焊缝图像缺陷无损检测系统研究

【摘要】焊接技术作为当代工业的基础,焊接产品的使用寿命很大程度上取决于焊接质量。X射线照相法是无损检测技术的重要方法之一,但这种方法存在一定的弊端,胶片产生量巨大,而且底片不易保存,给查询、修改和复核等工作带来了不便。人工检测评定胶片,不仅工作量大而且效率较低。评片人员的技术水平等因素会严重影响胶片中缺陷的检测结果,这导致不同的评片人员会产生不一样的检测结果。为了减轻评片人员的工作量,采用计算机辅助评片方法,该方法使评片效率得到显著提高,减少了评片过程中主观因素的影响,使得评片过程更加规范科学。但是,由于外界噪声的影响,在数字化焊缝胶片图像的过程中会造成缺陷边缘模糊和缺陷与胶片对比度低等问题,这些问题对正确提取缺陷的特征参数、缺陷的分割以及识别造成很大的难度。本论文以无损检测领域国内外发展现状为基础,分析总结各种缺陷图像的处理方法,并对胶片焊缝缺陷检测与识别系统的关键技术和相关理论进行了深入的研究,设计了一套胶片焊缝图像缺陷检测系统。本文的主要工作包括以下几点：1)查阅大量相关书籍,分析得到目前焊缝图像缺陷分析过程中出现的问题和避免方法,同时比较各种方法的特点,确定本论文要做的重点工作。2)对图像预处理、图像分割和边缘检测等算法进行比较,使用减影法提取焊缝区域,该方法是后续焊缝缺陷特征提取和缺陷识别的基础,同时给出胶片焊缝缺陷检测处理算法的流程。3)分析焊缝中常见的缺陷,并根据不同缺陷的特征确定了特征参数,分别为圆形度、长宽比、等效面积、缺陷的相对位置、缺陷目标与背景的灰度差以及缺陷自身灰度差,使得缺陷的辨别有依据。4)分析神经网络的原理,并对常见的神经网络进行对比,最终选取RBF神经网络进行识别。对待识别缺陷的特征参数进行归一化处理,提取特征向量,并使用样本对其进行训练。实验证明,缺陷的识别工作可以通过RBF神经网络有效地完成。5)设计了缺陷自动检测模块,该模块主要采用VC与MATLAB混合编程技术。充分利用MATLAB强大的图像处理运算能力和VC的程序运行效率以及简单明了的人机交互界面的设计能力,使软件的开发过程更加快速。6)针对胶片缺陷的多样性,设计了缺陷辅助检测模块,主要用于自动检测未正确识别出的胶片图像,辅助专业评片人员进行检测。其中根据胶片图像的特点,提供了多种图像处理与特征提取算法,使得评片人员的检测更加方便、快捷。7)针对传统胶片管理的不足,设计了胶片数据管理模块,有效地整合了胶片信息,使得后期查找修改更加方便。最后采用200张缺陷胶片图像对本系统进行测试,首先对200张图像进行自动检测,检测正确164张,自动检测正确率达到82.0%。对于未检测出的36张胶片图像,专业评片人员根据这些图像的特点,对其进行辅助检测,检测正确35张,辅助检测正确率为97.2%。经现场测试表明,本系统可以实现用户要求,达到评片指标。
【作者】徐莹；
【导师】高丽；
【作者基本信息】西安工业大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】图像处理；神经网络；缺陷检测；数据管理；特征提取；

【参考文献】
[1]莫育杰,江道灼,田中山,刘玡朋.新型固态限流器中饱和型耦合变压器的设计[J].电力系统自动化,2012,17:103-108.
[2]宋阳阳.Notch通路在TGF-β1诱导上皮性卵巢癌细胞发生上皮间质转化中的作用[D].河北医科大学,妇产科学（专业学位）,2013,硕士.
[3]陈佳.大脑皮层褶皱模式一致性研究[D].南京理工大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[4]洪玲芳.《神仙传》与洞天福地的建构[D].上海大学,中国古代文学,2014,硕士.
[5]杨荣斌.香港都市生态的书写与反思[D].吉林大学,中国现当代文学,2014,硕士.
[6]谢雨珊.中国共产党人对和谐社会的探索与贡献[D].河北经贸大学,思想政治教育,2013,硕士.
[7]王宗永1,吕古贤2,许谱林3,杨人毅1,罗毅甜1,刘荣霞4,薛长军4,黄钗弟1,杨飞4.栾川南泥湖钼矿田蚀变分带研究和构造岩相填图[J].地学前缘.
[8]侯朝霞,周银,李光彬,李思明,王美涵,胡小丹.石墨烯薄膜的制备及性能分析[J].沈阳大学学报(自然科学版),2015,01:12-16+29.
[9]冯广祥.大型稀疏矩阵直接求解算法的研究及实现[D].东北大学,系统工程,2010,硕士.
[10]施巍巍.经验模态分解方法及其在语音识别算法中的研究[D].浙江理工大学,控制理论与控制工程,2014,硕士.
[11]刘秀荣.行政诉讼的原告资格[D].吉林大学,法律,2004,硕士.
