基于结构光的压力容器焊缝超声检测技术探讨
发布时间：2021-06-10 20:03
压力容器焊缝质量关系着核反应堆回路系统的安全运行,为保证其可靠性,必须对该类焊缝进行无损检测。本文针对现有核反应堆压力容器超声检测技术应用的特点,通过结构光的3D成像技术,提出了一套应用机械手实现压力容器焊缝超声检测的技术方案,并对超声检测系统各功能模块展开探讨,为后续自动检测技术的发展提供思路。
【文章来源】：电子设计工程. 2019,27(19)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
结构光基本原理
?3D视觉压力容器检测系统中工控计算机、运动控制系统、结构光视觉传感器、图像采集系统组成。通过多激光线结构光传感器投影重建压力容器和机械手在水下的三维轮廓信息，通过图像采集系统进行多视点图像特征点提取，减少扫查中的深度图像采集偏差，应用DIBR技术进行重建拼接、三维点云计算，快速获取压力容器和运动中的机械手的空间坐标。2.2软件架构设计针对超声检测3D超声检测的硬件物理结构，可分析得到其大致软件架构设计方案，由上至下分别为：应用层、应用服务层、数据服务层、基础设施层。如图4所示。图4压力容器自动检测软件架构图以结构光超声检测软件的用户终端作为应用层，负责对应用服务层各模块的通信控制，完成超声任务执行和功能实现，并与数据服务层实现图像信息处理、运动状态记录、检测结果分析等日志数据记录，而结构光产生应用、被检装置的三维图像采集、处理和机械手运动控制等都基于底层——基础设施层的多轴机械手、激光发生器、超声扫查器、探测器等相关硬件设备[5-6]。针对结构光超声检测系统架构进行合理设计，配合超声波探伤仪，采用一定的超声检测方法，完成对缺陷的识别、定位等操作。3D视觉系统程序基于MFC库完成开发，通过对被检对象、机械手运动姿态和扫查器位置进行实时图像采集分析，完成自动检测任务，系统程序流程图如图5所示。邹斌，等基于结构光的压力容器焊缝超声检测技术探讨--119
《电子设计工程》2019年第19期图5检测系统程序流程图图像采集设备为检测人员提供被检对象的三维图像和机械手、扫查器的动作捕捉，通过TCP/IP协议建立网络通信，调用结构光图像采集模块函数链接库完成图像采集和保存[7]，采集系统流程图如图6所示。采集到的原始图像存在较多的图像噪声、较窄灰度等问题，通过降低噪声、增加对比度对，在完成被检对象、机械手、扫查器的三维立体成像后，根据检测要求设置好检测起始点和扫查路径，按照协议和命令标准实现手动、自动扫查任务。图6检测系统图像采集流程结构2.3三维测量方法检测系统三维图像显示和人机交互，需要多路视点的视频来记录完整数据信息，做出准确视差、深度的判断。基于结构光的压力容器超声检测系统主要是从不同角度多视点获取压力容器和机械手的实时彩色数据和深度数据，通过安全壳内部采集服务器与操作室中的接收服务器进行编码传输，图像处理分析后，利用DIBR技术实现三维图像的人机界面成像[8-9]，如图7所示。每个视觉点采集到的图像深度值表征场景和相机成像平面之间的距离，一般以灰度图像表示，通过将深度信息与增强现实、虚拟现实等技术结合，实现操作人员远程交互，提高系统可操作性和交互性[10]。图7基于深度图的多视点视频系统3检测系统设计分析3.1可视化系统功能分析通过结构光进行超声检测的目的是将检测对象、检测设备以及检测过程采用适当的图形显示在人工交互界面上，以此分析检测系统数据场中各类数据量的变化情况，使操作人员实现画面缩放，三维空间任意改变方向和索引区域的颜色，并实时呈现变化的画面。根据类似可视化系统的设计参考，超声检测可视化系统基本由以下框架构成：参量模块
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维激光点云技术在通信机房勘察自动化设计中的应用[J]. 李威,王伟. 电信工程技术与标准化. 2019(01)
[2]基于遗传算法的3D动态实时建模方法[J]. 郑朝鑫,董晨,叶尹. 福州大学学报(自然科学版). 2019(01)
[3]基于FPGA的CMOS图像实时非均匀性校正方法[J]. 夏候耀涛,王万平,黄涛. 电子设计工程. 2019(01)
[4]基于视觉传达效果的三维图像虚拟重建[J]. 王卓. 现代电子技术. 2019(01)
[5]三维图像重建中的深度信息处理方法[J]. 李宸鑫. 电子技术与软件工程. 2018(16)
[6]三维视觉在工业机器人行业的关键技术研究及应用[J]. 谢显飞. 民营科技. 2018(04)
[7]压力容器无损检测原理与具体方法之研究[J]. 章靖. 山东工业技术. 2018(08)
[8]机器的“眼睛”——机器视觉与视觉传感器技术探究[J]. 陈星熠. 数字通信世界. 2017(11)
[9]无损检测技术在压力容器及维修中的应用[J]. 杨永锋,冯挺,邵涛. 科技传播. 2016(18)
博士论文
[1]大型回转体超声成像检测技术研究[D]. 王新征.南京理工大学 2017
[2]大型零件多通道自动超声测控系统关键技术的研究[D]. 韩明.天津工业大学 2017
[3]多视点深度图采集与质量评估方法研究[D]. 向森.华中科技大学 2016
硕士论文
[1]基于深度信息的三维重建图像处理技术研究[D]. 马彦珍.中北大学 2018
[2]基于动态参数控制的结构光三维扫描研究[D]. 沈杭锦.杭州电子科技大学 2015
