發(fā)動機(jī)包覆層內(nèi)部表面缺陷檢測方法的-開題報(bào)告

1、中北大學(xué)畢業(yè)論文開題報(bào)告學(xué)生姓名：xxx學(xué)號：xxxxx學(xué)院、系：xxxxxxxxxxx專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)設(shè)計(jì)題目：發(fā)動機(jī)包覆層內(nèi)部表面缺陷檢測方法的研究指導(dǎo)教師:xxxx2xxx年3月24日畢業(yè)論文開題報(bào)告結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：文獻(xiàn)綜述一、課題來源、背景及研究意義固體火箭發(fā)動機(jī)是當(dāng)今各種導(dǎo)彈武器的主要動力裝置,在航空航天領(lǐng)域也具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用1。裝藥技術(shù)對發(fā)動機(jī)的工作性能有著至關(guān)重要的影響，為了調(diào)節(jié)火藥燃燒面的變化規(guī)律，通常會在發(fā)動機(jī)內(nèi)表面包覆一層緩燃物質(zhì)，這層物質(zhì)就是包覆層2。包覆層的主要功能有：1使裝藥與燃燒室壁牢固粘結(jié)，防止燃?xì)鈱?/p>

2、燃燒室壁的腐蝕3。緩沖推進(jìn)劑與殼體之間的應(yīng)力4?？刂迫紵娴淖兓?guī)律使之滿足內(nèi)彈道性能要求5。因此，包覆層對保證火箭發(fā)動機(jī)正常發(fā)射起著至關(guān)重要的作用。在包覆層生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)工藝及環(huán)境等因素的影響，可能會使其表面產(chǎn)生凸起、凹坑等缺陷。這些缺陷不但會影響到火箭的性能，對彈道產(chǎn)生不良的作用，甚至還會使火箭在發(fā)射過程中發(fā)生安全事故6。因此，對發(fā)動機(jī)包覆層內(nèi)表面缺陷檢測方法進(jìn)行研究具有重要的實(shí)際意義。二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在目前包覆層內(nèi)表面檢測技術(shù)中，常見的有超聲波檢測、激光全息檢測以及X射線檢測等檢測方法，這幾種方法各有各的特點(diǎn)，但它們在探測精度、價(jià)格、使用方便性等方面，都有各自的缺點(diǎn)所在。下面就以

3、上各種檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡明的介紹。1超聲波檢測71.1穿透法超聲波檢測8這種方法一般采用100200kHz的超聲波。在檢測中，當(dāng)藥柱內(nèi)部無缺陷或疵病時(shí)，接收到的聲能為一個(gè)恒定值。當(dāng)遇到缺陷或疵病時(shí)，部分能量被反射，接收到的能量就小,接收機(jī)的能量指示就下降。1.2脈沖反射超聲波檢測9該方法利用超聲波的發(fā)射特性對一界面脫粘和推進(jìn)劑包覆層脫落情況進(jìn)行檢測。當(dāng)脈沖超聲波在包覆層和推進(jìn)劑中傳播時(shí)，遇到缺陷或底面就會發(fā)生反射，反射波被接收探頭接收，根據(jù)接收到的發(fā)射波的情況來判斷是否存在缺陷及其位置和大小。上述的兩個(gè)基于超聲波的內(nèi)部表面缺陷的無損檢測方法的缺陷是，由于超聲波的機(jī)理問題導(dǎo)致這種檢測方法的精

4、度不高，不能應(yīng)付對高精度檢測的要求10。激光全息檢測ii激光全息技術(shù)是利用光學(xué)干涉原理波前記錄和再現(xiàn)的一門科學(xué)。當(dāng)包覆層受力時(shí)（機(jī)械力、抽真空和熱應(yīng)力等），內(nèi)部的缺陷由于受力作用，其外表面將發(fā)生異常變形，產(chǎn)生不同程度的位移。這在全息圖相應(yīng)部位會出現(xiàn)不連續(xù)的突變或一些封閉的不規(guī)則環(huán)形，觀察變形前后的全息圖,便可確定缺陷的有無。激光全息技術(shù)將激光全息照相和干涉測量結(jié)合起來，在量值（變形量）測量精確度上超過其它方法。但是此種方法仍然有它的缺陷，即價(jià)格過高，不利于普及使用。X射線檢測目前，應(yīng)用X射線對固體發(fā)動機(jī)進(jìn)行檢測的主要方法包括射線照相檢測法12、射線實(shí)時(shí)成像法13和工業(yè)CT14三種,可用于固體火

