铁路轮对全自动荧光磁粉探伤系统的软件实现
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摘要
荧光磁粉探伤是一种常用的无损检测方法，是控制产品质量的重要手段，
用于检测钢制零件的表面及近表面的裂纹缺陷。铁路轮对荧光磁粉探伤半自动
设备已经大量使用，但由于受现场条件的限制，检查由荧光粉显示的裂纹仍旧
依靠人眼识别，因而随机性大，劳动强度高而且不易发现车轮隐蔽缺陷，极易
造成漏检误检。因此，开发一套铁路轮对全自动荧光磁粉探伤系统，不仅能极
大地提高车辆车轮的探伤效率，减轻探伤人员的劳动强度，同时能有效地避免
人为因素对探伤质量的影响。
系统由硬件和软件两个部分组成。本文主要讲述软件部分的实现。该软件
一方面控制执行机构的工作，另一方面进行图象数据的采集处理。它主要包括：
图象采集、图象分割、图象的数学形态学预处理、区域标号以及特征提取和裂
纹的识别。
在本套系统的软件部分，最关键的是图象处理的算法。根据系统采集的图
象特点，改进了以前提出的一种快速自适应动态阈值分割算法，使之既能很好
解决亮区问题又能不丢失信息。为了减轻区域标号的负担，提出了基于联结数
的多次收缩法。用一种基于扫描法的快速区域标号算法，使系统能够实时处理。
最后提取区域特征，根据经验值识别出裂纹。
Fluorescent magnetic particle detection is a NDT method that often is used for testing trivial flaws on the surface of some steel workpiece and for controlling qualities of product. Semiautomatic device for fluorescent magnetic particle detection has been largely used. But the flaws are recognised by manual work. There axe a mass of factors which affect the testing and the work condition is atrocious. So it is important to develop a system of fluorescent magnetic particle auto-detection devices. This paper mainly presents a auto-detection flaw testing system.
The system is made up of hardware and software. This thesis mainly describe how to realize software .Software section includes image sampling, image segmentation, image mathematic morphologic pretreatment, threshold division, label, eigenvalue extraction and flaw recognition.
The algorithm of image processing is the core of the software. According to the characteristic of the sampled image.I have improved the algorithm of a fast adaptive dynamic threshold algorithm which was used by the former version. So it can solve light region problem and can avoid losing information. In order to relief the burden of Label,I provide a multi-shrinking method that based on the number of connection. By using a fast label algorithm which is based on the scanning method,we can make system process data in real time. At last, extract regional eigenvalues and according to these eigenvalues we can identify
the flaws.
用于检测钢制零件的表面及近表面的裂纹缺陷。铁路轮对荧光磁粉探伤半自动
设备已经大量使用，但由于受现场条件的限制，检查由荧光粉显示的裂纹仍旧
依靠人眼识别，因而随机性大，劳动强度高而且不易发现车轮隐蔽缺陷，极易
造成漏检误检。因此，开发一套铁路轮对全自动荧光磁粉探伤系统，不仅能极
大地提高车辆车轮的探伤效率，减轻探伤人员的劳动强度，同时能有效地避免
人为因素对探伤质量的影响。
系统由硬件和软件两个部分组成。本文主要讲述软件部分的实现。该软件
一方面控制执行机构的工作，另一方面进行图象数据的采集处理。它主要包括：
图象采集、图象分割、图象的数学形态学预处理、区域标号以及特征提取和裂
纹的识别。
在本套系统的软件部分，最关键的是图象处理的算法。根据系统采集的图
象特点，改进了以前提出的一种快速自适应动态阈值分割算法，使之既能很好
解决亮区问题又能不丢失信息。为了减轻区域标号的负担，提出了基于联结数
的多次收缩法。用一种基于扫描法的快速区域标号算法，使系统能够实时处理。
最后提取区域特征，根据经验值识别出裂纹。
Fluorescent magnetic particle detection is a NDT method that often is used for testing trivial flaws on the surface of some steel workpiece and for controlling qualities of product. Semiautomatic device for fluorescent magnetic particle detection has been largely used. But the flaws are recognised by manual work. There axe a mass of factors which affect the testing and the work condition is atrocious. So it is important to develop a system of fluorescent magnetic particle auto-detection devices. This paper mainly presents a auto-detection flaw testing system.
The system is made up of hardware and software. This thesis mainly describe how to realize software .Software section includes image sampling, image segmentation, image mathematic morphologic pretreatment, threshold division, label, eigenvalue extraction and flaw recognition.
The algorithm of image processing is the core of the software. According to the characteristic of the sampled image.I have improved the algorithm of a fast adaptive dynamic threshold algorithm which was used by the former version. So it can solve light region problem and can avoid losing information. In order to relief the burden of Label,I provide a multi-shrinking method that based on the number of connection. By using a fast label algorithm which is based on the scanning method,we can make system process data in real time. At last, extract regional eigenvalues and according to these eigenvalues we can identify
the flaws.
