂紋以及與X射線面垂直的裂紋提取結 果準確，不漏檢裂紋，測量精度高。
本發(fā)明的渦輪葉片CT檢測裝置，包括工作臺、射線發(fā)生裝置、數(shù)據(jù)采集裝 置和控制及圖像處理系統(tǒng)，所述射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集裝置與控制及圖像處 理系統(tǒng)相連，還包括開合式旋轉(zhuǎn)夾具，所述開合式旋轉(zhuǎn)夾具包括旋轉(zhuǎn)臺、旋轉(zhuǎn) 臺驅(qū)動裝置、拉桿、拉桿驅(qū)動裝置和分布在拉桿周圍的至少一個擺桿以及夾持 體，所述旋轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動配合設置在工作臺上，可由旋轉(zhuǎn)臺驅(qū)動裝置驅(qū)動相對工作 臺轉(zhuǎn)動；所述夾持體用于夾持待檢渦輪葉片，夾持體可相對于旋轉(zhuǎn)臺繞一圓心 徑向擺動；所述拉桿可由拉桿驅(qū)動裝置驅(qū)動沿軸向往復運動；
所述擺桿一端間隙配合穿過夾持體，另一端與拉桿鉸接構成平面搖桿機構； 所述射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集裝置與工作臺相對固定設置在旋轉(zhuǎn)臺徑向相對兩 側(cè)。
進一步，所述夾持體包括U形塊、夾緊彈簧和夾緊桿，所述夾緊桿間隙配 合穿過U形塊一側(cè)邊，端部設置環(huán)形凸臺，夾緊彈簧套在夾緊桿上一端靠在夾 緊桿穿過U形塊的側(cè)邊內(nèi)側(cè)，另一端緊靠環(huán)形凸臺并對其施加預緊力，使待檢 渦輪葉片夾在環(huán)形凸臺端部和U形塊另一側(cè)邊之間；
進一步，所述拉桿驅(qū)動裝置為氣壓或液壓驅(qū)動裝置，包括缸體和活塞，所 述拉桿與活塞以軸向固定圓周方向可轉(zhuǎn)動的方式配合；
進一步，所述旋轉(zhuǎn)臺上固定設置基座，所述夾持體通過銷軸結構鉸接在基 座上，可相對于旋轉(zhuǎn)臺徑向擺動；
進一步，所述拉桿與活塞之間通過一個推力軸承和一個角接觸軸承以軸向固定圓周方向可轉(zhuǎn)動的方式配合；
進一步，所述夾緊桿上固定設置有手柄，所述手柄設置在U形塊外側(cè)； 進一步，所述數(shù)據(jù)采集裝置為圓弧形線陣探測器，所述工作臺位于圓弧形
線陣探測器的內(nèi)側(cè)；
進一步，所述旋轉(zhuǎn)臺驅(qū)動裝置為伺服電機。
本發(fā)明還公開了一種利用渦輪葉片CT檢測裝置檢測渦輪葉片的方法，其特
征在于包括以下步驟
a. 裝夾待檢測渦輪葉片，啟動射線發(fā)生裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、控制及圖像 處理系統(tǒng)；
b. 射線發(fā)生裝置扇形束掃描待檢測渦輪葉片，旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)一周，得到扇形 束所對截面的投影數(shù)據(jù)，并存入沐算機;
c. 根據(jù)步驟b所得的灰度g:影數(shù)據(jù)通過濾波反向投影法重建待檢測渦輪葉 片的CT圖像fij，其中>1， 2…，B， i代表圖像的行坐標，B代表圖像的行數(shù)， j=l， 2…，C，j代表圖像的列坐標，C代表圖像的列數(shù)；
d. 根據(jù)步驟C所得的圖象fij進行模擬平行束投影變換，變換公式為
"(^)=j]yoc,x^Occ。se+ysine-o血辦，得到一個投影數(shù)據(jù)矩陣《.,，其中t表示動
坐標，e表示平行束與x軸的夾角，x表示圖象fij的橫坐標，y表示圖象fij的 縱坐標，C/G，力表示沿動坐標t，角度^的一條射線束上/Oc，"之積分，i'=l， 2…，
b， i'代表矩陣的行坐標，在此表示第r個投影方向，及,,,表示第1'方向上的第
j'個投影數(shù)據(jù)，Q表示模擬平行束投影變換之前圖像的范圍；
e. 根據(jù)步驟d所得的投影數(shù)據(jù)矩陣《,.對每行進行高斯小波變換，計算式為
其中t為投影數(shù)據(jù)矩陣i ,Y的元素，5為標準差，T(o為小波系數(shù)，得到小波變