5、箭發(fā)動機(jī)各界面脫粘以及藥柱內(nèi)部缺陷的檢查。但該法X射線照射后需要有硫化鈣，硫化鋅等物質(zhì)來熒光成像，對比度很低，識別靈敏度不高很難看清。利用X射線的檢測方法，不利因素是要用到放射性元素，不緊對操作人員各項(xiàng)素質(zhì)要求非常高，對防護(hù)條件要求也極高，可以說很難實(shí)現(xiàn)。綜上所述，由于以往的包覆層缺陷檢測方法總是存在這樣貨那樣的缺陷，于是人們開始考慮用一種新的方法，即在包含上述各種方法優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也避免的它們所存在的不足。這時(shí)，基于計(jì)算機(jī)視覺的無損缺陷檢測技術(shù)映入了我們的眼簾。機(jī)器視覺技術(shù)是指用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)人的視覺功能，也就是用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)對客觀的三維世界的識別，主要包括圖象的獲取、處理、分析、輸出和顯示等方

6、面的研究。機(jī)器視覺技術(shù)作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要分支，在近30年中得到迅猛的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域遍及工業(yè)、農(nóng)業(yè)和軍事等。通過計(jì)算機(jī)技術(shù)向無損檢測技術(shù)的交叉和滲透機(jī)器視覺已成為無損檢測技術(shù)中的一個(gè)頗具生命力的分支，并開拓出無損檢測技術(shù)的嶄新的應(yīng)用領(lǐng)域。機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用于表面缺陷的無損檢測起源于80年代初。進(jìn)入90年代后，基于線陣CCD器件的機(jī)器視覺技術(shù)無疑已成為表面缺陷檢測的主流技術(shù)，其應(yīng)用研究工作方興未艾。芬蘭RautaruukkiNewTechnology公司研制了Smartvis表面檢測系統(tǒng)，應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)方法自動設(shè)計(jì)了優(yōu)化的決策樹分類器結(jié)構(gòu)。美國Cognex公司于1996年先后研制成功了iS22

7、000自動檢測系統(tǒng)16和iLearn自學(xué)習(xí)分類器軟件系統(tǒng)切,通過這兩套系統(tǒng)的無縫連接，整體系統(tǒng)可提供80G0PS的運(yùn)算性能，并有效地改善了傳統(tǒng)自學(xué)習(xí)分類方法在算法執(zhí)行速度、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)吞吐量、樣本訓(xùn)練集規(guī)模及模式特征自動選擇等方面的不足之處。英國EuropeanElectronicSystem公司（EES）則將研究工作的重心確定為提高系統(tǒng)的實(shí)用性和可靠性，增強(qiáng)缺陷目標(biāo)的檢出能力和缺陷圖象的顯示質(zhì)量,并完善系統(tǒng)對環(huán)境的有效控制能力。基于計(jì)算機(jī)視覺的包覆層內(nèi)部無損檢測技術(shù)不緊操作簡便、造價(jià)低廉，而且檢測效率高，成像效果好，是目前包覆層無損檢測的首選，也是本次研究所采用的方法。參考文獻(xiàn)：尹華麗，王清和界

8、面粘接性能的影響因素J.固體火箭技術(shù)，1998,21(3):40-46張吉瑞、龔昌明、李志明等譯固體火箭發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(上、下)北京：兵器工業(yè)部第二一零研究所，1982,10王澤山發(fā)射藥裝藥技術(shù)述評大連：火炸藥高新技術(shù)討論會論文集，1991,8張豪俠國外發(fā)射藥裝藥技術(shù)夏其進(jìn)展火炸藥，1988(4)：2O27王澤山等著火藥裝藥設(shè)計(jì)原理北京：兵器工業(yè)出版社，1995.邢耀國固體火箭發(fā)動機(jī)無損檢測技術(shù)和結(jié)構(gòu)缺陷判廢標(biāo)準(zhǔn)研究的發(fā)展和展望J.推進(jìn)技術(shù)，1996,17(4):86-90.超聲波探傷編寫組超聲波探傷北京：電力工業(yè)出版社，1980,11黨長久，李明軒.超聲在固體火箭發(fā)動機(jī)無損檢測中的應(yīng)用J.應(yīng)

