一种大型燃气轮机叶片数字射线分区探测方法技术

本发明专利技术公开了一种大型燃气轮机叶片数字射线分区探测方法，采用X射线源和平板探测器组成数字射线探测系统，所述X射线源以六组透照参数对待测叶片进行透照，在所述平板探测器上形成由高亮全白过渡至全黑的图像灰度，确定各个分区厚度变化，划分各个透照分区，裁剪得到有效区域，最后完成分区图像的拼接。本发明专利技术方法可增大射线透照区域、简化操作、提高检测效率，规范燃气轮机叶片数字射线分区探测方法，有助于实现燃气轮机叶片内部缺陷的快速提取，操作简单，对工人技术水平要求较低，在工厂大规模检测时效率高，具有较高的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种大型燃气轮机叶片数字射线分区探测方法
本专利技术属于工业射线无损检测领域，涉及一种应用于大型燃气轮机叶片的分区探测方法。
技术介绍
燃气轮机是一种旋转叶轮式动力机械。在工作中，高速流动的燃料-空气混合气体(工作介质)冲击叶轮使其旋转，进而将工作介质的内能、动能等形式的能量转化为叶轮的动能并通过输出轴对外做功。燃气轮机主要在两个领域有着较为广泛的应用：一方面，可在发电系统中作为发电机组的能量输入源；另一方面，又可充当大型舰船的发动机为其提供动力。燃气轮机属于极具战略意义的动力装备，而我国目前尚未完全掌握燃气轮机的核心技术，相关产品还主要依靠国外进口。叶片作为构成燃气轮机的核心气动零件，其制造通常采用精密铸造成型工艺，且在工作中需要在极高的温度和压力下承受巨大的载荷。因此，叶片在制造以及服役的过程中，会在其内部形成裂纹、缩孔、缩松、夹杂等形式的缺陷。将严重影响燃气轮机整机的性能以及运行的安全可靠性。因此，研究燃气轮机叶片缺陷的检测技术，对提高我国燃气轮机制造水平、突破发达国家的技术封锁具有深远的战略意义。传统的燃气轮机叶片检测是通过工业射线借助胶片成像的方法。其过程通常是将叶片左右较薄区域作为同一透照区域，将中间较厚区域作为单独的另一透照区域。由于铅材料对射线具有较大的衰减作用，故区域的分割是通过铅丝对部分透照区域进行遮挡而形成划分的边界，没有绝对的标准。该方法的不足之处在于：铅丝遮挡处是检测的盲区，检测的过程复杂；胶片的成本较高且难以保存；评判通常由人工完成，受经验和主观性影响较大。燃气轮机叶片表面是复杂的自由曲面，且各个位置的曲率和厚度沿着曲面连续变化。考虑到燃气轮机叶片复杂的结构和不均匀的厚度分布以及平板探测器有限的成像范围(小于叶片叶身尺寸)，为获得较好的成像质量，必须要对燃气轮机叶片的不同部位采用不同的透照参数进行分区域探测，区域的划分以及透照参数的选取就显得尤为的关键。分区探测之后为了显示缺陷的位置，需要将所有分区图像进行拼接组合。传统分区方法由于铅丝对叶片的遮挡严重，大大减小了有效透照面积。并且分区操作复杂，使得检测效率大大降低。由于叶片曲率以及厚度变化连续，透照后的图像灰度变化均匀，难以实现对分区图像的拼接。传统分区方法没有具体的量化标准，对分区的各个参数没有具体规定。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，本专利技术设计了一种基于数字射线的燃气轮机叶片分区探测方法，简化了区域划分的过程并提出了区域划分的标准，有助于实现燃气轮机叶片内部缺陷的快速提取。本专利技术采用以下技术方案：一种大型燃气轮机叶片数字射线分区探测方法，其特征在于：采用X射线源和平板探测器组成数字射线探测系统，所述X射线源以六组透照参数对待测叶片进行透照，在所述平板探测器上形成由高亮全白过渡至全黑的图像灰度，确定各个分区厚度变化，划分各个透照分区，裁剪得到有效区域，最后完成分区图像的拼接。