換系數(shù)矩陣P^,，其中K， 2…，L代表系數(shù)矩陣的行坐標，B,代表系數(shù)矩陣的行數(shù)，丄=1， 2…，d，丄代表系數(shù)矩陣的列坐標，C,代表系數(shù)矩陣的列數(shù);
f. 根據(jù)步驟e所得的小波變換系數(shù)矩陣^」,，選取行范數(shù)最大的行坐標k，
利用平行束投影方向與圖像X軸之間的夾角關系々4^80。/C，可得裂紋方向，其 中々表示裂紋的方向角，是裂紋與X軸的夾角；
g. 根據(jù)步驟e所得的小波變換系數(shù)矩陣^力和步驟f所得的行坐標k，取投 影方向k所在的行向量f^，其中j產(chǎn)l， 2…d，在行向量^,中尋找小波變換系 數(shù)模最小值點所在的列坐標p，以p為界，將行向量^力分成兩個向量，即f&， 其中J2二1， 2…p-l，和^，其中J3二p+l， p+2…d，再分別找出這兩個向量中小 波變換系數(shù)模極大值所在的列坐標qt、 q2，最后以/ 為方向角，分別通過(qlC0S e，q,sin", (q2cos3， q2sin P )得左右邊界直線段l!、 12;
h. 采用步驟g所述的方法確定上下邊界直線段13、 14的位置；
i. 由L、 13、 12、 h圍成的裂紋區(qū)域標記為F,，定義裂紋區(qū)域左右邊界逼近 直線段為15、 lfi，設定間距W,，在區(qū)域F,內(nèi)確定與直線段l,間距為W:的平行直 線段ir，計算由1J山'l4圍成的矩形Mi的平均灰度H2，并在直線段L'右側(cè)取 間距為Wt的平行直線段1/，計算由1/13 1/:U圍成的矩形M2的平均灰度H3，設 定閾值T2，當lHrH3|〉 L時，V即為裂紋區(qū)域左邊界逼近直線段15，否則在直
線段l/右側(cè)取間距為Wt的平行直線段l3'，確定矩形M3， M3的平均灰度為H4，直 至確定直線段1/，矩形區(qū)域Mn，并且| H -Hn+1|>T2， ln'即為裂紋區(qū)域左邊界逼
近直線段15;采用與確定h相同的方法可得到裂紋區(qū)域右邊界逼近直線段16;
丄與步驟i方法相同，在區(qū)域F,內(nèi)確定上邊界逼近直線段17和下邊界逼近 直線段18，獲得由直線段l山l山圍成的裂紋區(qū)域；
k.由直線段15171618圍成的裂紋區(qū)域標記為F2，在區(qū)域F2內(nèi)平行直線段17 確定直線段19，直線段19將區(qū)域F2二等分，對每等分區(qū)域重復步驟d至j，設 定閾值T3，判斷兩個等分區(qū)域的裂紋區(qū)域面積之和與原區(qū)域裂紋區(qū)域面積之差 的模是否大于T3，若是則將兩個等分區(qū)域繼續(xù)等分，否則停止分割該區(qū)域；l.計算步驟k中最后等分得到的區(qū)域內(nèi)直線段h以及直線段17的長度，計 算公式為
其中k,30為直線段L起點坐標，(;cjj為直線段ls終點坐標，hoj為直線段15
上任取的點坐標，^+)為直線段h上與(;^)相鄰的點坐標，得到直線段15
長度為S;采用相同方法，計算直線段17長度&;根據(jù)區(qū)域F2，以S為行數(shù)、&
為列數(shù)，建立矩陣 、，其中is二l,2，…S, i5代表區(qū)域F2的行；j^l，2，…&，
J'5代表區(qū)域F2的列；
111.根據(jù)步驟1所得的矩陣(^，依次沿行向量進行搜索，記錄行向量的列的
最大值的位置，作為裂紋骨架的位置；
n.設定梯度算子閾值T4，對矩陣0,^每行，以裂紋骨架的位置為界將其分成
兩部分，對每個部分，以裂紋骨架的位置點為起點，沿行向量的左方向采用梯 度算子迸行搜索，記錄梯度超過閾值L的位置，得到裂紋的左邊緣位置，沿行 向量的右方向采用梯度算子進行搜索，記錄梯度超過閾值T4的位置，得到裂紋 的右邊緣位置；
o.根據(jù)步驟n所得的裂紋左邊緣位置和右邊緣位置采用多項式擬合得到連 續(xù)的裂紋邊緣，得到裂紋區(qū)域F:,;
P.根據(jù)步驟m所得的裂紋骨架，計算裂紋長度，裂紋長度計算公式為
其中(;Wi)為裂紋骨架起點坐標，(&,&)為裂紋骨架終點坐標，(《,;J為裂紋骨架任 取的點坐標，k+p^)為裂紋骨架上與k，^相鄰的點坐標，Ss為裂紋長度。 進一步，還包括以下步驟
