一种基于三维模型和探伤图像的铸件缺陷检测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于三维模型和探伤图像的铸件缺陷检测方法及系统，包括：基于虚拟射线成像系统对铸件的三维模型进行射线仿真成像，得到铸件的仿真探伤图像；基于射线探伤系统对铸件进行射线成像，得到铸件的真实探伤图像；所述虚拟射线成像系统与射线探伤系统的成像参数相同，所述成像参数包括：铸件角度、射线角度及成像参数；对仿真探伤图像和真实探伤图像进行对比，确定铸件的缺陷信息；所述缺陷信息包括缺陷的形貌和位置；基于铸件的缺陷信息对缺陷进行分类。本发明专利技术通过无缺陷仿真探伤图像与真实铸件探伤图像的对比法能很好的对图像中铸件结构和铸件缺陷的区域进行区分，不易将铸件结构纳入误检的范围，大大提高了铸件缺陷检测的准确率。陷检测的准确率。陷检测的准确率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维模型和探伤图像的铸件缺陷检测方法及系统


[0001]本专利技术属于铸件产品质量检测领域，更具体地，涉及一种基于三维模型和探伤图像的铸件缺陷检测方法及系统。

技术介绍

[0002]航空、航天、汽车、轨道交通、工程机械等行业重大装备用复杂铸件制造过程存在“关键质量点超差、质量波动大”等共性难题。
[0003]目前，铸造行业进行铸件质量检测主要依赖对铸件X射线探伤图像进行人工或计算机自动检测。又因为各铸造企业的实际工艺的差异导致缺陷问题影响因素纷繁复杂，无论是人工还是计算机检测，对铸件的缺陷检测容易出现漏检和误检的情况，这将极大的影响铸件的实际使用或铸件后续的工艺优化。由于铸件结构的重叠和部分缺陷在探伤图像上的表现形式相似，计算机自动检测对这些部分的缺陷误检漏检率高，容易产生较大的误差，导致铸件质量检测的可信度较低，实用性较差，导致工艺寻因上会存在困难，铸件产品质量难以得到有效控制。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于三维模型和探伤图像的铸件缺陷检测方法及系统，旨在解决现有铸件射线探伤方式检测缺陷的容易出现漏检和误检的情况，影响铸件的实际使用或铸件后续的工艺优化问题。
[0005]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种基于三维模型和探伤图像的铸件缺陷检测方法，包括如下步骤：
[0006]基于虚拟射线成像系统对铸件的三维模型进行射线仿真成像，得到铸件的仿真探伤图像；
[0007]基于射线探伤系统对铸件进行射线成像，得到铸件的真实探伤图像；所述虚拟射线成像系统与射线探伤系统的成像参数相同，所述成像参数包括：铸件角度、射线角度及成像参数；
[0008]对仿真探伤图像和真实探伤图像进行对比，确定铸件的缺陷信息；所述缺陷信息包括缺陷的形貌和位置；
[0009]基于铸件的缺陷信息对缺陷进行分类。
[0010]需要说明的是，铸件三维模型为无缺陷的铸件模型。
[0011]在一个可选的示例中，所述虚拟射线成像系统包括：光源面板、成像面板以及转盘；
[0012]所述光源面板以仿真的射线光源出射点为几何中心，以几何中心为原点建立光源的坐标系，以模拟射线成像过程；
[0013]所述光源面板和成像面板之间设置有铸件三维模型；所述铸件三维模型由多个三角面片组成，根据真实的待探测铸件结构搭建而成；
[0014]所述转盘设置在铸件三维模型底部，用于对三维模型进行旋转，以调整三维模型相对光源面板的角度；
[0015]所述成像面板用于对仿真射线穿透铸件三维模型后情况进行成像。
[0016]在一个可选的示例中，基于虚拟射线成像系统对铸件的三维模型进行射线仿真成像，得到铸件的仿真探伤图像，具体为：
[0017]基于射线的出射方向和射线的传播距离确定射线与任意平面的交点；
[0018]将三维模型的每个三角面片内任意一点理解为沿着三角面片的两条边移动得到，并基于三角面片内任意一点在两条边方向的长度与两条边边长的比例、三角面片三个顶点的坐标确定三角面片上任意一点的坐标；
[0019]结合射线与任意平面交点和三角面片上任意一点的坐标确定每条射线与三维模型的多个交点，并根据每条射线与三维模型的多个交点信息确定射线穿透三维模型的厚度；
[0020]根据射线传播介质衰减原理和每条射线穿透三维模型的厚度确定每天射线穿透三维模型后的强度；
[0021]基于每条射线穿透三维模型后的强度得到铸件的仿真探伤图像。
[0022]在一个可选的示例中，所述射线与任意平面的交点P1为：P1＝O+tD；其中，O为射线的出射点，D为射线的出射方向，t为射线的传播距离。
[0023]在一个可选的示例中，设三角面片的三个顶点分别为A、B及C；则所述三角面片上任意一点的坐标P2为：
[0024]P2＝(1
‑
u
‑
v)V1+uV2+vV3[0025]其中，u为该点在AC方向上的长度与AC线段长度的比值，v为该点在 AB方向上的长度与AB线段长度的比值；V1，V2和V3分别为顶点A、C、B 的坐标；
[0026]当P2＝P1，且u≥0，v≥0，u+v≤1时，射线与三角面片相交。
[0027]在一个可选的示例中，根据每条射线与三维模型的多个交点信息确定射线穿透三维模型的厚度，具体为：