进一步的，包括以下步骤：S1、按照平板探测器成像尺寸大小和待测叶片几何结构选取透照方向，获取所述待测叶片在此方向的投影；S2、利用两个铅点以及待测叶片叶身的四个角点将所述待测叶片分为上、下两部分，上下各三个分区，确定各个分区的透照参数，获取各个区域透照厚度变化范围；S3、按照待测叶片的厚度、曲率和尺寸变化规律布置两个所述铅点的间隔，划分所述待测叶片的六个透照区域；S4、根据两个所述铅点在透照图像中呈现的高亮白点，以及待测叶片叶身的四个所述角点在透照图像中处于灰度明暗变化临界位置特征，获取所述铅点和角点的几何中心坐标；S5、通过获取各个分区两个对角点的坐标，将各个分区图像裁剪出来并获取有效区域；S6、将裁剪出来的各个分区图像分别以两个所述铅点为基准，将六个分区拼接到一起，完成对整个分区图像的拼接。进一步的，步骤S2中，所述待测叶片上部从左到右依次为第一分区、第二分区和第三分区，下部从左到右依次为第四分区、第五分区和第六分区，所述第一分区、第二分区、第四分区和第五分区的交点为第一铅点，所述第二分区、第三分区、第五分区和第六分区的交点为第二铅点。进一步的，步骤S2具体包括以下步骤：S21、沿透照方向以待测叶片叶身高度四分之一处的截面与四分之三处的截面厚度变化作为初步透照参数获取的参考；S22、在所述叶身宽度方向上将截面三等分，利用有限元分析或以三坐标机测量截面各部分厚度变化，确定各个部分透照厚度变化范围；S23、加工一个厚度范围与待测截面部分透照厚度范围相同的同材质试验用楔块，由零开始不断增大所述数字射线探测系统的透照参数，直到透照图像成像灰度处于平所述板探测器响应线性区域中心三分之二区域为止，得到区域理论透照厚度变化范围。进一步的，步骤S3具体包括以下步骤：S31、加工一个厚度变化范围与所述待测叶片叶身整体厚度变化范围相同的试验用楔块，分别以步骤S2得到的六组透照参数对所述楔块进行透照，获取在各组参数下的检测图像，确定各组参数的有效透照厚度范围；S32、将待测叶片设计模型导入有限元分析软件，随后对其进行网格划分，沿射线透照方向对网格进行数值计算，确定射线透照方向上所述待测叶片的厚度与曲率；S33、将两个所述铅点贴于所述待测叶片中线上，调整两个所述铅点的间距以及每个所述铅点与所述待测叶片边界的间距，使得各个分区的厚度变化范围处于步骤S31所确定的各个对应透照参数的有效透照厚度范围，划分所述待测叶片的透照区域。进一步的，步骤S32中，所述待测叶片的厚度与曲率具体为：首先，通过对叶片进行定尺寸网格划分，沿射线透照方向确定该方向上的网格数量值，该值乘以单个网格尺寸即可计算出射线透照方向上的厚度；然后，通过选取各个网格的临点，对曲率张量求取平均值，即可计算出叶片表面的曲率。进一步的，步骤S33中，各个分区曲率变化不超过总曲率变化的三分之一。进一步的，步骤S6具体包括以下步骤：S61、利用X射线源对所述待测叶片的六个分区分别进行透照，得到六幅透照图像；S62、分别以两个所述铅点和四个所述角点坐标对所述透照图像进行图像截取，获得六个分区图像；S63、以所述待测叶片的高度方向作为各个分区图像的Y轴正方向，沿所述待测叶片宽度方向定义各个分区图像的X轴正方向，重新建立各个分区的坐标系；S64、分别以两个所述铅点的几何中心为基准，统一各个分区的坐标系，完成六个分区图像的拼接。进一步的，步骤S61中，所述六个分区采用不同的曝光参数。进一步的，步骤S64中，先以第一铅点的几何中心为基准，统一第一分区、第二分区、第四分区和第五分区的坐标系，完成四个分区图像的拼接；再变换第一分区、第二分区、第四分区和第五分区的统一坐标系与第二铅点的几何中心重合；以第二铅点的几何中心为基准，统一第三分区和第六分区的坐标系以及第一分区、第二分区、第四分区和第五分区拼接图像的坐标系，完成对六幅分区图像的拼接。