Помощь студентам в учебе
Исследование возможности повышения выявляемости дефектов сварных швов по оцифрованным радиографическим изображениям
|
Введение 12
1 Обзор литературы и формулировка задач исследований 16
1.1 Обзор литературы 16
1.2 Формулировка задач исследований 21
2. Теоретическая часть 22
2.1 Сканеры. Общие сведения 22
2.2 Основные характеристики сканеров рентгеновской пленки 27
2.3 Математическая модель оцифровки радиографических изображений 30
3.1 Цифровая радиография на основе "фосфорных” запоминающих пластин 34
3.2 Оцифровка радиографических пленок 40
3.3 Сварное соединение толщиной 4 мм 43
3.4 Сварное соединение толщиной 8 мм 44
3.5 Сварное соединение толщиной 16 мм 46
3.6 Сварное соединение толщиной 84мм 46
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 50
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 50
4.2 Планирование научно-исследовательских работ 52
4.3 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования 63
5. Социальная ответственность 66
5.1 Профессиональная социальная ответственность 66
5.2 Экологическая безопасность 69
5.2.1 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду 69
5.2.2 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду 69
5.2.3 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды 69
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 69
5.3.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований 69
5.3.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть в лаборатории при
проведении исследований 69
действия в случае возникновения ЧС 70
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 70
5.4.1 Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны) правовые
нормы трудового законодательства 70
5.4.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 70
Заключение 71
Список используемых источников: 72
1 Обзор литературы и формулировка задач исследований 16
1.1 Обзор литературы 16
1.2 Формулировка задач исследований 21
2. Теоретическая часть 22
2.1 Сканеры. Общие сведения 22
2.2 Основные характеристики сканеров рентгеновской пленки 27
2.3 Математическая модель оцифровки радиографических изображений 30
3.1 Цифровая радиография на основе "фосфорных” запоминающих пластин 34
3.2 Оцифровка радиографических пленок 40
3.3 Сварное соединение толщиной 4 мм 43
3.4 Сварное соединение толщиной 8 мм 44
3.5 Сварное соединение толщиной 16 мм 46
3.6 Сварное соединение толщиной 84мм 46
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 50
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 50
4.2 Планирование научно-исследовательских работ 52
4.3 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования 63
5. Социальная ответственность 66
5.1 Профессиональная социальная ответственность 66
5.2 Экологическая безопасность 69
5.2.1 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду 69
5.2.2 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду 69
5.2.3 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды 69
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 69
5.3.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований 69
5.3.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть в лаборатории при
проведении исследований 69
действия в случае возникновения ЧС 70
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 70
5.4.1 Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны) правовые
нормы трудового законодательства 70
5.4.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 70
Заключение 71
Список используемых источников: 72
Радиационные методы неразрушающего контроля широко применяются в различных отраслях науки, промышленности, гражданского и транспортного строительства. Одним из наиболее развивающихся направлений радиационных методов является цифровая радиография. Это связано с прогрессом в области систем детектирования ионизирующих излучений, с совершенствованием источников ионизирующих излучений, с появлением новых технологий и возможностей для получения, архивации и анализа теневых радиационных изображений. Наибольшее распространение цифровая радиография получила в медицине, что обусловлено спецификой объекта контроля. В промышленности объекты исследований, как правило, имеют значительную плотность, более широкий диапазон изменения толщин и высокие требования к качеству контроля. К главным показателям качества радиационного контроля относятся чувствительность, пространственное разрешение, производительность. Существует несколько основных реализаций цифровой радиографии. Среди указанных реализаций следует отметить: оцифровка радиографических снимков; радиография на основе запоминающих пластин; радиография на основе панельных детекторов; сканирующая радиография с регистрацией излучения линейкой радиометрических детекторов; радиография с регистрацией излучения матрицей радиометрических детекторов. Каждый из этих метод обладает своими достоинствами и недостатками. На конечном этапе контроля объекта с помощью любой из реализаций цифровой радиографии анализирует цифровое радиографическое изображение. Цифровое радиографическое изображение представляет собой матрицу - распределение яркостей. Представление изображения в цифровом виде позволяет специалисту неразрушающего контроля при расшифровке снимка ряд возможностей, недоступных в классической радиографии. Эти возможности связаны с цифровой обработкой изображений и приводят к повышению достоверности контроля и увеличению производительности анализа радиографических изображений. Повышение качества радиографического контроля в случае применения цифровых технологий обусловлено рядом важных факторов субъективного плана. 