一种基于工业CT的航空发动机涡轮叶片生产检测系统关键技术研究

基于工业CT的航空发动机涡轮叶片无损检测系统能对涡轮叶片进行无损、准确、高效和全方位的检测.检测系统软件使用叶片的CT切片图像建立叶片的三维数字样品模型,基于此模型进行叶片的尺寸检测、表面轮廓度偏差分析、壁厚分析以及铸造缺陷分析,给出最终的检测报告.主要研究与实现了叶片数字样品模型生成、表面轮廓度偏差分析和壁厚分析等检测系统软件中的关键技术,使用实际的叶片CT扫描数据进行了验证.     

高性能锥束工业X射线CT系统研制与应用

提升工业CT检测系统的技术性能一直是射线无损检测领域系统研发人员和用户共同追求的目标。基于这一目标,提出了采用耦合闪烁屏与科学级面阵CMOS相机的CT图像探测方法,本文介绍了利用该方法在微焦点工业CT系统硬件研制和软件开发方面涉及的重要工程技术细节。给出了自主研发的抗辐照X射线数字相机与商用平板探测器的实测技术指标对比结果、X射线CT集成软件（CTER MAX）与商用软件在CT重建算法计算效率方面的对比结果以及CT系统空间分辨率检测结果。结果表明：抗辐照X射线数字相机具备超高像素采样、低噪声、高动态范围、高分辨、耐辐照、低成本等优势,尤其在空间分辨率上较平板探测器有更大的提升空间,使用更为灵活,适应更多应用场景需求;CTER MAX软件功能完整、操作友好、较商业软件在计算性能上有约4.5倍的速度提升;CT系统综合空间分辨率最高为5μm,与射线源焦斑尺寸相当。整个系统运行稳定可靠、可推广应用于航空发动机叶片、岩芯检测等各工业无损检测领域。     

椭圆匹配法在空心涡轮叶片3D配准中的应用

在三维CT设备对空心涡轮叶片进行无损检测时会存在定位偏差问题 ,三维数字样品图像模型的配准是关键的一步。本文首先对CT切片图像提取轮廓点 ,然后借助转动惯量计算惯量椭圆并进一步对惯量椭圆匹配以获得所需的几何变换的参数 ,从而实现CT图像与理论模型之间的配准。仿真结果表明 :此方法用于空心涡轮叶片 3 D配准可取得满意效果     

基于工业CT测量数据的空心涡轮叶片三维壁厚分析

航空发动机空心涡轮叶片的壁厚是保证叶片强度的一个非常重要的参数,需要生产阶段进行全面的检测.以涡轮叶片的锥束CT(computed tomography)图象序列和叶片CAD(computer aided design)模型为基础,给出一种基于模板的空心涡轮叶片三维法向壁厚自动分析方法.使用亚像素级边缘检测算法, 从叶片锥束CT图象序列提取叶片的高精度内、外表面点云数据,并进行空间栅格划分,以提高后续计算的效率.采用CAD驱动的模型配准方法实现叶片测量数据与CAD模型的可靠定位.依据叶片壁厚特征在叶片CAD模型上定义壁厚分析模板,通过壁厚分析模板与叶片点云数据的求交运算,得到对应区域的三维壁厚与壁厚偏差分布.使用一组仿真生成的叶片CT图象序列对三维壁厚计算精度进行验证.     

锥束CT成像系统的噪声仿真

利用计算机断层扫描成像技术研究了锥束的计算机噪声仿真模型,该技术通常用于PC群.模型采用单能级X射线近似理论,研究了主要组件的性能,以及量子噪声、模糊检测和加法系统噪声对性能的影响.通过例子分析噪声仿真模型,证明低对比度的图像也可用于图像质量评价.     

