工业CT工程应用中小缺陷识别与测量方法研究

This project is based on the application of industrial CT testing in aerospace precise electron beam weld of solenoid valves、self-locking valves，and the problem of amplification effect on small defect detection. this project is relying on the existing industrial X-ray CT detection equipment，this project is aimed at resolving identification problem for small defects under the noise, researching the measurement methods of small defect, and analyzing the uncertainty of test result.This project combined with theoretical analysis and experimental research to reveal the influence rule of the noise on the small defects of the CT image, and established the statistical measurement models of recognition and the measurement of small defects. As the algorithms and software programming is completed, the uncertainty and verification of test result is analyzed. eventually we established a targeted application of small defects obvious effect of industrial CT image recognition and measurement methods to improve the accuracy of test results, reducing the false positive rate. This project research engineering applications closely, and aim to improve the accuracy of small welding defects of industrial CT quantitative nondestructive testing.

本项目以航天用电磁阀、自锁阀等精密电子束焊接件焊缝的工业CT检测为应用背景，从检测实践中暴露出的"小缺陷"定量检测中的"放大效应"等基础问题出发，以现有的工业X射线CT检测设备为基础，针对小缺陷的识别问题、小缺陷的测量方法问题、小缺陷测量结果的不确定度分析等科学问题展开研究，结合理论分析和试验研究，揭示噪声对小缺陷图像的影响规律，建立小缺陷图像识别与统计测量模型，完成相关算法及软件编程，进行测量结果的不确定度分析和对比验证，最终建立一种针对性强、应用效果明显的小缺陷工业CT图像识别与测量方法，提高检测结果的准确性，减小误判率。

项目以航天精密复杂电子束焊接件焊缝小缺陷检测为应用背景，研究了电子束焊缝小缺陷类型及在CT图像上的显示特征，开展了噪声对CT图像的影响机理研究，分析了噪声的来源及对小缺陷显示的影响规律，从理论和试验两方面对小缺陷的内涵进行了阐述，给出了工业CT检测小缺陷的基本定义；以IPT6110高能工业CT系统为检测平台，设计加工了小缺陷模拟对比试片，进行了小缺陷检测工艺研究,开展了CT检测工艺参数的定量选择方法及尺寸测量的影响因素研究，在采样理论的基础上对CT检测工艺参数给出了定量选择方法；开展了小缺陷测量方法设计，数学模型建立，小缺陷测量软件的开发工作,完成了软件算法的建立、软件的编写及调试等工作；研究了工业CT检测小缺陷测量不确定度评定方法，设计了测量模型，开展了小缺陷尺寸工业CT测量结果的测量不确定度评定工作。.通过研究：1)给出了工业CT检测小缺陷的基本定义；2）给出了噪声对小缺陷检测的影响规律，圆周方向的噪声主要由射线量子噪声造成，直径方向的噪声主要由探测器通道差异以及通道差异校正算法引起；3）建立了基于数学形态学和区域分割的小缺陷测量方法，设计并开发了相应软件；4）分析了测量误差的来源，手工测量时存在人为测量误差；采样精度不够时，对尺寸测量精度影响较大；当采样精度达到一定值后，尺寸测量误差主要受到噪声的影响；5)建立了工业CT小缺陷尺寸测量结果的不确定度模型并经过了试验验证； 6）项目最终申报发明专利6项（授权2项），发表论文11篇，形成国家标准1项、兵器行业标准2项，制作小缺陷对比试块2套，完成小缺陷测量软件1套。.项目科学意义在于首次给出了工业CT检测小缺陷的定义，建立了新的电子束焊接小缺陷工业CT尺寸测量方法，且小缺陷尺寸测量的精度优于10%，给出了测量不确定度评定结果，为工业CT小缺陷尺寸测量了开辟了新的途径。项目研究成果在航天精密复杂电子束焊接件焊缝小缺陷无损检测方面有重要的工程实用价值。