[12]安成浩,千勇.第十五届中国韩国学国际研讨会综述[J].当代韩国,2014,03:125-128.
[13]陈彦玲.对氨基苯磺酸包裹纳米材料修饰电极的制备及其应用[D].安徽师范大学,2014.
[14]张奇志.我国艺术品份额化交易机制研究[D].广东外语外贸大学,国际商务,2013,硕士.
[15]王萌萌.内蒙古金融服务业客户关系管理与企业市场绩效的关系研究[D].内蒙古大学,企业管理,2014,硕士.
[16]杨水远.雅斯贝尔斯悲剧理论研究[D].湖南师范大学,文艺学,2014,硕士.
[17]陈峙屹.基于公钥的RFID认证技术研究与实现[D].西安电子科技大学,信息安全,2012,硕士.
[18]曹蓟光.IPv4/v6综合组网技术[J].电信网技术.2005(04)
[19]秦文华.奥尔夫教学法在幼儿音乐教育中的应用探索[D].山东大学,音乐学,2013,硕士.
[20]蔺德军.基于证据推理的入侵检测模型[D].青岛大学,2003.
[21]牛灿杰,陈小珍,张慧,王展华,马千里,徐生坚.凝胶色谱分离-柱后染色法快速鉴别橙汁掺假[J].食品与发酵工业,2015,01:230-233.
[22]杨利娟.何首乌、骨碎补和淫羊藿抗骨质疏松的作用机理研究[D].成都中医药大学,中药学,2012,硕士.
[23]白浩伟.旋挖钻机智能化钻进系统设计与实验研究[D].长安大学,机械工程,2013,硕士.
[24]宫一玉,吴浩,杨克难.一种基于潮流追踪的电力系统无功控制分区方法[J].电力系统自动化,2013,09:29-33+122.
[25]李跃.面向移动网络的僵尸网络关键技术研究[D].西南交通大学,信息安全,2013,硕士.
[26]张京街,丁金堂,徐建.梁平县南门粮站整体平移工程的可行性研究[J].重庆建筑.2003(01)
[27]凌代郡.行政公益诉讼制度研究[D].安徽大学,法律,2003,硕士.
[28]刘梅英.车载系统CAN通讯实现及上位监控系统设计[D].北方工业大学,检测技术与自动化装置,2004,硕士.
[29]高学钦.五代时期十国与中原王朝的政治关系研究[D].福建师范大学,中国古代史,2004,硕士.
[30]杨林才.轻载高效Buck型DC-DC转换器研究与设计[D].西南交通大学,微电子学与固体电子学,2014,硕士.
[31]潘笋.小组合作学习在高中英语课堂教学中的应用研究[D].山东师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[32]裴锡宇.自动对焦技术及其工程应用的研究[D].浙江大学,光学工程,2004,硕士.
[33]张薇.现代汉语反义复合情态副词的语法化研究[D].吉林大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[34]刘娟.基于信度函数分形维数的模式识别研究[D].西南大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[35]王龙.水热法制备锰离子掺杂的ZnS纳米晶[D].兰州大学,材料物理与化学,2013,硕士.
[36]白宇亮.WCDMA核心网分组域通用过程优化研究[D].东北大学,电子与通信工程,2011,硕士.
[37]刘慧.广西南部土栖腐霉种类及生态分布研究[D].广西大学,植物病理学,2004,硕士.
[38]杨海健.新型化学反应器的微观混合实验、理论及应用研究[D].北京化工大学,化学工程,2007,博士.
[39]夏冬艳.巍山彝族服饰图案暨图形元素在平面设计中的应用研究[D].云南艺术学院,设计艺术学,2013,硕士.
[40]张长勇.电机多功能保护通讯系统的研究与开发[D].河北工业大学,电机与电器,2004,硕士.
[41]徐小威.非关系型数据库数据恢复技术研究[D].杭州电子科技大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[42]王少钦,夏禾,郭薇薇,安宁,杜宪亭.变速移动荷载作用下简支梁桥的动力响应及共振分析[J].振动与冲击,2010,02:26-30+218-219.
[43]许满吉.地铁BT模式下标段施工单位项目管理研究[D].北京交通大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[44]本报记者谢忠设.山东化工园区打造国际范儿[N].中国化工报,2015-02-26007.
[45]陈慧琳.日本学生汉语语音偏误分析及教学对策[D].山东师范大学,对外汉语教学,2013,硕士.
[46]张忠.大规模开放在线课程设计研究[D].华中师范大学,现代教育技术,2014,硕士.
[47]唐功友,孙慧影.离散时滞系统的近似最优扰动抑制[J].控制与决策,2006,04:440-444+448.
[48]黄志辰.子结构拟动力试验方法在弹塑性阶段的研究[D].广东工业大学,结构工程,2013,硕士.
[49]郭连平.脉冲磁场对Mg-Gd-Zn-（Zr）合金组织和力学性能的影响[D].南昌航空大学,材料加工工程,2013,硕士.
[50]陈磊.严寒寒冷地区节能窗的研究[D].哈尔滨工业大学,建筑与土木工程,2014,硕士.