9、用聲學(xué)，1994胡健愷，張謙超聲檢測原理和方法.合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1993,10周在杞固體火箭發(fā)動機(jī)無損檢測技術(shù)進(jìn)展評述J.固體火箭技術(shù),1985陳金根.固體火箭發(fā)動機(jī)無損檢測新技術(shù)評述J.推進(jìn)技術(shù)，1992,(4):75-81唐圣學(xué).X射線底片圖像處理系統(tǒng)D.長沙：湖南大學(xué),2004馮振光.用于大型固體發(fā)動機(jī)無損檢測的X射線層析儀J/OL.固體火箭技術(shù)，1993,(1)郭長運(yùn).固體發(fā)動機(jī)工業(yè)CT探測系統(tǒng)J/OL.推進(jìn)技術(shù),1987RautaruukkiNewTechnologyCorp.Defectclassificationinsurfaceinspectionofstrips

10、teel.SteelTimesInternational,1992,16(5):214-216JohnCBadger,SeanTEnright.Automatedsurfaceinspectionsystem.IronandSteelEngineer,1996,73(3):48-51ChrisACarisetti,TheodoreYFong,CharlesFromm.iLearnselflearningdefectclassifier.IronandSteelEngineer,1998,75(8):50-53畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：一、要研究解決的問

11、題：掌握機(jī)器視覺的檢測方法，針對發(fā)動機(jī)包覆層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)出可行的檢測方案。搭建好硬件檢測平臺，實(shí)現(xiàn)對包覆層內(nèi)表面圖像的自動采集。根據(jù)包覆層內(nèi)表面圖像的特點(diǎn)，研究出相應(yīng)的圖像處理算法進(jìn)行缺陷識別。編寫軟件系統(tǒng)，集成硬件控制和圖像處理算法，實(shí)現(xiàn)整個(gè)檢測過程的自動化，最后準(zhǔn)確定位出缺陷距離發(fā)動機(jī)筒口的位置。二、擬采用的研究手段：檢測系統(tǒng)構(gòu)成初步設(shè)計(jì)整個(gè)檢測系統(tǒng)主要由機(jī)械控制單元、檢測操作單元、圖像采集單元和圖像處理及結(jié)果顯示單元組成。系統(tǒng)采用工控一體化工作站作為控制核心，總體控制協(xié)調(diào)檢測過程中各單元的協(xié)同工作，并對檢測結(jié)果進(jìn)行分析處理，最后得出檢測結(jié)論。圖像采集方式發(fā)動機(jī)為圓筒結(jié)構(gòu)，且包覆層粘接于

12、發(fā)動機(jī)內(nèi)壁，為了完成對整個(gè)包覆層內(nèi)表面的掃查，初步確定圖像采集方式為控制攝像裝置從發(fā)動機(jī)筒口處開始拍攝，然后向前移動一段固定的距離再進(jìn)行拍攝，最后完成對整個(gè)發(fā)動機(jī)包覆層內(nèi)表面的圖像采集，采集示意圖如下所示圖1圖像采集示意圖圖像處理算法1）缺陷掃查方式攝像裝置對包覆層四周進(jìn)行360度圖像拍攝，投影在二維平面上成環(huán)形像。由于光照強(qiáng)度以及鏡頭景深問題的影響，在以圖像中心為圓心的圓周上的像素值是比較接近的?？紤]到圖像的這個(gè)特點(diǎn)，初步確定缺陷掃查方式為，以圖像中心為圓心，對圖像中分辨率最高的一段環(huán)形區(qū)域進(jìn)行圓掃描，通過觀察圓周上像素值的變化來完成缺陷識別。2）降噪處理在圖像采集過程中，由于設(shè)備晃動、現(xiàn)場環(huán)境和光源等因素的影響，圖像中可能會產(chǎn)生各種各樣的背景噪聲，因此需要對圖像進(jìn)行濾波降噪處理。在這里考慮到圖像中的噪聲主要為一些離散的雜點(diǎn)，決定采用中值濾波方法來對圖像進(jìn)行濾波。這種方法在抑制隨機(jī)噪聲的同時(shí)不使邊緣模糊，并能較好地保持圖像的細(xì)節(jié)。3）閾值分割閾值分割是利用圖像中要提取的目標(biāo)區(qū)域與其背景在灰度特性上的差異，把圖像看作具有不同灰度級的兩類區(qū)域（目標(biāo)區(qū)域和背景區(qū)域）的組合，選取一個(gè)比較合理的閾值，以確定圖像中每個(gè)像素點(diǎn)應(yīng)該屬于目標(biāo)區(qū)域還是背景區(qū)域，從而產(chǎn)生相應(yīng)的二值圖像。包覆層常見的缺陷有凹坑和凸起兩種類型，其中凹坑處的像素值是