q.根據(jù)步驟o所得的裂紋區(qū)域F3，采用統(tǒng)計裂紋區(qū)域內(nèi)總像素個數(shù)的方法得到裂紋面積；
r.根據(jù)步驟p所得的裂紋長度和步驟q所得的裂紋面積，按公式W2=A/ S3 計算裂紋寬度，其中A為裂紋面積，S:i為裂紋長度，W2為裂紋寬度；
s.重復步驟l至r，計算出最后各等分區(qū)域內(nèi)裂紋的長度和寬度，對最后各 等分區(qū)域內(nèi)裂紋的長度進行累加得到裂紋總長，對最后各等分區(qū)域內(nèi)裂紋采用 加權平均的方法，得到裂紋總的平均寬度，其中加權是以各區(qū)域裂紋長度占裂 紋總長的比例為權；
t.通過夾具調(diào)整渦輪葉片與射線扇束之間的夾角增量A"，重復步驟b至s， 綜合比較渦輪葉片不同角度在旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)一周掃描所獲得的裂紋長度和寬度， 比較旋轉(zhuǎn)臺不同角度旋轉(zhuǎn)一周所測得的裂紋長度和寬度，取其最大值為最后測 得的裂紋長度和寬度。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的渦輪葉片CT檢測裝置，采用在扇束工業(yè)CT 裝置基礎上設置開合夾具結構，將葉片固定在夾具上進行掃描可以實現(xiàn)同時對 多個葉'片進行掃描，可以通過調(diào)整葉片在夾具上的傾斜角，能抑制CT圖像中點 狀噪聲對測量結果的影響，使與射線垂直的裂紋將不再與掃描扇面垂直，對與X 射線面垂直的裂紋提取結果準確，不漏檢裂紋，測量精度高；采用多尺度曲波 變換法提取裂紋區(qū)域的方案，利用曲波的特性，能根據(jù)裂紋的形狀分離裂紋區(qū) 域，從而精確地測量裂紋；采用多級等分后的子圖區(qū)域上逼近裂紋，而不是在 整個圖上逼近裂紋，故能適應裂紋的形狀變化；而且，由于采用多周(不同射 線扇束夾角)掃描，可以避免出現(xiàn)因裂紋與射線扇束垂直而漏檢的情況。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。 圖1為本發(fā)明的結構剖面示意圖； 圖2為圖1俯視圖；圖3為本發(fā)明原理圖； 圖4為本發(fā)明檢測方法框圖。
具體實施例方式
圖1為本發(fā)明的結構剖面示意圖，圖2為圖1俯視圖，圖3為本發(fā)明原理 圖，如圖所示本實施例的渦輪葉片CT檢測裝置，包括工作臺l、射線發(fā)生裝 置12、數(shù)據(jù)采集裝置13和控制及圖像處理系統(tǒng)14，本實施例中數(shù)據(jù)采集裝置 13為圓弧形線陣探測器，所述工作臺l位于圓弧形線陣探測器的內(nèi)側(cè)，采用線 陣探測器，可以避免射線的串擾；射線發(fā)生裝置12和數(shù)據(jù)采集裝置13與控制 及圖像處理系統(tǒng)14相連；
還包括開合式旋轉(zhuǎn)夾具，開合式旋轉(zhuǎn)夾具包括旋轉(zhuǎn)臺2、旋轉(zhuǎn)臺驅(qū)動裝置 17、拉桿8、拉桿驅(qū)動裝置和分布在拉桿周圍的至少一個擺桿6以及夾持體3， 本實施例中擺桿為四個；旋轉(zhuǎn)臺2轉(zhuǎn)動配合設置在工作臺1上，可由旋轉(zhuǎn)臺驅(qū) 動裝置17驅(qū)動相對工作臺1轉(zhuǎn)動，本實施例中旋轉(zhuǎn)臺驅(qū)動裝置為伺服電機；夾 持體3用于夾持待檢渦輪葉片4，夾持體包括U形塊31、夾緊彈簧33和夾緊桿 32，夾緊桿32間隙配合穿過U形塊31 —側(cè)邊，端部設置環(huán)形凸臺，夾緊彈簧 33套在夾緊桿32上一端靠在夾緊桿32穿過U形塊31的側(cè)邊內(nèi)側(cè)，另一端緊靠 環(huán)形凸臺并對其施加預緊力，使待檢渦輪葉片4夾在環(huán)形凸臺端部和U形塊31 另一側(cè)邊之間，夾緊桿32上固定設置有手柄34，手柄設置在U形塊31外側(cè)， 設置手柄34利于夾持操作；旋轉(zhuǎn)臺2上固定設置基座11，夾持體3通過銷軸結 構鉸接在基座11上，使夾持體3可相對于旋轉(zhuǎn)臺2繞以銷軸結構為圓心5徑向 擺動；拉桿8可由拉桿驅(qū)動裝置驅(qū)動沿軸向往復運動，拉桿驅(qū)動裝置為氣壓或 液壓驅(qū)動裝置，本實施例為氣壓驅(qū)動裝置，包括缸體16和活塞15，拉桿8與活 塞15之間通過一個推力軸承9和一個角接觸軸承10以軸向固定圓周方向可轉(zhuǎn) 動的方式配合；