1. При расшифровке классических радиографических изображений используется негатоскоп. Изображение радиографического снимка на экране негатоскопа, как правило, далеко по своим параметрам от оптимальных для человеческого глаза значений. В результате анализ изображений классической радиографии приводит к
усталости глаз оператора, что может привести к пропуску критических дефектов. В качестве устройств отображения цифровых радиографических изображений используются современные мониторы и дисплеи. Указанные устройства отображения визуальной информации максимально приспособлены для человеческих глаз и легко подстраиваются под особенности зрения конкретного человека-оператора. Следует также отметить, что цифровые радиографические изображения легко трансформируются в процессе анализа, их можно сделать ярче, контрастнее, увеличить фрагменты изображений и т.п. 2. Для очерчивания границ и оценки характерных размеров дефектов в классической радиографии применяют маркеры, тестовые образцы и различные мерительные и простейшие оптические инструменты. Это также сказывается на производительности этапа расшифровки радиографических изображений в частности и процесса радиографического контроля в целом. В цифровой радиографии для анализа изображений используются специализированные программные комплексы, например, DIADA (РКНЛ РКД ИНК НИ ТПУ). Эти программные комплексы позволяют легко обнаруживать, выделять и измерять характерные размеры не только дефектов, но и структурных фрагментов объектов, которые необходимо контролировать. 3. Различные системы цифровой радиографии позволяют удобно архивировать и хранить итоговые изображения. В результате создаются банки данных радиографических изображений с типовыми дефектами, что позволяет повысить вероятность правильного распознавания дефектов и увеличить производительность процедуры формирования заключений по радиационному контролю. Безусловным лидером по разрешающей способности в настоящее время остаются системы с оцифровкой рентгеновских пленок и системы с запоминающими пластинами.
Продолжают представлять интерес вопросы не только обнаружения, но и классификации и оценки параметров дефектов по их визуальному образу на оцифрованных радиографических изображениях. Являются актуальными задачи, связанные с применением конкретных реализаций систем цифровой радиографии на основе оцифровки рентгеновских снимков, включая источник излучения, объект контроля, тип рентгеновской кассеты, сканер рентгеновских снимков. Этот вывод вытекает из анализа научных статей последнего десятилетия.
Предмет диссертационных исследований - методы цифровой радиографии на основе оцифровки рентгеновских пленок.
Объект исследований - закономерности формирования и алгоритмы обработки цифровых радиографических изображений на основе оцифровки рентгеновских пленок.
Цель исследований - оценить возможность повышения выявляемости дефектов сварных швов по оцифрованным радиографическим изображениям.
Для достижения поставленной цели предполагается решение следующих задач:
- Провести оцифровку значительной серии радиографических изображений сварных изображений.
- Обработать полученные цифровые радиографические изображения.
- Оценить вероятность обнаружения дефектов.
- Проанализировать распределение дефектов по размерам, по типу и ориентации.
- Сформулировать предложения по структуре алгоритма обработки цифровой радиографической информации.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, математического и стохастического моделирования, статистической обработки результатов экспериментальных исследований.
Научная новизна:
- Оценена вероятность обнаружения дефектов.
- Проанализировано распределение дефектов по размерам, по типу и ориентации.
- Сформулированы предложения по структуре алгоритма обработки цифровой радиографической информации.
Практическая значимость работы состоит в том, что полученные в результате диссертационных исследований рекомендации по структуре алгоритма обработки цифровой радиографической информации позволяют повысить вероятность обнаружения и правильной идентификации дефектов сварных швов.
Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований реализованы в рекомендациях по структуре алгоритма обработки цифровой радиографической информации, а также в оценке эффективности применения цифровой радиографии на основе оцифровки рентгеновских снимков применительно к контролю стальных швов.
