基于X射线的固体推进剂燃速测算方法及系统与流程

本发明涉及无损检测，具体地，涉及一种基于x射线的固体推进剂燃速测算方法及系统。

背景技术：

1、固体推进剂的燃速是表征推进剂燃烧性能的重要参数，通过对固体推进剂的燃烧过程进行建模分析，获取其燃速与推进剂配方的对应关系，明确推进剂燃烧的可控因素，以期获取配方的优化方法。

2、但是固体燃料在燃烧过程中拍摄难、可视化难、分析难。x射线工业探伤是一种利用x射线能够穿透金属材料，并由于材料对射线的吸收和散射作用的不同，从而通过成像板在屏幕上形成不同的影像，避免拍摄受到强发光和高温的干扰，可以实时追踪固体推进剂燃烧表面的推移情况，测定固体推进剂的燃烧速度及其燃烧过程，并计算出某一瞬间的燃烧速度。

3、因此，市场上需要一种能够解决固体燃料在燃烧过程中拍摄难、可视化难、分析难的问题的一种基于x射线的固体推进剂燃速测算方法及系统。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于x射线的固体推进剂燃速测算方法及系统。

2、根据本发明提供的一种基于x射线的固体推进剂燃速测算方法，包括：

3、步骤s1：将待检固体推进剂放置至药柱托架上，射线机运动组件和成像板运动组件通过导轨运动到指定位置；

4、步骤s2：通过控制台发出药柱点火信号，接收所述信号后射线机运动组件和成像板运动组件协同工作，成像板运动组件采集检测图像至操作台；

5、步骤s3：通过所述操作台根据所述检测图像进行燃面提取；

6、步骤s4：通过所述燃面及药柱模型进行燃速计算，得到固体推进剂燃速的一般规律。

7、优选地，所述射线机运动组件与成像板运动组件能够前、后、左、右、上、下六个方向运动，采用防爆伺服电机驱动。

8、优选地，所述燃面提取包括如下步骤：

9、步骤s3.1：使用形态学可变权值匹配的图像增强手段对拍摄到的药柱燃烧图像进行处理；

10、步骤s3.2：根据处理后的药柱燃烧图像，结合hvs人类视觉系统的梯度场进行目标区域提取；

11、步骤s3.3：对提取的目标区域，通过局部灰度极值的射线图像分割方法，结合燃烧容器壁厚尺寸确定燃面。

12、优选地，射线机运动组件和成像板运动组件前后移动行程不小于500 mm，左右移动行程不小于500 mm，上下移动行程不小于300 mm。

13、优选地，所述步骤s4包括：

14、步骤s4.1：根据固体推进剂燃速过程中确定对应时刻的对应固体推进剂长度；

15、步骤s4.2：根据所述对应时刻的对应固体推进剂长度，计算所述时刻对应的燃面推移长度，计算公式如下：

16、

17、其中，表示燃面推移长度，和分别表示外燃面f上的任意一点的横坐标和纵坐标，和分别表示内燃面g上的任意一点的横坐标和纵坐标；

18、步骤s4.3：根据药柱实际尺寸与图像像素尺寸之间的对应关系，进行燃面推移的实物尺寸与图像像素尺寸之间的转换，公式如下：

19、

20、式中，表示成像板尺寸，表示药柱退移长度在在图像中的像素长度，表示图像的分辨率，h表示药柱实物尺寸；

21、步骤s4.4：根据时间时刻至时刻之间，药柱实物的尺寸变化计算当前时刻的药柱燃速，计算公式如下：

22、。

23、根据本发明提供的一种基于x射线的固体推进剂燃速测算系统，包括：射线机运动组件、成像板运动组件、药柱托架、导轨、控制柜和操作台；

24、将待检固体推进剂放置至药柱托架上，射线机运动组件和成像板运动组件通过导轨运动到指定位置；

25、通过控制台发出药柱点火信号，接收所述信号后射线机运动组件和成像板运动组件协同工作，成像板运动组件采集检测图像至操作台；

26、通过所述操作台根据所述检测图像进行燃面提取；

27、通过所述燃面及药柱模型进行燃速计算，得到固体推进剂燃速的一般规律。

28、优选地，所述射线机运动组件与成像板运动组件能够前、后、左、右、上、下六个方向运动，采用防爆伺服电机驱动。

29、优选地，所述燃面提取包括如下模块：

30、模块m3.1：使用形态学可变权值匹配的图像增强手段对拍摄到的药柱燃烧图像进行处理；

31、模块m3.2：根据处理后的药柱燃烧图像，结合hvs人类视觉系统的梯度场进行目标区域提取；