擺桿6 —端間隙配合穿過夾持體3，另一端與拉桿8通過鉸接圓盤7鉸接構成平面搖桿機構；射線發(fā)生裝置12和數(shù)據(jù)采集裝置13與工作臺1相對固定設 置在旋轉(zhuǎn)臺徑向相對兩側(cè)。
圖4為本發(fā)明檢測方法框圖，如圖所示利用本發(fā)明的渦輪葉片CT檢測裝 置檢測渦輪葉片的方法，包括以下步驟
a. 裝夾待檢測渦輪葉片，啟動射線發(fā)生裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、控制及圖像 處理系統(tǒng)；
b. 掃描射線發(fā)生裝置扇形束掃描待檢測渦輪葉片1至3次，得到扇形束 所對截面的灰度投影數(shù)據(jù)，并存入計算機；
C.重建待檢測渦輪葉片CT圖像根據(jù)步驟b所得的灰度投影數(shù)據(jù)通過濾波 反向投影法重建待檢測渦輪葉片的CT圖像fi」，其中i^， 2…，B， i代表圖像 的行坐標，B代表圖像的行數(shù)，j=l， 2…，C， j代表圖像的列坐標，C代表圖 像的列數(shù)；
d. 模擬平行束投影變換根據(jù)步驟c所得的圖象fij進行模擬平行束投影變 換，變換公式為外,力=JJ/(x，3^(，s";;sh^-f)血辦，得到一個投影數(shù)據(jù)矩陣《.,，
其中t表示動坐標，0表示平行束與x軸的夾角，x表示圖象fij的橫坐標，y表 示圖象fij的縱坐標，"(f,。表示沿動坐標t，角度^的一條射線束上/(x，"之積 分，i'二l， 2…，B， i'代表矩陣的行坐標，在此表示第i'個投影方向，《7.表示
第i'方向上的第j'個投影數(shù)據(jù)，Q表示模擬平行束投影變換之前圖像的范圍；
e. 小波變換:根據(jù)步驟d所得的投影數(shù)據(jù)矩陣/^,對每行進行高斯小波變換，
計算式為

上
其中t為投影數(shù)據(jù)矩陣《,,的元素，5為標準差，甲(0為小波系數(shù)，得到小波變
換系數(shù)矩陣ff^，其中i產(chǎn)l， 2…，B" L代表系數(shù)矩陣的行坐標，B,代表系數(shù)矩 陣的行數(shù)，丄=1， 2…，d， j,代表系數(shù)矩陣的列坐標，d代表系數(shù)矩陣的列數(shù)；f. 求裂紋方向根據(jù)步驟e所得的小波變換系數(shù)矩陣^力，選取行范數(shù)最大
的行坐標k，禾U用平行束投影方向與圖像X軸之間的夾角關系^hl80。/C，可得 裂紋方向，其中々表示裂紋的方向角，是裂紋與X軸的夾角；
g. 確定裂紋區(qū)域左右邊界根據(jù)步驟e所得的小波變換系數(shù)矩陣P^,和步驟
f所得的行坐標k，取投影方向k所在的行向量^，其中j,二l， 2…C,，在行向
量^^中尋找小波變換系數(shù)模最小值點所在的列坐標p，以p為界，將行向量K,
分成兩個向量，即『&，其中j2=l， 2…p-l，和 3，其中J3二p+1， p+2…d，再 分別找出這兩個向量中小波變換系數(shù)模極大值所在的列坐標q,、 q2，最后以;9為 方向角，分別通過(qiCOsP，q^inP )， (q2coSe， q2sin"得左右邊界直線段 li、 12;
h. 確定裂紋區(qū)域上下邊界采用步驟g所述的方法確定上下邊界直線段13、 h的位置；
i. 由l,、 13、 12、 L圍成的裂紋區(qū)域標記為F,，定義裂紋區(qū)域左右邊界逼近 直線段為ls、 16，設定間距W,，在區(qū)域R內(nèi)確定與直線段1J司距為W,的平行直
線段i/，計算由l山i/i4圍成的矩形Mi的平均灰度H2，并在直線段ir右側(cè)取
