1 西安理工大学机械与精密仪器工程学院, 陕西 西安 710048
2 陕西科技大学机电工程学院, 陕西 西安 710021
为分析内表面缺陷检测的发展历程、 趋势和研究动态, 通过对WoS和CNKI数据库中该领域相关文献的检索, 共搜集相关文献英文4 708篇, 中文818篇, 利用可视化分析软件CiteSpace对文献数据开展共现分析、 聚类分析等知识图谱研究, 分析内表面缺陷检测领域在国家、 机构及研究人员层面的分布现状及合作情况, 梳理研究热点和前沿趋势。 研究发现内表面缺陷检测研究具有明显的多学科交叉属性, 主要涉及分析化学、 材料科学、 光谱学、 仪器仪表、 机械工程和计算机等学科。 近几年WoS数据库相关主题收录文献年增长率超过10%, CNKI年增长率超过20%, 中美两国为本领域研究最为活跃的国家, 两国发文量约占总发文量的40%, 中国学者在无损检测、 图像处理等领域的研究明显落后于国外学者, 但在机器视觉和深度学习领域实现赶超。 按照研究路线可将相关研究分为基于声光电热磁的检测和基于视觉成像的检测两类, 其中前者包括采用不同技术手段获取光谱、 超声和电磁图像并借助图像处理技术实现缺陷检测, 而后者主要基于视觉图像进行缺陷识别和分类, 目前已成为该领域主要的研究热点。 内表面缺陷检测发展历程分为缺陷识别、 缺陷分类、 缺陷分析三个阶段, 2000年以前主要借助声光电热磁信号或图像实现缺陷的识别和判定, 2000年以来, 支持向量机技术大幅提高了缺陷分类的效率和准确度, 近十年来随着对缺陷分析及测量需求的不断出现, 基于机器视觉的缺陷定位与测量逐渐成为发展趋势, 缺陷检测对象也逐渐向深孔和小尺寸孔内表面发展。
无损检测 缺陷检测 内表面 机器视觉 图像处理 Nondestructive testing Defect detection Inner surface Machine visio Image processing
1 西安理工大学机械与精密仪器工程学院，陕西 西安 710048
2 陕西科技大学机电工程学院，陕西 西安 710021
3 西安理工大学经济与管理学院，陕西 西安 710054
针对孔内表面缺陷尺寸测量难的问题，提出一种内窥图像校正方法以实现孔内表面尺寸测量。根据内窥成像原理，在考虑应用场景几何约束的情况下，将图像畸变分解为周向畸变和轴向畸变，将校正模型中的参数简化为图像中心坐标和一个非线性增长函数，进而提高了内窥镜图像边缘区域的校正精度。采用Hough变换和图像像素标定的方法得到相关参数，为克服轴向校正对标定结果的依赖，采用神经网络算法拟合包含像素相对位置和孔径的轴向校正函数。实验结果表明，基于像素标定的6组实验的平均测量误差为1.95%，准确度高。对于不具备标定条件的孔内表面缺陷，采用轴向校正函数进行校正和测量，3组实验的平均测量误差为6.75%，结果较为理想。所提出的校正方法通用性好、准确率高，可用于孔类零件及管道的自动化检测和智能检测。
测量 畸变校正 内窥图像 尺寸测量 孔内表面 图像处理
1 景德镇陶瓷大学艺术文博学院, 江西 景德镇 333001
2 复旦大学材料科学与工程学院, 上海 200433