鱼雷单级涡轮发动机叶片强度设计

现代鱼雷发展的重点方向之一就是高航速,而与航速直接相关的就是发动机的输出功率。航速的提高势必发动机功率增大,这样发动机叶片所受的载荷也随之增大。针对一定工况下的鱼雷涡轮发动机,以单级和复速级临界点的轮周效率以及叶片材料应力为约束条件,进行涡轮发动机叶片强度校核,从而讨论实现这一工况是否可以采用更为简单的涡轮机类型。     

一种锥束CT散射场检测优化方法

针对采用射束衰减网格的散射校正方法需额外增加较大扫描量的问题,提出了基于局部极值点扫描的检测优化方法,首先采集少鼍用于计算散射图像的辅助投影图像,然后采用三次样条插值由少量不同扫描角度的散射图像计算出完整的圆周扫描散射图像集,最后通过与原方法获取的散射图像及散射校正切片图像的对比分析,评估该方法的可行性与可靠性.实验结果表明,该方法仅需获取原方法1/20的散射图像即可完成锥束CT的散射校正,使扫描效率提高了47.6%,同时将散射校正切片误差控制在1%之内.     

涡轮叶片形状检测中的模型配准控制点集选取

叶片模型的配准定位是叶片形状检测与分析的一个核心环节。为解决基于迭代最近点方法的叶片密集测量数据与其CAD模型的可靠配准问题,提出一种基于CAD模型的配准控制点集选取方法。结合模型配准可靠性分析技术,预先在叶片CAD模型规划出配准基准点集;通过测量数据与配准基准点集的配准运算,把配准基准点集映射到叶片测量数据上,获取测量模型上对应的配准控制点集;滤除其中可能降低模型配准精度的坏点,得到最终的叶片模型配准控制点集。进行基于仿真与实测数据的叶片模型配准试验及对比分析,总结出一些可用于指导叶片模型配准控制点集选取的策略。结果表明,所提出的叶片模型配准控制点集选取方法是可行的。     

基于Co-60放射源的锥束CT成像系统的研究

图像引导系统由于能帮助对肿瘤靶区进行精确定位,在直线加速器放疗设备上得到了成功应用.考虑到γ射线立体定向放疗设备的机械结构的特殊性,本文拟开发基于Co-60的图像引导装置.为此本文设计并安装了以Co-60为放射源的锥束CT成像系统.在该系统上成功地实现了多种轨迹(包括圆、螺旋、马鞍、圆线等)锥束CT扫描.采用一般轨迹下的基于弦线段和感兴趣区的BPF重建算法和圆轨迹下的FDK算法进行了图像重建.本文分别用头部和胸部体模研究了该系统的成像质量,最后采用Min/Max曲率流方法对重建后图像进行了去噪处理.结果表明采用该系统可以清晰地确定被扫描物体轮廓和骨性边界,为实现γ射线立体定向放疗设备在影像引导下进行病人自动摆位打下了基础.     

An Automated Ultrasonic NDT System for In-Situ Inspection of Wind Turbine Blades

It is crucial to maintain wind turbine blades regularly, due to the high stress leading to defects or damage. Conventional methods require shipping the blades to a workshop for off-site inspection, which is extremely time-consuming and very costly. This work investigates the use of pulse-echo ultrasound to detect internal damages in wind turbine blades without the necessity to ship the blades off-site. A prototype 2D ultrasonic NDT （non-destructive testing） system has been developed and optimised for in-situ wind turbine blade inspection. The system is designed to be light weight so it can be easily carried by an inspector onto the wind turbine blade for in-situ inspection. It can be operated in 1D A-scan, 2D C-scan or 3D volume scan. A software system has been developed to control the automated scanning and show the damage areas in a 2D/3D map with different colours so that the inspector can easily identify the defective areas. Experiments on GFRP （glass fibre reinforced plastics） and wind turbine blades （made of GFRP） samples showed that internal defects can be detected. The main advantages of this system are fully automated 2D spatial scanning and the ability to alert the user to the damage of the inspected sample. It is intended to be used for in-situ inspection to save maintenance time and hence considered to be economically beneficial for the wind energy industry.     

