固体火箭发动机CT图像条状伪影校正

为了校正窄角扇束工业CT扫描重建的固体火箭发动机图像中的条状伪影,分析了条状伪影的产生原因.针对条状伪影是由重排和数据对齐后固体火箭发动机投影数据的非光滑连续性引起的,提出了条状伪影校正的两种算法.两种算法均以中间平移步数的投影数据为基准进行投影数据的重排,一种将重排和数据对齐过程分开处理;另一种将重排和数据对齐过程合并处理.为了验证两种条状伪影校正算法的有效性,采用窄角扇束工业CT对某型固体火箭发动机进行3种不同扫描步长的扫描和重建.结果表明重排和数据对齐过程分开处理的校正算法只有在小步长扫描的情况下重建效果较好,条状伪影较少;而重排和数据对齐过程合并处理的校正算法在3种不同的扫描步长下图像重建质量均较好,条状伪影较少.      

固体火箭发动机缺陷的ICT局部检测

为了实现对固体火箭发动机缺陷的局部检测,提出了窄角扇束工业计算机断层扫描成像(ICT)检测固体火箭发动机缺陷的局部检测方案.采用平移/旋转扫描方式和只旋转扫描方式对固体火箭发动机缺陷进行局部检测.为了验证局部检测方案的有效性,利用窄角扇束ICT对某型固体火箭发动机进行局部检测,并利用卷积反投影算法和小波变换算法进行局部重建.结果表明:平移/旋转扫描方式适合窄角扇束ICT对固体火箭发动机缺陷进行局部检测,只旋转扫描方式不适合局部检测.由于利用局部缺陷区域外的投影数据,卷积反投影算法较小波变换算法的局部重建质量高.这对于提高固体火箭发动机缺陷的检测效率,降低检测成本具有重要意义.      

小张角扇形射线束CT检测固体发动机局部缺陷

针对小张角扇形射线束CT的特点及提高固体火箭发动机缺陷检测效率，本文在滤波反投影(FBP)算法的基础上，提出了局部区域的图像重建方法，采用感兴趣的局部区域(ROI)的采样数据，实现了固体火箭发动机局部图像重建。与整体图像重建算法一样，FBP局部重建的图像清晰，缺陷分辨率高，重建速度快，具有很好的应用价值。     

提高三维ICT成像空间分辨率的扫描方式及其重建算法

对三维工业计算机层析成像(Three Dimensional Industrial Computed Tomography, 3D-ICT)空间分辨率提高技术进行了研究, 提出了一种通过1/4面阵探测器偏置扫描提高成像空间分辨率的锥束3D-ICT扫描方式, 推导了它的基于平行束重排的滤波反投影重建算法.这种方法首先通过面阵探测器中心相对于旋转中心偏移四分之一个探测单元宽度的扫描结构获取二维投影序列, 再对其进行平行束投影重排, 最后利用平行射束特点实现投影水平方向采样频率加倍, 从而提高3D-ICT水平方向的重建空间分辨率.计算机仿真结果证明了该扫描方式和重建算法的正确性.利用该种方法, 可使3D-ICT水平方向重建空间分辨率提高近1倍.      

一种用于CT空间分辨率增强的图像重建方法

为在既有硬件条件下提高工业计算机层析成像(computed tomography,CT)系统空间分辨率,分析了提高采样频率的半像素错位工业CT扫描方法,提出了一种基于代数迭代技术的直接重建算法,以面积权值对采集到的投影数据进行交替迭代,实现高分辨率图像重建.利用星型空间分辨率模型开展了计算机仿真分析,重建图像截止频率处的调制度达到0.8,表明了该方法提高空间分辨率的潜力.标准空间分辨率测试卡工业CT扫描重建实验结果进一步验证了其可行性和有效性.该方法简单、易行,在工业CT系统中有良好工程应用前景.      

基于PC/DSP的ICT图像重建系统研究

 设计了一种基于PC/ DSP ( Personal Computer / Digital Signal Processor) 的ICT ( Industr ial ComputedTomography) 图像重建系统, 论述了整个系统的硬件组成和工作原理, 介绍了系统中PCI 型DSP 信号处理板的设备驱动程序的主要内容, 给出了整个系统的试验结果。结果表明: 该系统能有效缩短ICT 图像重建的时间, 提高ICT 检测的工作效率。     

