基于图像处理的机械材料缺陷检测技术研究
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作者:张东岭
摘要：针对传统机械材料检测数据冗杂，检测耗时的问题，结合机械材料的结构特点，提出一种基于图像的机械材料X射线检测技术。对X射线检测的基本原理进行具体介绍，设计一个基于图像的机械材料X射线检测系统;对采集的机械材料图像进行预处理和倾斜校正，并建立成像系统模型确定材料成像方位角;为验证提出方法的有效性，在Matlab2016b平台下进行仿真，选用5种机械材料进行缺陷对比试验，结果表明：提出的方法可以精准地检测到机械材料的缺陷，检测耗时较短，检测效率有所提升，可应用于机械材料的图像检测。
关键词：机械材料;X射线检测;特征区域;方位角
中图分类号：TP392
文献标识码：A文章编号：1001-5922（2022）06-0039-05
Research on defect detection technology of mechanicalmaterials based on image processing
ZHANG Dongling
（China Coal Technology & Engineering Group Tangshan Research Institute Co.， Ltd.，Tangshan 063300， Hebei China
）
Abstract：Aiming at the problem of jumbled data and time-consuming detection of traditional mechanical materials， combined with the structural characteristics of mechanical materials， an image-based X-ray testing technology for mechanical materials is proposed. This paper introduces the basic principle of X-ray detection， then designs an X-ray detection system， preprocessing and tilt correction of the collected mechanical material image， and establishes the imaging system model to determine the imaging azimuth. To justify the effectiveness of the proposed method， simulation is carried out on the platform of Matlab2016b， and 5 kinds of mechanical materials are selected for defect comparison test. The results show that the proposed method can accurately detect the defects of mechanical materials， the detection time is short， the detection efficiency is improved， and can be applied to the image detection of mechanical materials.
Key words：mechanical materials; X-ray detection; characteristic area; azimuth
我国现代化和生产力水平的不断提高，各种机械材料的市场需求越来越大，机械材料缺陷检测在机械工业生产线中的地位逐渐飙升。然而传统缺陷检测方法依旧为人工外部缺陷检测，此方式的生产效率十分低下，工作强度大，检测速度和准确率得不到保证，不能满足当前工业市场中的高效的缺陷检测需求。在C械材料内部缺陷无损检测的多种方法中，X射线检测技术是使用最为广泛的技术检测方法之一，该技术在航空领域、工业领域、电力领域等的缺陷检测均有应用。随着工业生产技术的迅速发展，对材料质量的要求日益提高，特别是对大批量精密机电类材料行业提出了对材料的快速准确的全检需求，如何提高检测效率，降低检测成本，是当前该行业领域亟待解决的问题。有学者针对工业机械的裂纹，提出了基于深度卷积神经网络的裂纹检测方法，通过此方法提升了机械裂纹检测的准确率，降低了材料回收率[1];提出基于机器视觉的PCB板表面缺陷检测方法，通过图像采集、分割和预处理后对图像特征进行提取，进一步提升零缺陷检测的效率，减少了质检成本[2];提出了基于图像识别的铝合金机械铰链裂纹检测仿方法，通过仿真实验后发现，该方法可以快速准确的检测出铝合金的缺陷，具备一定的有效性[3]。基于此，结合以上学者的研究，提出基于图像的机械材料X射线检测方法，此方法通过对机械材料内部缺陷实现快速高效的检测，进一步节约人力成本，提高检测效率，有效促进机械行业的长期发展。并为X射线快速自动化检测研究提供参考。
1X射线检测系统
1.1X射线检测原理
机械材料的内部缺陷检测可采用X射线得以实现。X射线属于一种具有穿透力的电磁波，其穿透强度的增减与被检测材料的密度和厚度有关，完成对机械材料在某一部位的成像即可获得该部位材料内部结构信息[4]。若X射线穿透的机械材料为厚度适中，那么得到的穿透强度变化可表示为：
I=I・e-iu（x，y）di（1）
若穿透材料密度适中时，式（1）可进一步简化，得到：
nlc202206231803
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