基于數(shù)字圖像處理的表面裂紋檢測算法

本文提出了一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的表面裂紋檢測算法。運用這種算法能精確的檢測裂紋的位置、長度等特征。將這種裂紋檢測算法運用到裂紋自動檢測系統(tǒng)以及裂紋擴展行為監(jiān)測中不僅大大降低了勞動時間和勞動強度，而且提高了測量的準確性。
關(guān)鍵詞：圖像處理；表面裂紋；特征提取
工業(yè)中，航空發(fā)動機屬高速旋轉(zhuǎn)機械，它的多數(shù)零部件均在高溫、高壓的環(huán)境中工作，所受載荷復雜，使用環(huán)境惡劣，故障頻率高，造成的嚴重后果不僅危及人、機安全，而且會造成巨大的經(jīng)濟損失和惡劣的社會影響。在這些故障中，發(fā)動機疲勞裂紋損傷是導致發(fā)動機損壞的主要原因之一。因此，對有關(guān)構(gòu)件的缺陷、疲勞裂紋的產(chǎn)生、擴展進行檢測就顯得更加重要。因此有必要尋求一種行之有效的檢測技術(shù)。
隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，計算機為許多行業(yè)提供了一種強大的工具。它可以實現(xiàn)以前不能實現(xiàn)的一些方法。數(shù)字圖像處理就是隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的。計算機的高速運算能力為數(shù)字圖像處理提供了技術(shù)支持，使數(shù)字圖像處理在工業(yè)中得到了廣泛的應用。數(shù)字圖像處理技術(shù)的應用是實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控和故障診斷的最有效方法之一。
近幾年來國內(nèi)外許多學者將數(shù)字圖像處理技術(shù)運用到物體表面裂紋檢測中并取得了較好的效果。如：Priyan Gunatilake設(shè)計的飛行器表面裂紋檢測系統(tǒng)[1]；J Pynn設(shè)計的道路表面裂紋自動檢測系統(tǒng)[2]；D.H.Ryu設(shè)計的疲勞裂紋檢測系統(tǒng)[3]；Atsushi Ito設(shè)計的混凝磚表面裂紋提取與測量系統(tǒng)[4]；Paul W.Fieguth設(shè)計的地下管道表面裂紋檢測系統(tǒng)[5]等。
我們模擬了某發(fā)動機二級渦輪葉片的實際工作環(huán)境，對其進行高溫蠕變疲勞實驗，并通過攝像頭對葉片表面裂紋擴展行為進行實時監(jiān)控。通過數(shù)字圖像處理技術(shù)對裂紋的形成、走向進行實時監(jiān)測，不僅大大降低了工人的勞動強度、提高了檢測效率，而且可以觀察和回放零件從起裂到斷裂的全過程，從而對研究有關(guān)零部件裂紋的擴展機理以及預估疲勞壽命都起到了重要的作用。
本文第二節(jié)概述了整個識別算法的流程，第三節(jié)詳細介紹了識別算法的各個部分并且給出了效果圖，并在第四節(jié)給出了本文的結(jié)論。