一种基于正弦图的工业CT系统转台旋转中心自动确定方法

构建一个工业CT成像系统,转台旋转中心的确定是非常关键的步骤,其定位误差会引起CT图像上的伪影。本文在详细分析了现存旋转中心确定方法不足的基础上,提出了一种新方法,该方法利用隐含在正弦图中的对称投影信息,并根据经过旋转中心的射线束在两个对称投影视角下透过的物体路径相同这一规律来定位旋转中心。相对现有算法,该方法适用于射线源与旋转中心的连线不严格垂直于探测器的情形,无需使用模体,亦无需知晓任何几何参数,实时且基本不受随机噪声影响。实验数据验证了该方法的有效性。     

固体火箭发动机内部缺陷高分辨率检测

针对固体火箭发动机的特点，对工业CT成像结果数据处理方法进行了有效的改进，采用S－L滤波函数进行滤波修正，建立图像重建算法，对同种材料物体通过锐化边缘提高缺陷的空间分辨率；对密度差别较大的不同材料，采用不同的滤波函数分别处理，得到清晰的图像后再叠加成完整的图像，方法简单可行，实现了固体火箭发动机内部缺陷高清晰度的检测。     

ICT辅助涡轮叶片内冷通道多余物检测方法

为了实现涡轮叶片内冷通道多余物的无损检测与高精度提取,以工业计算机断层扫描技术为检测手段,基于刚性变换与正弦投影之间的关系,求得待测试件与标准试件断层图像方位上的位移参数,对测试件断层正弦图与标准件对应断层正弦图进行配准,提取出多余物正弦图并重建出多余物断层图像.实验证明该方法能有效识别出叶片内冷通道内的多余物,相比传统的基于CT(computed tomography)图像的多余物提取算法,该算法在投影域内进行,不受投影数据不完全、扫描系统偏差以及重建伪影的影响,具有更高的准确性.      

固体发动机界面脱粘低温探伤仿真研究

分析了利用工业CT对固体火箭发动机缺陷进行检测的局限性,提出低温冷冻扩大脱粘间隙的方法,利用Ansys软件仿真了同一温度载荷作用下脱粘间隙和初始脱粘长度的关系．得出可以利用低温检测方法部分检测到冷冻前检测不到的脱粘。     

固体火箭发动机探伤图像包络线伪迹校正

对固体火箭发动机探伤图像中出现的包络线伪迹进行了相应的研究,介绍了滤波反投影算法,分析了探伤图像中包络线伪迹产生原因,提出了相应的解决方法。对相应方法首先进行了计算机仿真验证,然后进行了固体发动机探伤图像包络线伪迹校正实验研究,取得了理想的效果。     

一种新型层析成像重建算法

针对直接反投影重建的伪迹现象,提出了一种新型射线反投影重建算法。该方法基于反投影数据的“求交”运算,不同于常规反投影相叠加方法,可以较好地克服图像部分伪迹。仿真结果证明了该方法的有效性。     

热障涂层喷涂质量微焦点CT检测

采用微焦点X射线源对热障涂层样品进行了高分辨率X射线成像研究,采用多尺度对比度增强算法提高了热障涂层与基体之间的对比度.X射线图像显示热障涂层各处厚度差异较大,热障涂层内部可能存在大量孔隙.通过微焦点计算机层析成像(CT)对样品进行了高分辨率CT扫描与重建,得到了样品的CT重建图像.从热障涂层CT图像观察到热障涂层内部存在大量孔隙,且不同层孔隙尺寸、数量不同.结合3个坐标方向的切片图像分析了热障涂层深度方向的热障涂层厚度,得到了热障涂层厚度的二维分布,测量得到热障涂层平均厚度约为40μm.对沿热障涂层深度方向850~1131层切片图像,利用可视化软件VGstudio MAX得到了热障涂层内部孔隙三维分布.研究结果表明:微焦点CT可用于热障涂层制备工艺质量检测.      

高精度测量燃气轮机叶片前缘的三维轮廓

为了解决高精度测量燃气轮机叶片前缘三维轮廓的难题,提出了一种基于球阵列标定检验方法,直接对金属表面的叶片前缘三维轮廓进行高精度测量的相位轮廓测量系统.通过多角度数据融合算法和非线性最小二乘的递归算法,最后高精度测量出叶片前缘三维轮廓,对叶片前缘16个剖面进行拟合,得出了叶片前缘半径和前缘圆心.结果显示:叶片前缘测量系统、方法和算法的综合误差为±0.03mm.此实验装置和方法测量效率高、精度高,将叶片测量和模型化技术推进了一步.      