間距為Wi的平行直線段12'，計算由1/:Ul/l4圍成的矩形M2的平均灰度H3，設 定閾值L，當lHrH3|〉 L時，12'即為裂紋區(qū)域左邊界逼近直線段15，否則在直 線段V右側(cè)取間距為Wi的平行直線段13'，確定矩形M3， M3的平均灰度為H4， 直至確定直線段ln'，矩形區(qū)域Mn，并且| Hn-Hn+l|〉T2， 1/即為裂紋區(qū)域左邊界 逼近直線段15;采用與確定ls相同的方法，即設定間距W2，在區(qū)域F,內(nèi)確定與
直線段12間距為W2的平行直線段1,''，計算由1213lZ'L圍成的矩形(的平均
灰度H2'，在直線段1/'右側(cè)取間距為Wi的平行直線段12"，計算由 14圍成的矩形M/的平均灰度H3'，設定閾值L，當lH/-H/I〉 T2時，12''即為裂
紋區(qū)域左邊界逼近直線段16，否則在直線段12"右側(cè)取間距為W2的平行直線段
V '，確定矩形M3' ， M3'的平均灰度為H4'，直至確定直線段1 ''，矩形區(qū)域Mn'，并且l H '-Hn+r I〉 T2， 1 ''即為裂紋區(qū)域左邊界逼近直線段16，可得到裂紋區(qū)域 右邊界逼近直線段16;
j.與步驟i方法相同，在區(qū)域F,內(nèi)確定上邊界逼近直線段17和下邊界逼近
直線段18，獲得由直線段15171618圍成的裂紋區(qū)域；
k.由直線段15171618圍成的裂紋區(qū)域標記為F2，在區(qū)域F2內(nèi)平行直線段17 確定直線段19，直線段19將區(qū)域F2二等分，對每等分區(qū)域重復步驟d至j，設 定閾值L，判斷兩個等分區(qū)域的裂紋區(qū)域面積之和與原區(qū)域裂紋區(qū)域面積之差 的模是否大于L，若是則將兩個等分區(qū)域繼續(xù)等分，否則停止分割該區(qū)域；
本步驟加上前述步驟(步驟d至j)的脊波變換，完成曲波變換，曲波變換 對彎裂紋能夠有效，不漏檢裂紋，測量精度高，區(qū)別于現(xiàn)有技術中脊波只能針 對直裂紋的特點；
1.計算步驟k中最后等分得到的區(qū)域內(nèi)直線段ls以及直線段17的長度，計 算公式為
其中(;WO為直線段15起點坐標，(xjj為直線段ls終點坐標，k，;J為直線段ls
上任取的點坐標，(v,;v,)為直線段ls上與h，^相鄰的點坐標，得到直線段15
長度為S,;采用相同方法，計算直線段17長度52;根據(jù)區(qū)域F2，以S,為行數(shù)、S2 為列數(shù)，建立矩陣0"，其中ifl，2，…S， i5代表區(qū)域&的行；jfl，2，…&, J5代表區(qū)域F2的列；
m.根據(jù)步驟l所得的矩陣QA，依次沿行向量進行搜索，記錄行向量的列的
最大值的位置，作為裂紋骨架的位置；
n.設定梯度算子閾值L，對矩陣0,^每行，以裂紋骨架的位置為界將其分成
兩部分，對每個部分，以裂紋骨架的位置點為起點，沿行向量的左方向采用梯 度算子進行搜索，記錄梯度超過閾值T4的位置，得到裂紋的左邊緣位置，沿行向量的右方向采用梯度算子進行搜索，記錄梯度超過閾值T4的位置，得到裂紋 的右邊緣位置；
o.根據(jù)步驟n所得的裂紋左邊緣位置和右邊緣位置采用多項式擬合得到連 續(xù)的裂紋邊緣，得到裂紋區(qū)域F3;
P.根據(jù)步驟m所得的裂紋骨架，計算裂紋長度，裂紋長度計算公式為
其中(;c^J為裂紋骨架起點坐標，(&，;g為裂紋骨架終點坐標，k，;J為裂紋骨架任
取的點坐標，(^, )為裂紋骨架上與(;^)相鄰的點坐標，S3為裂紋長度；
q.根據(jù)步驟0所得的裂紋區(qū)域F3，采用統(tǒng)計裂紋區(qū)域內(nèi)總像素個數(shù)的方法 得到裂紋面積；
r.根據(jù)步驟p所得的裂紋長度和步驟q所得的裂紋面積，按公式W2=A/ S3 計算裂紋寬度，其中A為裂紋面積，S3為裂紋長度，W2為裂紋寬度；
s.重復步驟l至r，計算出最后各等分區(qū)域內(nèi)裂紋的長度和寬度，對最后各 等分區(qū)域內(nèi)裂紋的長度進行累加得到裂紋總長，對最后各等分區(qū)域內(nèi)裂紋采用 加權平均的方法，得到裂紋總的平均寬度，其中加權是以各區(qū)域裂紋長度占裂 紋總長的比例為權；