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种大型燃气轮机叶片数字射线分区探测方法，采用X射线源和平板探测器组成数字射线探测系统，以一组透照参数对待测叶片进行透照，在平板探测器上形成由高亮全白过渡至全黑的图像灰度，具有一个线性响应区域，以在透照参数下所形成图像的灰度变化范围必须处于数字射线探测系统的线性变化区域作为确定各个分区厚度变化的依本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型燃气轮机叶片数字射线分区探测方法，其特征在于：采用X射线源和平板探测器组成数字射线探测系统，所述X射线源以六组透照参数对待测叶片进行透照，在所述平板探测器上形成由高亮全白过渡至全黑的图像灰度，确定各个分区厚度变化，划分各个透照分区，裁剪得到有效区域，最后完成分区图像的拼接。

【技术特征摘要】
1.一种大型燃气轮机叶片数字射线分区探测方法，其特征在于：采用X射线源和平板探测器组成数字射线探测系统，所述X射线源以六组透照参数对待测叶片进行透照，在所述平板探测器上形成由高亮全白过渡至全黑的图像灰度，确定各个分区厚度变化，划分各个透照分区，裁剪得到有效区域，最后完成分区图像的拼接。2.根据权利要求1所述的一种大型燃气轮机叶片数字射线分区探测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、按照平板探测器成像尺寸大小和待测叶片几何结构选取透照方向，获取所述待测叶片在此方向的投影；S2、利用两个铅点以及待测叶片叶身的四个角点将所述待测叶片分为上、下两部分，上下各三个分区，确定各个分区的透照参数，获取各个区域透照厚度变化范围；S3、按照待测叶片的厚度、曲率和尺寸变化规律布置两个所述铅点的间隔，划分所述待测叶片的六个透照区域；S4、根据两个所述铅点在透照图像中呈现的高亮白点，以及待测叶片叶身的四个所述角点在透照图像中处于灰度明暗变化临界位置特征，获取所述铅点和角点的几何中心坐标；S5、通过获取各个分区两个对角点的坐标，将各个分区图像裁剪出来并获取有效区域；S6、将裁剪出来的各个分区图像分别以两个所述铅点为基准，将六个分区拼接到一起，完成对整个分区图像的拼接。3.根据权利要求2所述的一种大型燃气轮机叶片数字射线分区探测方法，其特征在于：步骤S2中，所述待测叶片上部从左到右依次为第一分区、第二分区和第三分区，下部从左到右依次为第四分区、第五分区和第六分区，所述第一分区、第二分区、第四分区和第五分区的交点为第一铅点，所述第二分区、第三分区、第五分区和第六分区的交点为第二铅点。4.根据权利要求3所述的一种大型燃气轮机叶片数字射线分区探测方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：S21、沿透照方向以待测叶片叶身高度四分之一处的截面与四分之三处的截面厚度变化作为初步透照参数获取的参考；S22、在所述叶身宽度方向上将截面三等分，利用有限元分析或以三坐标机测量截面各部分厚度变化，确定各个部分透照厚度变化范围；S23、加工一个厚度范围与待测截面部分透照厚度范围相同的同材质试验用楔块，由零开始不断增大所述数字射线探测系统的透照参数，直到透照图像成像灰度处于平所述板探测器响应线性区域中心三分之二区域为止，得到区域理论透照厚度变化范围。5.根据权利要求2所述的一种大型燃气轮机叶片数字射线分区探测方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下步骤：S31、加工一个厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兵，陈磊，周浩，高梦秋，魏翔，李应飞，李章兵，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61