[3]压力容器超声检测运动规划方法研究及控制系统实现[D]. 姜金为.浙江工业大学 2013
本文编号：3223033
【文章来源】：电子设计工程. 2019,27(19)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
结构光基本原理
?3D视觉压力容器检测系统中工控计算机、运动控制系统、结构光视觉传感器、图像采集系统组成。通过多激光线结构光传感器投影重建压力容器和机械手在水下的三维轮廓信息，通过图像采集系统进行多视点图像特征点提取，减少扫查中的深度图像采集偏差，应用DIBR技术进行重建拼接、三维点云计算，快速获取压力容器和运动中的机械手的空间坐标。2.2软件架构设计针对超声检测3D超声检测的硬件物理结构，可分析得到其大致软件架构设计方案，由上至下分别为：应用层、应用服务层、数据服务层、基础设施层。如图4所示。图4压力容器自动检测软件架构图以结构光超声检测软件的用户终端作为应用层，负责对应用服务层各模块的通信控制，完成超声任务执行和功能实现，并与数据服务层实现图像信息处理、运动状态记录、检测结果分析等日志数据记录，而结构光产生应用、被检装置的三维图像采集、处理和机械手运动控制等都基于底层——基础设施层的多轴机械手、激光发生器、超声扫查器、探测器等相关硬件设备[5-6]。针对结构光超声检测系统架构进行合理设计，配合超声波探伤仪，采用一定的超声检测方法，完成对缺陷的识别、定位等操作。3D视觉系统程序基于MFC库完成开发，通过对被检对象、机械手运动姿态和扫查器位置进行实时图像采集分析，完成自动检测任务，系统程序流程图如图5所示。邹斌，等基于结构光的压力容器焊缝超声检测技术探讨--119
《电子设计工程》2019年第19期图5检测系统程序流程图图像采集设备为检测人员提供被检对象的三维图像和机械手、扫查器的动作捕捉，通过TCP/IP协议建立网络通信，调用结构光图像采集模块函数链接库完成图像采集和保存[7]，采集系统流程图如图6所示。采集到的原始图像存在较多的图像噪声、较窄灰度等问题，通过降低噪声、增加对比度对，在完成被检对象、机械手、扫查器的三维立体成像后，根据检测要求设置好检测起始点和扫查路径，按照协议和命令标准实现手动、自动扫查任务。图6检测系统图像采集流程结构2.3三维测量方法检测系统三维图像显示和人机交互，需要多路视点的视频来记录完整数据信息，做出准确视差、深度的判断。基于结构光的压力容器超声检测系统主要是从不同角度多视点获取压力容器和机械手的实时彩色数据和深度数据，通过安全壳内部采集服务器与操作室中的接收服务器进行编码传输，图像处理分析后，利用DIBR技术实现三维图像的人机界面成像[8-9]，如图7所示。每个视觉点采集到的图像深度值表征场景和相机成像平面之间的距离，一般以灰度图像表示，通过将深度信息与增强现实、虚拟现实等技术结合，实现操作人员远程交互，提高系统可操作性和交互性[10]。图7基于深度图的多视点视频系统3检测系统设计分析3.1可视化系统功能分析通过结构光进行超声检测的目的是将检测对象、检测设备以及检测过程采用适当的图形显示在人工交互界面上，以此分析检测系统数据场中各类数据量的变化情况，使操作人员实现画面缩放，三维空间任意改变方向和索引区域的颜色，并实时呈现变化的画面。根据类似可视化系统的设计参考，超声检测可视化系统基本由以下框架构成：参量模块
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维激光点云技术在通信机房勘察自动化设计中的应用[J]. 李威,王伟. 电信工程技术与标准化. 2019(01)
[2]基于遗传算法的3D动态实时建模方法[J]. 郑朝鑫,董晨,叶尹. 福州大学学报(自然科学版). 2019(01)
[3]基于FPGA的CMOS图像实时非均匀性校正方法[J]. 夏候耀涛,王万平,黄涛. 电子设计工程. 2019(01)
[4]基于视觉传达效果的三维图像虚拟重建[J]. 王卓. 现代电子技术. 2019(01)
[5]三维图像重建中的深度信息处理方法[J]. 李宸鑫. 电子技术与软件工程. 2018(16)
[6]三维视觉在工业机器人行业的关键技术研究及应用[J]. 谢显飞. 民营科技. 2018(04)
[7]压力容器无损检测原理与具体方法之研究[J]. 章靖. 山东工业技术. 2018(08)
[8]机器的“眼睛”——机器视觉与视觉传感器技术探究[J]. 陈星熠. 数字通信世界. 2017(11)
[9]无损检测技术在压力容器及维修中的应用[J]. 杨永锋,冯挺,邵涛. 科技传播. 2016(18)
博士论文
[1]大型回转体超声成像检测技术研究[D]. 王新征.南京理工大学 2017
[2]大型零件多通道自动超声测控系统关键技术的研究[D]. 韩明.天津工业大学 2017
[3]多视点深度图采集与质量评估方法研究[D]. 向森.华中科技大学 2016
硕士论文
[1]基于深度信息的三维重建图像处理技术研究[D]. 马彦珍.中北大学 2018
[2]基于动态参数控制的结构光三维扫描研究[D]. 沈杭锦.杭州电子科技大学 2015
[3]压力容器超声检测运动规划方法研究及控制系统实现[D]. 姜金为.浙江工业大学 2013
本文编号：3223033
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