炭素制品X射线图像的缺陷特征分析

　　随着生产技术的发展,现代工业对于X射线的自动检测与识别技术的需求越来越迫切,而要实现它的关键是如何将缺陷及反映缺陷特征的信息从图像中提取出来,并给予正确的解释^[1,2]。炭素制品X射线图像中包含大量与缺陷性质相关的信息,但由于炭素制品的结构及X射线检测本身的特点,使得如何提取、选择和评价缺陷特征方面目前还处于探索阶段^[3~5]。因而近年来有关特征提取的研究越来越受到重视^[6]。

　　下面以炭素制品内部缺陷为对象,对炭素制品的生产工艺及其易产生的缺陷类型进行分析,并对这些缺陷类型的特征进行描述,采用遗传算法对特征组合优化问题进行研究,并用基于BP神经网络的分类器进行分类检测。

　　1　缺陷的类型与描述

　　不同的原材料种类和生产工艺产生的缺陷类型往往不同。下面对炭素制品的压型、焙烧和石墨化等生产工艺易产生的缺陷作一分析,归纳出常见的缺陷类型,探讨不同缺陷类型的成像特征,并对这些缺陷类型进行定性的特征描述。

　　1.1　生产工艺中易产生的缺陷

　　(1)压型　包括单面压、双面压、挤压和等静压四种方式,由于压力方向的不同可产生不同部位的密度不均、疏松、裂纹、夹渣和气孔等缺陷。其中单 面压易产生密度不均,上紧下松,有夹渣;双面压易产生上下致密,中间疏松,有夹渣;挤压易产生密度不均,有裂纹、气孔和夹渣;等静压易产生密度均匀,有夹 渣、气孔和裂纹。

　　(2)焙烧　易产生气孔和裂纹,由于裂纹缝隙小一般不易发现,严重的呈层状裂纹或裂纹组。

　　(3)石墨化　除产生在焙烧工序易产生的缺陷外,更易产生开裂、气孔和裂纹,致密度更加不均。严重的外部明显开裂、几何尺寸变形。

　　1.2　常见的缺陷类型

　　从上述生产工艺产生的缺陷类型来看,主要有气孔、裂纹和夹渣三种缺陷类型,因此笔者主要研究系统需要检测和识别的三种常见的缺陷类型。

　　(1)气孔的特征是位置大小不固定,边界光滑,一般呈球形,是体积型缺陷。气孔在X射线底片上呈黑度大于背景黑度的斑点状影像,黑度一般都较大,影像清晰,影像的形状可能是圆形、椭圆形或长圆形。

　　(2)裂纹的特征是走向、位置和大小不规则,形状呈细长,一端或两端呈尖锐状,多为宽度很小,且有变化的缝隙,是平面型缺陷。裂纹在X射线底片 上的基本形态呈现为黑线,影像的黑度可能较大,也可能较小,容易与其它缺陷的影像相区别,由于裂纹属于窄缝型缺陷,所以当射线束与它的扩展面成较大角度 时,裂纹的影像将变得很模糊。