通过校正进行的无损检测方法技术

本发明专利技术涉及一种航空部件(10)的无损检测方法，包括校正处理(E2)，该校正处理包括以下步骤：(E21，E22)生成从断层扫描体积中提取的部件(10)的中间表面(SM)，所述中间表面(SM)将部件(10)分成两部分，(E23)确定垂直于所述中间表面(SM)的法向量场(N)，(E24)使所述中间表面(SM)平坦化以在平面(P)中形成平坦化的中间表面(SMa)，(E25)重建校正过的体积(Vr)，其包含围绕平坦化的中间表面(SMa)校正过的部件(10，10')，所述重建通过沿着与所述平坦化的中间表面(SMa)正交的方向的校正过的体积(Vr)的体素(Vx')之间和沿着与这些相应正交方向相关联的中间表面(SM)的法向量(N)的体积(V)的体素(Vx)之间的映射执行，(E3)分析由此获得的校正过的体积以识别部件的异常。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过校正进行的无损检测方法
本专利技术涉及借助于数字断层扫描体积对工业部件特别是在航空领域中的工业部件进行无损检测(non–destructivetesting，NDT)的领域。更精确的，本专利技术涉及对由操作员进行的视觉检测的改进。NDT对于检测材料的材料健康至关重要。例如，由三维编织碳纤维复合材料制成的风扇叶片是必须完全检测的关键部件。但风扇外壳、整流器、翼、叶片等也可能是相关的。数字断层扫描体积通过断层扫描获得，在衰减之后由检测系统进行分析之前，检测系统的X射线发生器发射穿过待检测部件的光束。得到的中间图像称为“投影”。在不同的空间平面中获取多个投影(使用可选的预处理)并将它们组合产生该部件的三维体积，该三维体积在每个体素处具有X射线的吸收密度值。这些三维图像允许无损地显示部件内部。
技术介绍
待检查的部件10由复合材料制成，借助于将三维编织碳纤维放入模具中然后注入。参考10也适用于物理部件及其在断层体积V中的三维表示。在注入和加工之后，一些部件呈现双曲面，通常称为“扭曲”。涡轮机的叶片通常具有这种形状(参见图1)：与新月形式的内弧-外弧形轮廓相关的弯曲，以及缠绕在其自身上的螺旋弯曲。举例来说，螺旋扭转延伸超过70°。这两个变形根据被称作主方向Z的方向延伸。对于视觉分析，操作者使用三维断层扫描体积V的显示软件，该软件允许操作者扫描整个部件。图2a至图2c示出了显示在屏幕上的部件的二维截面，每个截面根据原始图像的轴定向。图2d示出了在部件10的三维视图中的这三个平面。图2a和2b中呈现的平面很容易被利用来进行编织异常的研究，因为操作员可以浏览部件10并具有整体视觉。然而，图2c中呈现的第三平面较难进行分析，因为部件的扭曲不提供整体视觉并且操作员必须重复扫描该视图。当在图像中检测到可疑迹象时，必须进行更精细的分析以确认或否认该迹象的存在。这包括添加一个平面，该平面此时根据部件对齐而不跟随图像的轴。这是一个考究而且非常漫长的操作。文献US6041132提出了一种使用称为CAD模型的计算机模拟模型来校正部件的扭曲的方法。然而，使用CAD模型来校正扭曲是一种笨而受限的方法：当模型可用时，它没有被定义在与断层扫描体积的参考相同的参考中，并且必须执行“重新校准”。计算重新校准是一项代价非常高的操作，其涉及资源成本高昂的复杂方法。此外，可能出现制造的部件与CAD模型不对应：则所执行的校正将不符合。因此，执行这样的方法是复杂的。
技术实现思路