[0028]根据三维模型的参数和射线与三角面片的交点信息确定射线与三维模型各个面的交点；
[0029]沿着射线出射方向对射线与三维模型各个面的交点进行奇偶数编号，奇数交点为射线入射到三维模型，偶数交点为射线从三维模型出射，根据奇偶数交点之间的坐标差确定射线穿透三维模型的厚度。
[0030]在一个可选的示例中，对仿真探伤图像和真实探伤图像进行对比之前，还包括如下步骤：
[0031]选用最小二乘法对仿真探伤图像上像素点的灰度信息进行拟合，以将仿真探伤图像和真实探伤图像匹配。
[0032]在一个可选的示例中，该方法还包括如下步骤：
[0033]基于对比求出的缺陷信息和铸件三维模型的参数反求缺陷在三维模型中的位置，并将缺陷在三维模型中显示出来，实现缺陷的三维直观化和可视化。
[0034]第二方面，本专利技术提供了一种基于三维模型和探伤图像的铸件缺陷检测系统，包括：
[0035]仿真探伤单元，用于基于虚拟射线成像系统对铸件的三维模型进行射线仿真成像，得到铸件的仿真探伤图像；
[0036]真实探伤单元，用于基于射线探伤系统对铸件进行射线成像，得到铸件的真实探伤图像；所述虚拟射线成像系统与射线探伤系统的成像参数相同，所述成像参数包括：铸件角度、射线角度及成像参数；
[0037]缺陷定位单元，用于对仿真探伤图像和真实探伤图像进行对比，确定铸件的缺陷信息；所述缺陷信息包括缺陷的形貌和位置；
[0038]缺陷分类单元，用于基于铸件的缺陷信息对缺陷进行分类。
[0039]在一个可选的示例中，所述仿真探伤单元所用到的虚拟射线成像系统包括：光源面板、成像面板以及转盘；所述光源面板以仿真的射线光源出射点为几何中心，以几何中心为原点建立光源的坐标系，以模拟射线成像过程；所述光源面板和成像面板之间设置有铸件三维模型；所述铸件三维模型由多个三角面片组成，根据真实的待探测铸件结构搭建而成；所述转盘设置在铸件三维模型底部，用于对三维模型进行旋转，以调整三维模型相对光源面板的角度；所述成像面板用于对仿真射线穿透铸件三维模型后情况进行成像。
[0040]第三方面，本专利技术提供了另一种基于三维模型和探伤图像的铸件缺陷检测系统，包括：存储器和处理器；
[0041]所述存储器，用于存储计算机程序；
[0042]所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如权利要求1
‑
7任一项所述的方法。
[0043]第四方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维模型和探伤图像的铸件缺陷检测方法，其特征在于，包括如下步骤：基于虚拟射线成像系统对铸件的三维模型进行射线仿真成像，得到铸件的仿真探伤图像；基于射线探伤系统对铸件进行射线成像，得到铸件的真实探伤图像；所述虚拟射线成像系统与射线探伤系统的成像参数相同，所述成像参数包括：铸件角度、射线角度及成像参数；对仿真探伤图像和真实探伤图像进行对比，确定铸件的缺陷信息；所述缺陷信息包括缺陷的形貌和位置；基于铸件的缺陷信息对缺陷进行分类。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟射线成像系统包括：光源面板、成像面板以及转盘；所述光源面板以仿真的射线光源出射点为几何中心，以几何中心为原点建立光源的坐标系，以模拟射线成像过程；所述光源面板和成像面板之间设置有铸件三维模型；所述铸件三维模型由多个三角面片组成，根据真实的待探测铸件结构搭建而成；所述转盘设置在铸件三维模型底部，用于对三维模型进行旋转，以调整三维模型相对光源面板的角度；所述成像面板用于对仿真射线穿透铸件三维模型后情况进行成像。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于虚拟射线成像系统对铸件的三维模型进行射线仿真成像，得到铸件的仿真探伤图像，具体为：基于射线的出射方向和射线的传播距离确定射线与任意平面的交点；将三维模型的每个三角面片内任意一点理解为沿着三角面片的两条边移动得到，并基于三角面片内任意一点在两条边方向的长度与两条边边长的比例、三角面片三个顶点的坐标确定三角面片上任意一点的坐标；结合射线与任意平面交点和三角面片上任意一点的坐标确定每条射线与三维模型的多个交点，并根据每条射线与三维模型的多个交点信息确定射线穿透三维模型的厚度；根据射线传播介质衰减原理和每条射线穿透三维模型的厚度确定每天射线穿透三维模型后的强度；基于每条射线穿透三维模型后的强度得到铸件的仿真探伤图像。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述射线与任意平面的交点P1为：P1＝O+tD；其中，O为射线的出射点，D为射线的出射方向，t为射线的传播距离。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，设三角面片的三个顶点分别为A、B及C；则所述三角面片上任意一点的坐标P2为：P2＝(1
‑
u
‑
v)V1+uV2+vV3其中，u为该点在AC方向上的长度与AC线段...

【专利技术属性】
技术研发人员：计效园，李沁阳，侯明君，孙晓龙，吴楚澔，周建新，殷亚军，沈旭，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：