Апробация работы. Основные положения выпускной квалификационной работы обсуждались на отчетах по НИР кафедры ФМПК в 2015 - 2016 годах.
На защиту выносятся:
- Результаты анализа экспериментальных исследований по оцифровке значительной серии радиографических изображений сварных изображений.
- Экспериментальная оценка вероятности обнаружения дефектов по оцифрованным радиографическим изображениям.
- Экспериментальное распределение локальных неоднородностей по размерам.
- Предложения по структуре алгоритма обработки оцифрованных радиографических изображений.
усталости глаз оператора, что может привести к пропуску критических дефектов. В качестве устройств отображения цифровых радиографических изображений используются современные мониторы и дисплеи. Указанные устройства отображения визуальной информации максимально приспособлены для человеческих глаз и легко подстраиваются под особенности зрения конкретного человека-оператора. Следует также отметить, что цифровые радиографические изображения легко трансформируются в процессе анализа, их можно сделать ярче, контрастнее, увеличить фрагменты изображений и т.п. 2. Для очерчивания границ и оценки характерных размеров дефектов в классической радиографии применяют маркеры, тестовые образцы и различные мерительные и простейшие оптические инструменты. Это также сказывается на производительности этапа расшифровки радиографических изображений в частности и процесса радиографического контроля в целом. В цифровой радиографии для анализа изображений используются специализированные программные комплексы, например, DIADA (РКНЛ РКД ИНК НИ ТПУ). Эти программные комплексы позволяют легко обнаруживать, выделять и измерять характерные размеры не только дефектов, но и структурных фрагментов объектов, которые необходимо контролировать. 3. Различные системы цифровой радиографии позволяют удобно архивировать и хранить итоговые изображения. В результате создаются банки данных радиографических изображений с типовыми дефектами, что позволяет повысить вероятность правильного распознавания дефектов и увеличить производительность процедуры формирования заключений по радиационному контролю. Безусловным лидером по разрешающей способности в настоящее время остаются системы с оцифровкой рентгеновских пленок и системы с запоминающими пластинами.
Продолжают представлять интерес вопросы не только обнаружения, но и классификации и оценки параметров дефектов по их визуальному образу на оцифрованных радиографических изображениях. Являются актуальными задачи, связанные с применением конкретных реализаций систем цифровой радиографии на основе оцифровки рентгеновских снимков, включая источник излучения, объект контроля, тип рентгеновской кассеты, сканер рентгеновских снимков. Этот вывод вытекает из анализа научных статей последнего десятилетия.
Предмет диссертационных исследований - методы цифровой радиографии на основе оцифровки рентгеновских пленок.
Объект исследований - закономерности формирования и алгоритмы обработки цифровых радиографических изображений на основе оцифровки рентгеновских пленок.
Цель исследований - оценить возможность повышения выявляемости дефектов сварных швов по оцифрованным радиографическим изображениям.
Для достижения поставленной цели предполагается решение следующих задач:
- Провести оцифровку значительной серии радиографических изображений сварных изображений.
- Обработать полученные цифровые радиографические изображения.
- Оценить вероятность обнаружения дефектов.
- Проанализировать распределение дефектов по размерам, по типу и ориентации.
- Сформулировать предложения по структуре алгоритма обработки цифровой радиографической информации.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, математического и стохастического моделирования, статистической обработки результатов экспериментальных исследований.
Научная новизна:
- Оценена вероятность обнаружения дефектов.
- Проанализировано распределение дефектов по размерам, по типу и ориентации.
- Сформулированы предложения по структуре алгоритма обработки цифровой радиографической информации.
Практическая значимость работы состоит в том, что полученные в результате диссертационных исследований рекомендации по структуре алгоритма обработки цифровой радиографической информации позволяют повысить вероятность обнаружения и правильной идентификации дефектов сварных швов.
Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований реализованы в рекомендациях по структуре алгоритма обработки цифровой радиографической информации, а также в оценке эффективности применения цифровой радиографии на основе оцифровки рентгеновских снимков применительно к контролю стальных швов.
Апробация работы. Основные положения выпускной квалификационной работы обсуждались на отчетах по НИР кафедры ФМПК в 2015 - 2016 годах.