为了纠正现有技术的缺点，特别是在不使用CAD模型时，本专利技术涉及一种航空部件的无损检测方法，包括通过数字断层扫描获得体积的预备步骤，其中，存在对所述航空部件的表示，该体积由体素限定，并且其特征在于该方法包括校正处理，该校正处理包括以下步骤：(E21)断层扫描表示的处理，所述处理包括从所述体积中提取仅与部件相关的体素；(E22)根据与所述部件相关的所述提取的体积生成部件的断层扫描体积内部的中间表面，所述中间表面将所述部件分成两部分；(E23)确定垂直于所述中间表面(SM)的法向量(N)的场；(E24)使所述中间表面平坦化以在平面中形成平坦化的中间表面；(E25)重建校正过的体积，所述校正过的体积包含围绕平坦化的中间表面校正过的部件，所述重建通过校正过的体积的沿着与所述平坦的中间表面正交的方向的体素之间和体积的沿中间表面的法向量的体素之间的映射执行，所述中间表面的法向量与这些相应的正交方向相关联；(E3)分析产生的校正过的体积以识别部件的异常。目前，校正过的三维表示根据标记的主轴定向，这使得更容易通过先前呈现的二维截面在显示监视器上搜索异常。对操作员有许多益处：分析更快速、麻烦更少、执行的操作更少等。操作员自身和操作员之间的差异性降低。最后，由于三维表示被校正过，因为与空气相关的体素的数量减少(总体积的大小更小了)，所以校正过的体积将消耗更少的计算机显示资源(随机存取存储器等)。本专利技术可以单独包括以下特征或包括以下特征的组合：断层扫描表示的处理步骤(E21)通过根据灰度将体素分割两类来进行；该部件根据主方向延伸，并且中间表面也根据该主方向延伸；生成中间表面的步骤之后是用于消除一些不规则性的低通滤波步骤；平坦化步骤(E24)通过将所述中间表面投影到平面上来进行；选择平坦化步骤(E24)的平面以使与投影相关的失真最小化；校正过的体积的体素(甚至每个体素)的特征在于体素的通过正交投影距离所述平坦化的中间表面的点的距离，即所谓的正交距离，其中，中间表面的点对应于平坦化的中间表面的点，并且其中，恢复体积的体素的值，所述体积的体素位于沿通过该点的法向量所定义的方向的距离处，所述距离是所谓的正交距离的函数；重建步骤(E25)包括以下子步骤：(E251)在平坦化的中间表面的空间中选择体素；(E252)通过正交投影(所谓的正交距离)计算该体素距离平坦化的中间表面的距离，并确定投影到所述平坦化的中间表面的点；(E253)确定未校正过的中间表面的与未校正过的表面的投影点相对应的点；(E254)恢复通过未校正过的表面上的相应的投影点的法向量；(E255)确定位于法向量方向上并且在作为正交距离的值的函数的距离处的体素的值；(E256)将体素的值交给在校正过的表示中选择的体素；两个距离之间的函数是线性函数，优选地两个距离相同；没有使用对所述航空部件的计算机建模。本专利技术还提供了一种包括数据处理装置和存储器的计算单元，其被配置为执行如前定义的校正处理。此外，可以提供显示监视器，所述监视器显示由计算单元接收的数据，尤其是校正过的体积的数据。本专利技术还提供了一种计算机程序产品，其被配置为由计算单元执行并执行如先前定义的校正处理。附图说明本专利技术的其他特征、目的和优点将从以下描述中显现出来，以下描述纯粹是说明性的而非限制性的并且必须参考附图来考虑，在附图中：图1示出了扭曲的叶片；图2a至图2d(前面给出的)示出了扭曲部件的截面的不同视图；图3和图4示出了根据本专利技术实施例的方法的不同步骤；图5和图6分别以二维和三维形式示出了中轴和中间表面的图示；图7示出了根据本专利技术的中间表面上的法向量场；图8示出了用于使中间表面平坦化的投影平面；图9a至图9c示出了用于从对中间表面的平坦化重建校正过的体积的不同步骤；图10示出了正在进行的校正体积的重建；图11a至图11d示出了带有校正过的部件的校正过的体积，图12示出了计算单元和显示监视器。具体实施方式现在将参考图3和图4给出通过校正进行无损检测的方法的详细描述。待检查的部件10旨在用于航空领域，更准确地说用于涡轮机。说明书和附图是针对
技术介绍