t.通過夾具調(diào)整渦輪葉片與射線扇束之間的夾角增量Aa ，也就是調(diào)整渦輪 葉片的傾斜角度，重復步驟b至s，綜合比較渦輪葉片不同角度在旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)一 周掃描所獲得的裂紋長度和寬度，比較旋轉(zhuǎn)臺不同角度旋轉(zhuǎn)一周所測得的裂紋 長度和寬度，取其最大值為最后測得的裂紋長度和寬度；通過改變?nèi)~片往外傾 角，對X射線面垂直的裂紋提取效果明顯。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管 參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解， 可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的 宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1. 一種渦輪葉片CT檢測裝置，包括工作臺(1)、射線發(fā)生裝置(12)、數(shù)據(jù)采集裝置(13)和控制及圖像處理系統(tǒng)(14)，所述射線發(fā)生裝置(12)和數(shù)據(jù)采集裝置(13)與控制及圖像處理系統(tǒng)(14)相連，其特征在于還包括開合式旋轉(zhuǎn)夾具，所述開合式旋轉(zhuǎn)夾具包括旋轉(zhuǎn)臺(2)、旋轉(zhuǎn)臺驅(qū)動裝置(17)、拉桿(8)、拉桿驅(qū)動裝置和分布在拉桿周圍的至少一個擺桿(6)以及夾持體(3)，所述旋轉(zhuǎn)臺(2)轉(zhuǎn)動配合設置在工作臺(1)上，可由旋轉(zhuǎn)臺驅(qū)動裝置(17)驅(qū)動相對工作臺(1)轉(zhuǎn)動；所述夾持體(3)用于夾持待檢渦輪葉片(4)，夾持體(3)可相對于旋轉(zhuǎn)臺(2)繞一圓心(5)徑向擺動；所述拉桿(8)可由拉桿驅(qū)動裝置驅(qū)動沿軸向往復運動；所述擺桿(6)一端間隙配合穿過夾持體(3)，另一端與拉桿(8)鉸接構成平面搖桿機構；所述射線發(fā)生裝置(12)和數(shù)據(jù)采集裝置(13)與工作臺(1)相對固定設置在旋轉(zhuǎn)臺徑向相對兩側(cè)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的渦輪葉片CT檢測裝置，其特征在于所述夾持體 包括U形塊(31)、夾緊彈簧(33)和夾緊桿(32)，所述夾緊桿(32)間隙配 合穿過U形塊(31) —側(cè)邊，端部設置環(huán)形凸臺，夾緊彈簧(33)套在夾緊桿(32)上一端靠在夾緊桿(32)穿過U形塊(31)的側(cè)邊內(nèi)側(cè)，另一端緊靠環(huán) 形凸臺并對其施加預緊力，使待檢渦輪葉片(4 )夾在環(huán)形凸臺端部和U形塊(31) 另一側(cè)邊之間。
3. 根據(jù)權利要求2所述的渦輪葉片CT檢測裝置，其特征在于所述拉桿驅(qū) 動裝置為氣壓或液壓驅(qū)動裝置，包括缸體(16)和活塞(15)，所述拉桿(8) 與活塞(15)以軸向固定圓周方向可轉(zhuǎn)動的方式配合。
4. 根據(jù)權利要求3所述的渦輪葉片CT檢測裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)臺 (2)上固定設置基座(11)，所述夾持體(3)通過銷軸結構鉸接在基座(11)上，可相對于旋轉(zhuǎn)臺(2)徑向擺動。
5. 根據(jù)權利要求4所述的渦輪葉片CT檢測裝置，其特征在于所述拉桿(8) 與活塞(15)之間通過一個推力軸承(9)和一個角接觸軸承(10)以軸向固定 圓周方向可轉(zhuǎn)動的方式配合。
6. 根據(jù)權利要求5所述的渦輪葉片CT檢測裝置，其特征在于所述夾緊桿 (32)上固定設置有手柄(34)，所述手柄設置在U形塊(31)外側(cè)。
7. 根據(jù)權利要求6所述的渦輪葉片CT檢測裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)采 集裝置(13)為圓弧形線陣探測器，所述工作臺(1)位于圓弧形線陣探測器的
8. 根據(jù)權利要求7所述的渦輪葉片CT檢測裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)臺 驅(qū)動裝置(17)為伺服電機。