На защиту выносятся:
- Результаты анализа экспериментальных исследований по оцифровке значительной серии радиографических изображений сварных изображений.
- Экспериментальная оценка вероятности обнаружения дефектов по оцифрованным радиографическим изображениям.
- Экспериментальное распределение локальных неоднородностей по размерам.
- Предложения по структуре алгоритма обработки оцифрованных радиографических изображений.
Исходя из проделанной работы, можно сделать вывод об эффективности цифровой радиографии, в частности, касающейся расшифровки радиографических изображений, по сравнению с классическим методом расшифровки при помощи негатоскопа. В проделанной работы было показано, что такие показатели контроля как: чувствительность; пространственное разращение; производительность,
находятся на высоком уровне, и удовлетворяют всем требованиям нормативных документов, касающихся радиационного контроля.
В первую очередь, выявляемость дефектов носит, в основном, субъективный характер. Так как выявляет дефекты именно специалист, который подвержен таким мешающим факторам как: усталость; не комфортные условия при расшифровке. Данные негативные факторы присутствуют абсолютно всегда, но в зависимости от "способа” расшифровки, они могут быть заметно снижены. При помощи оцифрованных радиографических изображений удалось снизить такой усталостный фактор как усталость специалиста в ходе расшифровки.
Во-первых, для визуализации цифрового радиографического изображения используется дисплей или монитор, которые по своим характеристикам наиболее оптимизированы для человеческого глаза. Во-вторых, для измерения дефектов, их увеличения и ряда других манипуляций, использовался программный комплекс ДИАДА, который позволяет повысить эффективность расшифровки. Как результат - уменьшилось общее время расшифровки, так как по факту, специалисту не требовалось подвергаться сильному свету, идущему от негатоскопа, который подвергал глаза перенапряжению.
В итоге уменьшилось общее время, потраченное на расшифровку. При классическом методе расшифровки тридцати пленок было потрачено 85 минут, а при расшифровке при помощи оцифрованных изображений всего 35 минут. Также на сокращение времени повлияли возможности, которые предоставлялись программой ДИАДА (увеличение интересующей области; изменение контраста изображения и т.д.), и которые при классической расшифровке были не доступны. Исходя из всего вышеперечисленного можно утверждать, что метод расшифровки при помощи оцифрованных радиографических изображений, по сравнению с классической расшифровкой - действительно повысил выявляемость дефектов.
находятся на высоком уровне, и удовлетворяют всем требованиям нормативных документов, касающихся радиационного контроля.
В первую очередь, выявляемость дефектов носит, в основном, субъективный характер. Так как выявляет дефекты именно специалист, который подвержен таким мешающим факторам как: усталость; не комфортные условия при расшифровке. Данные негативные факторы присутствуют абсолютно всегда, но в зависимости от "способа” расшифровки, они могут быть заметно снижены. При помощи оцифрованных радиографических изображений удалось снизить такой усталостный фактор как усталость специалиста в ходе расшифровки.
Во-первых, для визуализации цифрового радиографического изображения используется дисплей или монитор, которые по своим характеристикам наиболее оптимизированы для человеческого глаза. Во-вторых, для измерения дефектов, их увеличения и ряда других манипуляций, использовался программный комплекс ДИАДА, который позволяет повысить эффективность расшифровки. Как результат - уменьшилось общее время расшифровки, так как по факту, специалисту не требовалось подвергаться сильному свету, идущему от негатоскопа, который подвергал глаза перенапряжению.
В итоге уменьшилось общее время, потраченное на расшифровку. При классическом методе расшифровки тридцати пленок было потрачено 85 минут, а при расшифровке при помощи оцифрованных изображений всего 35 минут. Также на сокращение времени повлияли возможности, которые предоставлялись программой ДИАДА (увеличение интересующей области; изменение контраста изображения и т.д.), и которые при классической расшифровке были не доступны. Исходя из всего вышеперечисленного можно утверждать, что метод расшифровки при помощи оцифрованных радиографических изображений, по сравнению с классической расшифровкой - действительно повысил выявляемость дефектов.