部分所述的包括主方向Z的叶片而示出的。然而，该方法适用于非环面形状的所有形状的部件。事实上，这种形状可能在生成中间表面时产生困难或产生投影困难，如下文所述。借助于数字断层扫描成像系统和计算装置(附图中未示出)进行初步获取步骤E1，以便可以执行部件10内的无损检测。该步骤产生用于航空的部件10的三维表示。得到的断层扫描体积V由体素Vx构成，每个体素具有灰度。因此，部件10通过具有特定灰度的体素Vx限定在体积V内。现在将描述校正步骤E2的更具体的方法。该方法不涉及CAD模型的使用。将近似地提及“部件10”来指定具有物质存在的部件10的断层扫描表示。参本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空部件(10)的无损检测方法，包括通过数字断层扫描获得体积(V)的预备步骤(E1)，其中，存在对所述航空部件(10)的表示，所述体积(V)由体素(Vx)限定，其特征在于，所述方法包括校正处理(E2)，所述校正处理包括以下步骤：(E21)断层扫描表示的处理，所述处理包括从所述体积中提取仅与所述部件相关的所述体素；(E22)根据与所述部件相关的所述提取的体积生成所述断层扫描体积内部的所述部件(10)的中间表面(SM)，所述中间表面(SM)将所述部件(10)分成两部分；(E23)确定垂直于所述中间表面(SM)的法向量(N)的场；(E24)使所述中间表面(SM)平坦化以在平面(P)中形成平坦化的中间表面(SMa)；(E25)重建校正过的体积(Vr)，所述校正过的体积(Vr)包含围绕平坦化的中间表面(SMa)校正过的部件(10，10')，所述重建通过校正过的体积(Vr)的体素(Vx')之间和体积(V)的体素(Vx)之间的映射来执行，其中，所述校正过的体积(Vr)的体素(Vx')沿着与所述平坦化的中间表面(SMa)正交的方向，所述体积(V)的体素(Vx)沿中间表面(SM)的法向量(N)，所述中间表面(SM)的法向量(N)与相应的正交方向相关联；所述处理还包括对产生的校正过的体积的分析步骤(E3)以识别所述部件的异常。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.01 FR 16507871.一种航空部件(10)的无损检测方法，包括通过数字断层扫描获得体积(V)的预备步骤(E1)，其中，存在对所述航空部件(10)的表示，所述体积(V)由体素(Vx)限定，其特征在于，所述方法包括校正处理(E2)，所述校正处理包括以下步骤：(E21)断层扫描表示的处理，所述处理包括从所述体积中提取仅与所述部件相关的所述体素；(E22)根据与所述部件相关的所述提取的体积生成所述断层扫描体积内部的所述部件(10)的中间表面(SM)，所述中间表面(SM)将所述部件(10)分成两部分；(E23)确定垂直于所述中间表面(SM)的法向量(N)的场；(E24)使所述中间表面(SM)平坦化以在平面(P)中形成平坦化的中间表面(SMa)；(E25)重建校正过的体积(Vr)，所述校正过的体积(Vr)包含围绕平坦化的中间表面(SMa)校正过的部件(10，10')，所述重建通过校正过的体积(Vr)的体素(Vx')之间和体积(V)的体素(Vx)之间的映射来执行，其中，所述校正过的体积(Vr)的体素(Vx')沿着与所述平坦化的中间表面(SMa)正交的方向，所述体积(V)的体素(Vx)沿中间表面(SM)的法向量(N)，所述中间表面(SM)的法向量(N)与相应的正交方向相关联；所述处理还包括对产生的校正过的体积的分析步骤(E3)以识别所述部件的异常。2.根据前述权利要求所述的无损检...

【专利技术属性】
技术研发人员：文森特·杰罗姆·莫拉德，L·C·JL·盖伊，
申请(专利权)人：赛峰集团，
类型：发明
国别省市：法国,FR