9. 一種利用權利要求1所述的渦輪葉片CT檢測裝置檢測渦輪葉片的方法，其特征在于包括以下步驟a. 裝夾待檢測渦輪葉片，啟動射線發(fā)生裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、控制及圖像 處理系統(tǒng)；b. 射線發(fā)生裝置扇形束掃描待檢測渦輪葉片，旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)一周，得到扇形 束所對截面的投影數(shù)據(jù)，并存入計算機；c. 根據(jù)步驟b所得的灰度投影數(shù)據(jù)通過濾波反向投影法重建待檢測渦輪葉 片的CT圖像fij，其中i二l， 2…，B， i代表圖像的行坐標，B代表圖像的行數(shù)， j=l， 2…，C， j代表圖像的列坐標，C代表圖像的列數(shù)；d. 根據(jù)步驟c所得的圖象fij進行模擬平行束投影變換，變換公式為 !7"0卜J]/Oc，力5Occ。s0 + ysii^-f)血辦，得到一個投影數(shù)據(jù)矩陣i ,.,.，其中t表示動坐標，e表示平行束與x軸的夾角，x表示圖象fij的橫坐標，y表示圖象fij的 縱坐標，t/(/")表示沿動坐標t，角度0的一條射線束上/(x，力之積分，i'=l， 2…， B， i'代表矩陣的行坐標，在此表示第i'個投影方向，及,Y表示第i'方向上的第 j'個投影數(shù)據(jù)，Q表示模擬平行束投影變換之前圖像的范圍；e. 根據(jù)步驟d所得的投影數(shù)據(jù)矩陣《7,對每行進行高斯小波變換，計算式為<formula>formula see original document page 4</formula>其中t為投影數(shù)據(jù)矩陣/ 。.的元素，5為標準差，T")為小波系數(shù)，得到小波變 換系數(shù)矩陣^力，其中ifl， 2…，h代表系數(shù)矩陣的行坐標，B,代表系數(shù)矩 陣的行數(shù)，JFl， 2…，C,，丄代表系數(shù)矩陣的列坐標，d代表系數(shù)矩陣的列數(shù)；f. 根據(jù)步驟e所得的小波變換系數(shù)矩陣^,，選取行范數(shù)最大的行坐標k，利用平行束投影方向與圖像X軸之間的夾角關系》4xl80。/C，可得裂紋方向，其 中/J表示裂紋的方向角，是裂紋與X軸的夾角；g. 根據(jù)步驟e所得的小波變換系數(shù)矩陣^,和步驟f所得的行坐標k，取投 影方向k所在的行向量^,，其中j,-l， 2…d，在行向量^,中尋找小波變換系 數(shù)模最小值點所在的列坐標P，以p為界，將行向量^,分成兩個向量，即^2， 其中j產(chǎn)l， 2…p-1，和『&，其中J3，+1， p+2…d，再分別找出這兩個向量中小波變換系數(shù)模極大值所在的列坐標q卜q2，最后以/ 為方向角，分別通過(q《os P,qlSinP)， (q2cosP， q2sin P )得左右邊界直線段l,、 12;h. 采用步驟g所述的方法確定上下邊界直線段l3、 14的位置；i. 由l,、 13、 12、 14圍成的裂紋區(qū)域標記為F"定義裂紋區(qū)域左右邊界逼近 直線段為1" 16，設定間距W,，在區(qū)域F,內(nèi)確定與直線段L間距為W,的平行直線段i/，計算由1,l山'i4圍成的矩形^的平均灰度H2，并在直線段ir右側(cè)取間距為Wt的平行直線段1/，計算由1Zl3l/l4圍成的矩形M2的平均灰度H3，設 定閾值T2，當iH2-H3！〉 L時，V即為裂紋區(qū)域左邊界逼近直線段15，否則在直 線段1/右側(cè)取間距為\^的平行直線段13'，確定矩形M3， M3的平均灰度為H4，直至確定直線段L'，矩形區(qū)域Mn,并且| Hn-Hn+t|>T2， ln'即為裂紋區(qū)域左邊界逼近直線段15;采用與確定15相同的方法可得到裂紋區(qū)域右邊界逼近直線段16;j.與步驟i方法相同，在區(qū)域？1內(nèi)確定上邊界逼近直線段17和下邊界逼近直線段18，獲得由直線段15171618圍成的裂紋區(qū)域；k.