引文
1、《无损检测概论》——中国机械工程学会无损检测学会编 机械工业出版社，1993
2、《磁粉探伤》——中国机械工程学会无损检测学会编 机械工业出版社，1987
3、《计算机图象处理技术》——田村秀行等著 北京师范大学出版社，1988
4、《Turbo C使用大全》——北京科海培训中心出版
5、《电子技术应用》——1998 10期24卷
6、《数字图象处理》——陈廷标 夏良正编著 人民邮电出版社，1990
7、《抽油杆微机探伤系统荧光图象采集与处理》——顾宝云 北京工业大学硕士论文，1996
8、《图象理解》——王润生编著 国防科技大学出版社，1995
9、《荧光探伤图象采集与处理》——马丹 北京工业大学硕士论文，1997
10、《数据采集与处理》——第13卷第三期
11、《数据采集与处理》——沈兰荪著 能源出版社
12、《图象的并行处理技术》——R..J奥芬主编 科学出版社
13、《一种新的快速动态阈值图象分割算法》——刘秀兰、马丹等著，北京工业大学学报第25卷第二期
14、《FPGA技术》——龚建荣、陈春宋等编著 学苑出版社，1994
15、《FPGADATA))—— Motorola.Inc1994
16、《C语言图象处理程序设计》——庄镇泉、王东生等著 中国科学技术大学出版社1994
17、《C语言实用图象处理获取、处理、存贮》——徐蔓 邵剑林 赵坚编译，海洋出版社1992
18、《实用微机图象处理》——周孝宽主编 北京航空航天大学出版，1994
19、《C库函数和MFC库类详解》——程文斌 王一行等编 北京航空航天大学出版社1995
20、《一种基于数学形态学的图象多尺度分析方法的研究》——吕铁英 彭嘉雄 数据采集与处理 98．6
21、《CCD应用技术》王庆有 孙学珠编著 天津大学出版社 1993
22、《Visual C++5开发使用手册》Kate Gregory著 机械工业出版社 1998
23、《C和C++的图形文件编程》 John Levine著 电子工业出版社 1996
24、《荧光电磁探伤的图象采集和处理软件系统》 中国光学学会主办第三届CCD应用技术讨论会论文集，1994
25. Fluorescent Magnetic InFRection System Used by FRecial CCD-Cameras to Identify Axles of Railway Vehicles,Proceedings of the Second International Conferecne on Optoelectronic Science and Engineering Yu Xiang 142～144 1994
26. Threshold selection based on a simple image statitic. J.Kittler, J.Illiagworth and J.Foglein. CVGIP 30,pp 125-147 1985.
27. Examples of recent developments in NDT techniques, kreier, Peter; Weld Res.Abroad.41 6～7 Jun-Jul 1995. Welding Research Council.
28、《多灰度图象中信息提取及二值化》——聂炎 卢凌 武汉交通科技大学学报96．20
29、《数字图象分析》——吴健康编著 人民邮电出版社，1989
30、《图象形态学》——吴敏金著 上海科学技术文献出版社 1991
31、《数学形态学方法及其应用》——唐常青 吕宏伯等编著 科学出版社 1990
32、《数学图象处理》——Kenneth.R.Castleman著，朱志刚等译 电子工业出版社，1998
2、《磁粉探伤》——中国机械工程学会无损检测学会编 机械工业出版社，1987
3、《计算机图象处理技术》——田村秀行等著 北京师范大学出版社，1988
4、《Turbo C使用大全》——北京科海培训中心出版
5、《电子技术应用》——1998 10期24卷
6、《数字图象处理》——陈廷标 夏良正编著 人民邮电出版社，1990
7、《抽油杆微机探伤系统荧光图象采集与处理》——顾宝云 北京工业大学硕士论文，1996
8、《图象理解》——王润生编著 国防科技大学出版社，1995
9、《荧光探伤图象采集与处理》——马丹 北京工业大学硕士论文，1997
10、《数据采集与处理》——第13卷第三期
11、《数据采集与处理》——沈兰荪著 能源出版社
12、《图象的并行处理技术》——R..J奥芬主编 科学出版社
13、《一种新的快速动态阈值图象分割算法》——刘秀兰、马丹等著，北京工业大学学报第25卷第二期
14、《FPGA技术》——龚建荣、陈春宋等编著 学苑出版社，1994
15、《FPGADATA))—— Motorola.Inc1994
16、《C语言图象处理程序设计》——庄镇泉、王东生等著 中国科学技术大学出版社1994
17、《C语言实用图象处理获取、处理、存贮》——徐蔓 邵剑林 赵坚编译，海洋出版社1992
18、《实用微机图象处理》——周孝宽主编 北京航空航天大学出版，1994
19、《C库函数和MFC库类详解》——程文斌 王一行等编 北京航空航天大学出版社1995
20、《一种基于数学形态学的图象多尺度分析方法的研究》——吕铁英 彭嘉雄 数据采集与处理 98．6
21、《CCD应用技术》王庆有 孙学珠编著 天津大学出版社 1993
22、《Visual C++5开发使用手册》Kate Gregory著 机械工业出版社 1998
23、《C和C++的图形文件编程》 John Levine著 电子工业出版社 1996
24、《荧光电磁探伤的图象采集和处理软件系统》 中国光学学会主办第三届CCD应用技术讨论会论文集，1994
25. Fluorescent Magnetic InFRection System Used by FRecial CCD-Cameras to Identify Axles of Railway Vehicles,Proceedings of the Second International Conferecne on Optoelectronic Science and Engineering Yu Xiang 142～144 1994
26. Threshold selection based on a simple image statitic. J.Kittler, J.Illiagworth and J.Foglein. CVGIP 30,pp 125-147 1985.
27. Examples of recent developments in NDT techniques, kreier, Peter; Weld Res.Abroad.41 6～7 Jun-Jul 1995. Welding Research Council.
28、《多灰度图象中信息提取及二值化》——聂炎 卢凌 武汉交通科技大学学报96．20
29、《数字图象分析》——吴健康编著 人民邮电出版社，1989
30、《图象形态学》——吴敏金著 上海科学技术文献出版社 1991
31、《数学形态学方法及其应用》——唐常青 吕宏伯等编著 科学出版社 1990
32、《数学图象处理》——Kenneth.R.Castleman著，朱志刚等译 电子工业出版社，1998