越窑青瓷是我国最早烧制成熟的青瓷器, 其中使用瓷质匣钵烧造秘色青瓷是越窑独特的烧造技术, 为揭示越窑上林湖后司岙窑址出土的唐五代时期匣钵的工艺特征及其对装烧青瓷的影响, 采用能量色散X荧光光谱仪(ED-XRF)、 超景深显微镜、 扫描电子显微镜(SEM)等现代测试分析手段, 对后司岙窑址出土的唐五代时期瓷质匣钵、 普通匣钵、 普通青瓷、 秘色青瓷进行了元素组成、 显微结构、 吸水率等测试分析。 同时采用分光光度计, 对该遗址出土的唐五代普通青瓷和秘色青瓷表面色度进行了测试分析。 分析结果表明: 唐五代普通匣钵的基体部分和瓷质匣钵组成相似, 采用了SiO2含量约为75%、 Al2O3含量约为16%, 且与青瓷胎体类似的当地冲积粘土类原料; 而唐五代瓷质匣钵中TiO2和Fe2O3的含量高于青瓷胎体且差异略大, 说明青瓷胎体淘洗工艺更加严格。 其中普通匣钵内存在大量平均尺寸在530 μm左右, 且具有颗粒级配呈现一定规律的夹杂粗颗粒, 是一类为增加普通匣钵使用寿命特意拣选添加的高硅质原料, 增加了匣钵的透气性、 机械强度和热稳定性从而延长匣钵的使用寿命; 唐五代瓷质匣钵的气孔率为1.61%、 吸水率为0.73%, 低于普通匣钵8.18%和4.28%, 而体积密度为2.22 g·cm-3高于普通匣钵的1.99 g·cm-3, 且导热性能高于普通匣钵, 有利于减少匣钵内外温差、 缓解温度滞后现象。 另外, 上林湖后司岙窑址出土的秘色青瓷使用气孔率较低的瓷质匣钵, 并进行口沿封釉, 有效降低了装烧青瓷釉在冷却过程中被二次氧化的程度, 提高了匣钵内气氛的稳定性和青瓷釉层中Fe2+的含量, 改善了其呈色稳定性和外观效果。 同时秘色青瓷釉层略厚, 减少了胎体对产品外观的影响, 增大了釉面折射率和明亮度, 使其在CIE色度空间中相比普通青瓷处在更偏蓝绿色区域。
越窑 瓷质匣钵 秘色青瓷 化学组成 色度 Yue Kiln Porcelain sagger Mi’se celadon; Chemical composition Colorimetric 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2082
1 浙江大学机械工程学院，浙江 杭州 310027
2 浙江万丰科技开发股份有限公司，浙江 绍兴 312400
模具钢H13具有优良的高温性能，在高温压铸模具领域有着广泛的应用。传统加工方式无法制造复杂结构的随形冷却模具，常规选择性激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）成型H13存在效率低、易产生内部裂纹和局部翘曲等缺点。介绍了自主研发的高温SLM系统和创新的复合光斑技术，其中复合光斑包括半导体激光预热光斑和光纤激光熔化光斑。当扫描速度为1800~2500 mm·s-1时，在250 高温基板预热条件下，分别使用单光斑和复合光斑对H13的高速成型进行了工艺研究。结果显示，在合适的复合光斑配置下获得的最高致密度优于相同成型效率的单光斑。并从能量输入角度，对复合光斑的作用机理进行了定性分析。
激光光学 激光选区熔化 复合激光光斑 模具钢H13 工艺 相对致密度 激光与光电子学进展
2021, 58(23): 2314008
西安理工大学机械与精密仪器工程学院, 陕西 西安 710048
提出了一种基于同轴光显微成像的加工表面双向反射分布函数(BRDF)测量方法,采用激光共聚焦显微镜获得了不同粗糙度样块表面的BRDF测量值。测量结果表明,样块表面BRDF会随着粗糙度及微观形貌变化,该测量方法能够获得不同微面元的BRDF测量值。建立了BRDF参数模型,采用遗传算法对测量数据进行处理,确定了最优模型参数。将模型计算结果与测量结果进行了误差分析,最大相对均方根误差为9.97%。结果表明,建立的BRDF模型具有可行性,能准确地描述加工表面反射信息。
散射 双向反射分布函数 加工表面 同轴光显微成像 BRDF模型 光学学报
2018, 38(10): 1029001