由直線段1山1618圍成的裂紋區(qū)域標記為F2，在區(qū)域F2內(nèi)平行直線段17 確定直線段19，直線段19將區(qū)域F2二等分，對每等分區(qū)域重復步驟d至j，設 定閾值T3，判斷兩個等分區(qū)域的裂紋區(qū)域面積之和與原區(qū)域裂紋區(qū)域面積之差 的模是否大于L，若是則將兩個等分區(qū)域繼續(xù)等分，否則停止分割該區(qū)域；l.計算步驟k中最后等分得到的區(qū)域內(nèi)直線段15以及直線段17的長度，計 算公式為其中(;Wi)為直線段ls起點坐標，(&，;g為直線段h終點坐標，h,;J為直線段15 上任取的點坐標，(3^v,)為直線段ls上與(;^)相鄰的點坐標，得到直線段15 長度為S,;采用相同方法，計算直線段17長度&;根據(jù)區(qū)域F2，以5;為行數(shù)、& 為列數(shù)，建立矩陣O,仏，其中is二l，2，…S， is代表區(qū)域F2的行；j5=l,2,…&， js代表區(qū)域F2的列；m.根據(jù)步驟1所得的矩陣0,5;5，依次沿行向量進行搜索，記錄行向量的列的最大值的位置，作為裂紋骨架的位置；n.設定梯度算子閾值L，對矩陣C^每行，以裂紋骨架的位置為界將其分成兩部分，對每個部分，以裂紋骨架的位置點為起點，沿行向量的左方向采用梯 度算子進行搜索，記錄梯度超過閾值L的位置，得到裂紋的左邊緣位置，沿行 向量的右方向采用梯度算子進行搜索，記錄梯度超過閾值T4的位置，得到裂紋 的右邊緣位置；o.根據(jù)步驟n所得的裂紋左邊緣位置和右邊緣位置采用多項式擬合得到連 續(xù)的裂紋邊緣，得到裂紋區(qū)域F3;P.根據(jù)步驟m所得的裂紋骨架，計算裂紋長度，裂紋長度計算公式為<formula>formula see original document page 5</formula>其中k，A)為裂紋骨架起點坐標，(x^J為裂紋骨架終點坐標，(;^)為裂紋骨架任取的點坐標，k+,，^)為裂紋骨架上與h,^相鄰的點坐標，S3為裂紋長度。
10.根據(jù)權利要求9所述的檢測渦輪葉片的方法，其特征在于還包括以 下步驟q.根據(jù)步驟O所得的裂紋區(qū)域F3，采用統(tǒng)計裂紋區(qū)域內(nèi)總像素個數(shù)的方法 得到裂紋面積；r.根據(jù)步驟p所得的裂紋長度和步驟q所得的裂紋面積，按公式W2=A/ S3 計算裂紋寬度，其中A為裂紋面積，S3為裂紋長度，W2為裂紋寬度；s.重復步驟l至r，計算出最后各等分區(qū)域內(nèi)裂紋的長度和寬度，對最后各 等分區(qū)域內(nèi)裂紋的長度進行累加得到裂紋總長，對最后各等分區(qū)域內(nèi)裂紋采用 加權平均的方法，得到裂紋總的平均寬度，其中加權是以各區(qū)域裂紋長度占裂 紋總長的比例為權；t.通過夾具調(diào)整渦輪葉片與射線扇束之間的夾角增量Aa ，重復步驟b至s， 綜合比較渦輪葉片不同角度在旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)一周掃描所獲得的裂紋長度和寬度， 比較旋轉(zhuǎn)臺不同角度旋轉(zhuǎn)一周所測得的裂紋長度和寬度，取其最大值為最后測 得的裂紋長度和寬度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種渦輪葉片CT檢測裝置及其檢測方法，采用在扇束工業(yè)CT裝置基礎上設置開合夾具結構，將葉片固定在夾具上進行掃描可以實現(xiàn)同時對多個葉片進行掃描，可以通過調(diào)整葉片在夾具上的傾斜角，使與掃描扇面垂直的裂紋將不再與掃描扇面垂直，能抑制CT圖像中點狀噪聲對測量結果的影響，對與X射線面垂直的裂紋提取結果準確，不漏檢裂紋，測量精度高；采用多尺度曲波變換法提取裂紋區(qū)域的方案，利用曲波的特性，能夠適應裂紋的形狀變化，能根據(jù)裂紋的形狀分離裂紋區(qū)域，從而精確地測量裂紋。
文檔編號G01N23/04GK101435784SQ20081023286
公開日2009年5月20日 申請日期2008年10月14日 優(yōu)先權日2008年10月14日
發(fā)明者悅秀娟, 理 曾, 李林升 申請人:重慶大學