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第1章 固体火箭发动机常见故障及诊断技术1

1.1 固体火箭发动机一般结构组成及特点1

1.2 固体火箭发动机常见缺陷2

1.3 装药典型缺陷的危害性影响因素分析4

1.3.1 脱粘的危害性影响因素5

1.3.2 裂纹的危害性影响因素6

1.3.3 气泡的危害性影响因素6

1.4 固体火箭发动机重点探伤区域7

1.4.1 单室单推力内表面星孔燃烧固体火箭发动机重点探伤区域7

1.4.2 单室双推力内表面星孔燃烧固体火箭发动机重点探伤区域8

1.4.3 单室单一推进剂两种结构形状以上固体火箭发动机重点探伤区域9

1.4.4 端面燃烧固体火箭发动机重点探伤区域9

1.5 固体火箭发动机缺陷无损检测技术9

1.5.1 固体火箭发动机壳体的无损检测10

1.5.2 喷管的无损检测10

1.5.3 点火发动机的无损检测11

1.5.4 固体火箭发动机及药柱的无损检测11

参考文献14

第2章 固体火箭发动机工业CT断层成像15

2.1 工业CT无损检测技术的理论基础——图像重建理论15

2.1.1 Radon变换与中心切片定理16

2.1.2 平行束卷积反投影算法21

2.2 “平移＋连续旋转”扇束扫描方式图像重建22

2.3 “连续旋转”扇束扫描方式图像重建29

2.3.1 等角射线扇束数据的直接重建算法30

2.3.2 等距射线扇束数据的卷积反投影重建算法34

2.3.3 重排算法37

2.4 固体火箭发动机局部区域CT探伤检测41

2.4.1 Radon变换非局部性分析42

2.4.2 小波局部重建45

2.4.3 局部重建误差分析46

2.4.4 基于无缺陷同截面投影数据的局部实时反投影局部检测48

参考文献51

第3章 固体火箭发动机断层图像预处理52

3.1 固体火箭发动机ICT探伤射束硬化伪影去除52

3.1.1 固体火箭发动机ICT探伤射束硬化产生原因分析52

3.1.2 固体火箭发动机ICT探伤射束硬化实验59

3.1.3 固体火箭发动机ICT探伤射束硬化现象校正71

3.2 固体火箭发动机ICT断层图像去噪技术研究79

3.2.1 断层图像中的噪声79

3.2.2 断层图像去噪方法80

3.2.3 实验结果及分析82

3.3 固体火箭发动机ICT断层图像层间插值83

3.3.1 插值方法概述84

3.3.2 插值方法分析89

3.4 固体火箭发动机三维规则体数据封装90

参考文献91

第4章 固体火箭发动机断层图像缺陷分割94

4.1 固体火箭发动机断层图像缺陷分割基础知识94

4.1.1 边缘检测算子94

4.1.2 二值数学形态学109

4.2 固体火箭发动机二维断层图像缺陷分割114

4.2.1 分割方案1114

4.2.2 分割方案2119

4.3 固体火箭发动机三维数据场缺陷分割124

4.3.1 三维缺陷区域的确定124

4.3.2 三维缺陷内一点的确定126

4.3.3 三维缺陷边缘的确定127

4.3.4 三维缺陷边缘细化128

4.3.5 三维缺陷分割130

参考文献130

第5章 固体火箭发动机三维重构131

5.1 体数据三维可视化技术分析131

5.2 体数据三维可视化中的体绘制技术132

5.2.1 体绘制中的光学模型133

5.2.2 光线投射体绘制算法134

5.2.3 光线投射法的主要加速方法137

5.3 已分割规则体数据的光线投射加速方法138

5.3.1 加速方法设计思想138

5.3.2 加速方法描述138

5.3.3 固体火箭发动机三维重构142

5.4 体数据三维可视化中的面绘制技术145

5.4.1 面绘制及主要方法145

5.4.2 MC方法146

5.5 直接三维CT成像理论148

5.5.1 扇形束图像重建算法149

5.5.2 FDK算法简介149

5.5.3 图像重建算法的简化151

参考文献155

第6章 固体火箭发动机结构及缺陷三维多视窗分析157

6.1 重构模型空间坐标基本变换157

6.1.1 平移变换157

6.1.2 缩放变换158

6.1.3 旋转变换158

6.2 重构模型虚拟切片技术159

6.2.1 由二维切片分割重构三维分割图像159

6.2.2 直接三维分割图像技术159

6.2.3 固体火箭发动机剖切显示162

6.2.4 剥离与提取165

6.3 固体火箭发动机透视观察技术167

6.3.1 面绘制的透视观察167

6.3.2 体绘制的透视观察167

6.3.3 旋转观察分析168

6.4 重构模型的点拾取技术168

6.4.1 针刺取点法168

6.4.2 轨迹球取点法170

参考文献172

第7章 固体火箭发动机缺陷自动分类识别173

7.1 固体火箭发动机缺陷自动分类识别技术分析173

7.2 基于图像配准技术的缺陷自动识别175

7.2.1 交互式配准法175

7.2.2 基于像素灰度的配准方法176

7.2.3 配准实验与分析182

7.2.4 基于图像配准的缺陷识别设计188

7.2.5 裂纹、脱粘、夹渣和气泡缺陷识别189

7.2.6 变形缺陷识别195

7.3 基于图像不变矩的缺陷自动识别198

7.3.1 图像不变矩特征198

7.3.2 灰度直方图特征202

7.3.3 基于图像不变矩和直方图分析的缺陷识别方法203

参考文献207

第8章 固体火箭发动机缺陷测量方法209

8.1 固体火箭发动机缺陷表征参数209

8.2 缺陷二维测量211

8.2.1 缺陷位置的测量211

8.2.2 缺陷最大长度和取向的测量211

8.2.3 缺陷面积的测量213

8.2.4 缺陷周长的测量215

8.3 缺陷三维测量217

8.3.1 缺陷位置的测量217

8.3.2 缺陷最大长度和取向的测量217

8.3.3 缺陷体积的测量219

8.3.4 缺陷表面积的测量219

8.4 交互式测量方法222

8.4.1 距离的交互式测量222

8.4.2 角度的交互式测量222

参考文献223

第9章 固体火箭发动机三维可视化故障诊断系统224

9.1 系统框架与功能设计224

9.1.1 二维序列断层图像获取224

9.1.2 断层图像预处理225

9.1.3 体数据三维可视化225

9.1.4 缺陷特征提取与分类识别226

9.2 系统开发实现226

9.2.1 动态库的设计与实现226

9.2.2 基于VTK的重建结果显示227

9.3 系统主要功能230

9.3.1 主界面230

9.3.2 数据管理231

9.3.3 图像格式转换234

9.3.4 面绘制236

9.3.5 体绘制239

9.3.6 滤波算法243

9.3.7 其他功能244

9.4 某固体火箭发动机三维可视化故障诊断247

参考文献250

附录 图像信噪比及边缘检测算子最小尺寸251