Skip to main content
SUPERVISOR
Alireza Fadaei Tehrani,Seyed Mohsen Safavi
علیرضا فدائی تهرانی (استاد مشاور) سید محسن صفوی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammadhasan Karimi
محمدحسن کریمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Design and Optimization of X-ray Scanning Method for Automatic Dimensional Check and Defect Detection of Mass Produced Symmetrical Parts
This research investigates the automatic dimensional check of symmetrical parts thorough radiography and image processing. Automating dimensional checking process needs automatic feeding of parts which is achieved using vibratory bowl feeder and designing suitable traps thorough feeder’s part track that orients the parts into desired orientation.Part releasing, oriented parts transmission to x-ray imaging section and measured part’s escapement mechanisms have been integrated and designed. Designed Separation mechanism, separates measured parts into three batches: accepted, rejected and modifiable. Reducing cost, efficiency and simplicity has been considered in design process so that the full automation has been achieved with only two electromagnet and four pneumatic jacks.Monte Carlo based software MCNPX is used to simulate radiographic images to study the effects of various factors on the radiographic image. To confirm the performance of simulation software, radiographic images have been taken by a digital mammography system. Comparing the taken images with simulated ones show a good agreement. By considering penumbra effect on reducing image quality, minimum requirements to reach the 0.01 mm precision in dimensional check have been introduced. Laplacian of a tow dimensional Gaussian distribution is used to define Image edge detection algorithm. Slope value of zero crossing in second derivative histogram of each row of the image is defined as a criterion for edge detection. Effect of variables such as source voltage, part’s axis distance to the source’s focal spot and secondary filters on images is simulated and for the first time in this study, optimum value of each factor was obtained. Algorithms based on finding edge position and subtracting taken image by stored image derived from obtained dimensions is defined to detect structural and geometrical (concentricity and elliptical surface) defects respectively. Edge detection algorithm has been implemented in industrial software Labview and its performance on taken images has been investigated. Despite 422 × 528 pixel image resolution 0.03 mm precision is reached comparing calculated values derived from the algorithm with real ones. It is shown that accessing the research objective measurement precision 0.01 mm is possible through using appropriate X-ray generator and the detector. Output precision of image processing algorithm for computing internal and external angle and diameters is reached to 0.1 degree and 0.005 mm respectively from simulated images with 4096 × 3328 pixel detector resolution. This accuracy would cover a wide range of industrial parts which makes automatic dimensional check of symmetrical parts, using radiography and image processing. Key words: Dimensional check, automation, radiography, image simulation, MCNPX, image processing
در این پژوهش به بررسی امکان کنترل ابعادی اتوماتیک قطعات متقارن با رادیوگرافی و پردازش تصویر پرداخته شده است. به منظور اتوماسیون فرایند کنترل ابعادی برای تغذیه اتوماتیک قطعات، تغذیه کننده ارتعاشی کاسه ای با تعبیه تله های مناسبی برای جهت دهی مطلوب قطعات در مسیر خروجی تغذیه کننده طراحی شده است. همچنین مکانیزم های آزادکننده، انتقال قطعات جهت دهی شده به صورت تک تک به قسمت تصویربرداری و خروج قطعهاندازه گیری شده به سمت مکانیزم جداساز با ادغام در یکدیگر طراحی شده است. مکانیزم جداساز ی نیز طراحی شده که قطعات را در سه دسته سالم، قابل اصلاح و معیوب از هم جدا می کند. برای بررسی اثر عوامل مختلف روی تصویر رادیوگرافی، از شبیه سازی این تصاویر توسط نرم افزار MCNPX که مبتنی بر روش مونته کارلو می باشد، استفاده شده است. برای تایید عملکرد نرم افزار شبیه سازی، از قطعه موجود توسط دستگاه ماموگرافی دیجیتال مرکز رادیوگرافی جم اصفهان تصاویر رادیوگرافی تهیه شده است. با پیاده سازی کامل شرایط تصویربرداری و مدل سازی متغیرهای منبع، جسم، چیدمان و آشکارساز دستگاه ماموگرافی در نرم افزار MCNPX، تصاویر گرفته شده شبیه سازی شده اند که تطابق بسیار خوب بین آن ها بررسی و تایید شده است.الگوریتم شناسایی لبه های تصویر به کمک لاپلاسین تابع گوسی دو بعدی تعریف شده است. مقدار شیب عبور از صفر نمودار مشتق دوم هر سطر از تصویر به عنوان معیاری برای قدرت شناسایی لبه معرفی شده و متغیرهای موثر در تصویر قطعه مانند انرژی الکترون منبع فاصله محور قطعه تا نقطه کانونی مولد اشعه ایکس و فیلترهای ثانویه شبیه سازی شده است و مقدار بهینه آن ها برای قطعه نمونه و برای اولین بار در این پژوهش، به دست آمده است. جهت تشخیص عیوب هندسی عدم هم مرکزی و بیضوی بودن سطوح به همراه عیوب ساختاری مانند ترک، حفره و ناخالصی، الگوریتمی بر مبنای شناسایی محل لبه ها، تعیین ضخامت دیواره ها در هر مقطع و مقایسه تصویر گرفته شده با تصویر ذخیره شده برای اندازه هایی که از قطعه به دست آمده است، معرفی شده و عملکرد آن بررسی تایید شده است.الگوریتم تشخیص لبه ها در نرم افزار صنعتی Labview پیاده سازی شده است و عملکردآن روی تصاویر تهیه شده از قطعه بررسی شده و اندازه های قطعه پس از اعمال ضرایب اصلاح استوانه ای و زاویه ای از تصویر استخراج شده است. با وجود اینکه تصویر قطعه در آشکارساز تنها از دقتی 422×528 پیکسلی برخوردار بود، دقت اندازه های محاسبه شده توسط الگوریتم پیاده سازی شده در نرم افزار به 03/0 میلی متر رسیده است. نشان داده شده که دسترسی به هدف پژوهش که اندازه گیری با دقت 01/0 میلیمتر است در صورت استفاده از مولد اشعه ایکس مناسب و تهیه تصاویر با دقت بالاتر، به راحتی محقق می شود. دقت خروجی برنامه پردازش تصویر در محاسبه زاویه داخلی قطعه از تصاویری که با آشکارساز 4096×3328 پیکسلی و شرایط بهینه پیشنهاد شده برای منبع و فاصله ها، شبیه سازی شده اند نیز کمتر از 1/0 درجه و در محاسبه قطرها کمتر از 005/0 میلی متر به دست آمده است. این دقت ها محدوده ی وسیعی از قطعات صنعتی را پوشش می دهد، که اتوماسیون فرآیند کنترل ابعادی قطعات متقارن، با استفاده از رادیوگرافی و پردازش تصویر را امکان پذیر می کند. کلمات کلیدی: کنترل ابعادی، اتوماسیون، رادیوگرافی، شبیه سازی تصویر، MCNPX، مولد اشعهایکس، پردازش تصویر، قدرت لبه

ارتقاء امنیت وب با وف بومی