航空发动机叶片X射线数字图像分析的一种新方法

以某型号航空发动机叶片为研究对象，介绍并分析了基于分区域自适应中值滤波的X射线数字图像特征提取和基于曲面函数和阈值分割的X射线数字图像特征提取两种方法，提出了一种新型的数学形态学滤波与计算机视觉算法相结合的缺陷自动提取方法。试验结果表明，提出的方法可行，能有效减小缺陷的误判率。     

汽轮机叶片截型测量数据的自动分析

介绍了汽轮机叶片截型测量数据的分析处理方法,开发了叶片截型误差自动分析软件。对叶片截型测量数据的分析实例表明,该软件应用于叶片生产可获得满意的使用效果。     

汽轮机叶片计算机集成自动测量系统研究

介绍了利用三坐标测量机对半成品、成品叶片测量的流程。为了提高叶片三坐标测量的效率,解决叶片三坐标测量能力不足的问题,提出基于计算机集成的汽轮机叶片测量自动化流程。通过参数化文件驱动自动生成叶片的三坐标测量程序。减少了测量过程中人机交互的环节,在现有的设备和技术人员不变的前提下,通过技术、管理、流程的改进,使测量效率提升,从而达到生产要求。     

汽轮机叶片锻模自动化设计系统研究

分析了汽轮机叶片锻模设计过程,通过总结和提炼企业现有的设计经验与技术,形成专家知识。综合运用UG表达法及UG二次开发工具UG/Open Menu Script、UG/Open Grip及VC++6.0等,开发了此自动设计系统。从锻模设计流程中进行工作分解,分模块进行设计,采用人机交互方式,避免了繁琐的手工绘制与重复劳动即可实现汽轮机叶片锻模的设计,提高了设计人员工作效率,缩短产品开发周期。     

基于三坐标测量机对涡轮叶片测量的研究与实践

本文介绍了利用接触式三坐标测量机对涡轮叶片测量的步骤和测量结果的处理方法 ,最后给出了现场抽样测量的精度控制方法。     

高炉煤气能量回收透平转子二级叶片失效分析

对某公司断裂失效的高炉煤气能量回收透平转子二级叶片的宏观形貌、化学成分、硬度、断口、显微组织进行了观察和分析,以找出其失效的原因。结果表明:叶片断裂属于疲劳断裂,疲劳裂纹起始于叶片进气边;叶片断裂的原因为所用材料与常规设计材料不同,且采取的热处理工艺不当;叶片表面由颗粒冲蚀产生的大量凹坑促进了疲劳裂纹的萌生,是疲劳裂纹形成的外因。     

汽轮机叶片扭转恢复计算方法

对某型机组末叶片建立三维实体模型并进行网格单元划分,利用有限元分析软件ABAQUS,考虑拉伸、弯曲、扭转和连接件的接触等条件,计算叶片在工作状态下的变形,通过自编程序,从计算结果中提取变形截面数据,可更加精确地得到变形量。     

燃气轮机叶片冷却技术的发展

综述了近年来重型燃机透平冷却结构、冷却剂、涂层和材料、新技术等在冷却技术中的发展,分析发现通过改进这些因素能逐步满足日益增长的透平进口温度要求,同时阐述了目前透平冷却技术中各种方法对流动和换热的影响,各种因素综合考虑将是今后工作的重点。     

大型风机叶片运输装备及道路勘查

我国很多风场建立在山区或沿海地带,进场道路蜿蜒曲折,且风机叶片均较长,若按传统的运输方式运输叶片将难以通过且不能保证运输的安全性。提出了新型叶片运输方案,通过叶片方位角调整机构可改变叶片的方位角,在运输过程中躲避周围山体、丛林等障碍物,提高了运输的通过性;提出了采用激光测距系统对运输路线进行前期道路勘查,实际运输时采用超声波系统避障报警,提高了运输的安全性;通过试验,验证了运输方案的可行性。