ICT图像重建并行处理技术

在ICT图像重建中一般采用的并行系统有阵列处理机、基于多个PC机的MIMD系统、由多个DSP和反投影专用处理器组成的多处理器系统和工作站机群。     

航空发动机涡轮叶片工业CT图像降噪方法

在分析航空发动机涡轮叶片工业计算机层析成像(computed tomography,CT)图像自相似性特点基础上,讨论了一种基于图像不同区域相似性的非局部平均降噪算法,首先采用高斯加权欧式距离算子计算同一图像中不同区域间的相似性,然后对具有较强相似性的区域进行叠加平均,从而降低噪声,同时保持图像边缘的对比度.针对非局部平均算法计算复杂度高、计算量大的问题,研究了一种基于傅里叶变换的非局部平均降噪加速算法,以欧式距离算子替代高斯加权欧式算子提高相似性的计算效率,减少计算时间.实验结果表明,在保证航空发动机涡轮叶片工业CT图像降噪效果的情况下,处理速度提高了4倍以上.      

TFM imaging of aeroengine casing ring forgings with curved surfaces using acoustic field threshold segmentation and vector coherence factor

The aeroengine casing ring forgings have complex cross-section shapes, when the conventional ultrasonic or phased array is applied to detect such curved surfaces, the inspection images always have low resolution and even artifacts due to the distortion of the wave beam. In this article, taking a type of aeroengine casing ring forging as an example, the Total Focusing Method (TFM) algorithms for curved surfaces are investigated. First, the Acoustic Field Threshold Segmentation (AFTS) algorithm is proposed to reduce background noise and data calculation. Furthermore, the Vector Coherence Factor (VCF) is adopted to improve the lateral resolution of the TFM imaging. Finally, a series of 0.8 mm diameter Side-Drilled Holes (SDHs) are machined below convex and concave surfaces of the specimen. The quantitative comparison of the detection images using the conventional TFM, AFTS-TFM, VCF-TFM, and AFTS-VCF-TFM is implemented in terms of data volume, imaging Signal-to-Noise Ratio (SNR), and defect echo width. The results show that compared with conventional TFM, the data volume of AFTS-VCF-TFM algorithm for convex and concave is decreased by 32.39% and 73.40%, respectively. Moreover, the average SNR of the AFTS-VCF-TFM is gained up to 40.0 dB, while the average 6 dB-drop echo width of defects is reduced to 0.74 mm.     

工业CT大视场扫描成像方法研究

工业CT二代扫描方式扫描视场大，但扫描时间长；三代扫描方式扫描时间短，但扫描视场小。为解决较大尺寸构件ICT快速检测问题，讨论了一种基于三代扫描的大视场扫描方式，推导了它的FBP重构算法。计算机模拟和实验结果证明了该算法的正确性。分析表明，其有效扫描视野在三代的1．9倍以上。     

绝对同相支路输出的GNSS欺骗检测

针对功率随时间变化,载波同步欺骗场景下,传统检测算法的欺骗检测性能不理想的问题,提出了一种基于绝对同相支路输出求和(SAIBO)的欺骗检测算法,为改善欺骗检测性能,进一步提出了SAIBO滑动平均(SAIBO-MA)算法。SAIBO-MA算法的构建过程使用接收机跟踪环的同相支路的输出结果取绝对值后求和形成SAIBO检测量,再做滑动平均处理后得到SAIBO-MA检测量。实验使用德克萨斯大学奥斯汀分校的德州欺骗测试电池(TEXBAT)的场景7(DS7)为数据集,比较并分析所提算法与传统算法的检测概率、欺骗判决数目和稳健性等欺骗检测性能。实验结果表明,SAIBO-MA具有更高的检测概率和检测精度、更好的即时性和稳健性以及更宽的检测范围。提出的SAIBO-MA算法克服了传统算法的缺点,具有更优的欺骗检测性能。     

基于惯性空间稳定的双轴惯导旋转调制方法

陀螺标度因数误差是影响长航时船用旋转调制惯导系统的关键误差源,其与地球自转和载体运动的耦合误差,可导致惯导系统误差发散。针对此问题,结合船用惯导使用特点,采用外航向、内俯仰的双轴旋转框架结构。在此基础上,提出了一种基于惯性系的双轴旋转惯导系统多位置转停调制方案,通过补偿地球自转和载体运动在双轴旋转惯导内外框架旋转轴上的投影分量,可显著降低陀螺标度因数误差对长航时导航精度的影响。数学仿真和船载试验结果表明,在载体航向角运动的场景下,该方法与传统的双轴旋转调制方案相比可有效抑制地球周期项振幅的增大,系统导航位置误差的发散也降低50%以上。