32、模块m3.3：对提取的目标区域，通过局部灰度极值的射线图像分割系统，结合燃烧容器壁厚尺寸确定燃面。

33、优选地，射线机运动组件和成像板运动组件前后移动行程不小于500 mm，左右移动行程不小于500 mm，上下移动行程不小于300 mm。

34、优选地，所述通过所述燃面及药柱模型进行燃速计算，得到固体推进剂燃速的一般规律包括如下模块：

35、模块m4.1：根据固体推进剂燃速过程中确定对应时刻的对应固体推进剂长度；

36、模块m4.2：根据所述对应时刻的对应固体推进剂长度，计算所述时刻对应的燃面推移长度，计算公式如下：

37、

38、其中，表示燃面推移长度，和分别表示外燃面f上的任意一点的横坐标和纵坐标，和分别表示表示内燃面g上的任意一点的横坐标和纵坐标；

39、模块m4.3：根据药柱实际尺寸与图像像素尺寸之间的对应关系，进行燃面推移的实物尺寸与图像像素尺寸之间的转换，公式如下：

40、

41、式中，表示成像板尺寸，表示药柱退移长度在在图像中的像素长度，表示图像的分辨率，h表示药柱实物尺寸；

42、模块m4.4：根据时间时刻至时刻之间，药柱实物的尺寸变化计算当前时刻的药柱燃速，计算公式如下：

43、。

44、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

45、本发明适用于固体发动机装药燃面动态变化实时检测，检测设备满足防爆/隔爆需求，可以实现基于x射线的药剂燃烧状态追踪，有效的解决药剂燃烧中对摄像机的干扰问题，可获取高质量的燃烧状态数据。

技术特征：

1.一种基于x射线的固体推进剂燃速测算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于x射线的固体推进剂燃速测算方法，其特征在于，所述射线机运动组件与成像板运动组件能够前、后、左、右、上、下六个方向运动，采用防爆伺服电机驱动。

3.根据权利要求1所述的基于x射线的固体推进剂燃速测算方法，其特征在于，所述燃面提取包括如下步骤：

4.根据权利要求2所述的基于x射线的固体推进剂燃速测算方法，其特征在于，射线机运动组件和成像板运动组件前后移动行程不小于500 mm，左右移动行程不小于500 mm，上下移动行程不小于300 mm。

5.根据权利要求1所述的基于x射线的固体推进剂燃速测算方法，其特征在于，所述步骤s4包括：

6.一种基于x射线的固体推进剂燃速测算系统，其特征在于，包括：射线机运动组件、成像板运动组件、药柱托架、导轨、控制柜和操作台；

7.根据权利要求6所述的基于x射线的固体推进剂燃速测算系统，其特征在于，所述射线机运动组件与成像板运动组件能够前、后、左、右、上、下六个方向运动，采用防爆伺服电机驱动。

8.根据权利要求6所述的基于x射线的固体推进剂燃速测算系统，其特征在于，所述燃面提取包括如下模块：

9.根据权利要求7所述的基于x射线的固体推进剂燃速测算系统，其特征在于，射线机运动组件和成像板运动组件前后移动行程不小于500 mm，左右移动行程不小于500 mm，上下移动行程不小于300 mm。

10.根据权利要求6所述的基于x射线的固体推进剂燃速测算系统，其特征在于，所述通过所述燃面及药柱模型进行燃速计算，得到固体推进剂燃速的一般规律包括下模块：

技术总结本发明提供了一种基于X射线的固体推进剂燃速测算方法及系统，包括：将待检固体推进剂放置至药柱托架上，射线机运动组件和成像板运动组件通过导轨运动到指定位置；通过控制台发出药柱点火信号，接收所述信号后射线机运动组件和成像板运动组件协同工作，成像板运动组件采集检测图像至操作台；通过所述操作台根据所述检测图像进行燃面提取；通过所述燃面及药柱模型进行燃速计算，得到固体推进剂燃速的一般规律。本发明适用于固体发动机装药燃面动态变化实时检测，检测设备满足防爆/隔爆需求，可以实现基于X射线的药剂燃烧状态追踪，有效的解决药剂燃烧中对摄像机的干扰问题，可获取高质量的燃烧状态数据。技术研发人员：陈佳慧,周鹏飞,王文强,邱韬,金翠娥,陆彦辰受保护的技术使用者：上海神剑精密机械科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18