數(shù)字化無損檢測評審系統(tǒng)研究與應(yīng)用

康軍

（大慶油田三維工程檢測有限責(zé)任公司，黑龍江大慶，163416）

1 引言

無損檢測是焊接質(zhì)量的重要監(jiān)測手段，通過無損檢測可以發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部的缺欠，能夠分析缺欠引起的原因，從而采取有效措施，提高焊接合格率。隨著數(shù)字化射線檢測技術(shù)、自動超聲檢測AUT技術(shù)、相控陣超聲檢測PAUT技術(shù)等數(shù)字化無損檢測在工程檢測中的應(yīng)用，檢測工作量大，數(shù)字化底片、圖譜依然是現(xiàn)場評定[1],[2]，需要配備很多現(xiàn)場評定人員，質(zhì)量控制點分散，評片的質(zhì)量不易把握，評定質(zhì)量嚴(yán)重依賴評片人員個人的水平、自覺性與公司的質(zhì)量內(nèi)控程度[3]。目前有經(jīng)驗的數(shù)字檢測人員缺乏，尤其是評審人員，培養(yǎng)周期長，各項目評審人員缺乏的矛盾非常突出，評審人員不到位及審核水平普遍不高是目前制約數(shù)字檢測技術(shù)發(fā)展的主要因素。

本文提出了一種數(shù)字遠(yuǎn)程評審系統(tǒng)為主、底片智能評審系統(tǒng)為輔的評審方法，祥述了數(shù)字遠(yuǎn)程評審系統(tǒng)系統(tǒng)軟件基本架構(gòu)和開發(fā)原理，客戶端、服務(wù)器端權(quán)限分配，以及底片智能評審系統(tǒng)軟件開發(fā)原理，實現(xiàn)了專家組集中評審和項目間的交互式評審，以及外部專家的技術(shù)支持，提高評審技術(shù)水平和評審準(zhǔn)確性。

2 數(shù)字遠(yuǎn)程評審系統(tǒng)開發(fā)

2.1 數(shù)字遠(yuǎn)程評審系統(tǒng)基本架構(gòu)

本文提出擬定兩種軟件構(gòu)架方案，第一種采用C/S構(gòu)架，第二種采用B/S構(gòu)架。

C/S構(gòu)架優(yōu)界面和操作很豐富，安全性能很容易保證，實現(xiàn)多層認(rèn)證簡單。由于只有一層交互，響應(yīng)速度較快。C/S構(gòu)架適用面窄，通常用于局域網(wǎng)，用戶群固定，程序需要安裝才可使用。C/S構(gòu)架不適合面向一些不可知的用戶，維護(hù)成本高，發(fā)生一次升級，所有客戶端的程序都需要改變。

B/S構(gòu)架客戶端無需安裝，有Web瀏覽器即可，B/S架構(gòu)可以直接放在廣域網(wǎng)上，通過一定的權(quán)限控制實現(xiàn)多客戶訪問的目的，交互性較強，B/S架構(gòu)無需升級多個客戶端，升級服務(wù)器即可。但是在跨瀏覽器上，B/S架構(gòu)存在不足，要達(dá)到C/S程序的程度需要花費很多精力，在速度和安全性上投入較大的設(shè)計成本，B和S交互是請求-響應(yīng)模式，通常需要刷新頁面，操作比較繁瑣。

基于經(jīng)濟適用的原則，數(shù)字遠(yuǎn)程評審系統(tǒng)選擇B/S構(gòu)架，采用較少開發(fā)費用和后期維護(hù)成本，如下圖1所示。

圖1 數(shù)字遠(yuǎn)程評審系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 檢測數(shù)據(jù)的傳輸及加密

本文數(shù)據(jù)傳輸形式為串行數(shù)據(jù)傳輸，采用AES加密方式對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密，通過上傳、下載的方式的實驗驗證。實驗驗證分別在公司所在地項目部和外埠項目部進(jìn)行，上傳采用的數(shù)據(jù)大小為300M壓縮包，分別進(jìn)行了100次傳輸實驗。公司所在地項目部測得的實驗結(jié)果為上傳平均速度5.1M/S；外埠項目部測得的上傳平均速度2.1M/S，外埠項目部的帶寬為200Mbps，基本符合理論最大傳輸速度。在公司同時進(jìn)行3個數(shù)據(jù)的下載，測得每個任務(wù)的下載平均速度均大于550Kb/S，如下圖2所示。公司所在地項目部和外埠項目部的100次傳輸實驗的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。

圖2 數(shù)據(jù)傳輸試驗驗證

2.3 客戶端軟件權(quán)限分配

由于軟件構(gòu)架為B/S構(gòu)架，無法設(shè)置客戶端軟件的權(quán)限。但是需要增加評、審以及管理人員的權(quán)限區(qū)分。管理員具有工程管理、檢測方式管理以及數(shù)據(jù)讀取調(diào)用的權(quán)利，并且定期將檢測數(shù)據(jù)備份至無網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的存儲介質(zhì)。評定人員只擁有檢測數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器權(quán)限。審核人員同時擁有檢測數(shù)據(jù)上傳及下載的權(quán)限。

3 底片智能評審系統(tǒng)開發(fā)

3.1 建立相對應(yīng)的底片缺欠樣本庫

將現(xiàn)有評定過的大量射線底片進(jìn)行數(shù)字化，并對數(shù)字化后的圖像進(jìn)行缺陷分析，確定缺陷特征參數(shù)，對缺陷進(jìn)行分類，了解焊縫缺陷的種類及各自的特點。根據(jù)影像的幾何形狀、影像的黑度及其分布、缺陷影像在底片上的位置等3個重要方面進(jìn)行分析，進(jìn)行缺陷的識別。在圖像識別中，常用的特征包括圖像幅度特征、圖像統(tǒng)計特征、圖像幾何特征、圖像變換系數(shù)特征、圖像的紋理特性和圖像的代數(shù)特性。

通過主根據(jù)NB/T 47013-2015承壓設(shè)備無損檢測以及SY/T 4109-2020石油天然氣鋼質(zhì)管道無損檢測，采用長寬比、圓形度、等效面積、缺陷與母材的灰度差、缺陷自身灰度偏差、缺陷的相對位置等6個特征參數(shù)來做缺陷識別，建立相對應(yīng)的底片缺欠樣本庫，如下圖3所示，搭建數(shù)字化片底片數(shù)據(jù)庫。

圖3 數(shù)字化片底片數(shù)據(jù)庫

3.2 數(shù)字化底片中缺欠的智能評判

在針對數(shù)字化底片中的缺欠，利用計算機智能化圖像分析算法進(jìn)行圖像識別，并且與底片缺欠樣本庫中缺欠的圖像進(jìn)行對比，能夠半自動或全自動識別缺陷和評定，根據(jù)預(yù)設(shè)程序的參數(shù)進(jìn)行圖像分析，自動標(biāo)注出氣孔、夾雜、裂紋等缺陷，并自動計算缺陷尺寸，與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作比對，按照分析結(jié)果自動進(jìn)行分級判斷，并且判定是否影響產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)發(fā)現(xiàn)實際檢測圖像的缺陷偏移預(yù)設(shè)程序參數(shù)時，或出現(xiàn)無法判定的新缺陷時，系統(tǒng)將缺陷部位的圖像顯示在屏幕上并儲存相應(yīng)的數(shù)據(jù)[4]。對一些疑似缺陷或新出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行列出，通過檢測人員對缺陷圖像放大、增強對比度或者增加灰度值等一系列的功能性操作來輔助檢測人員對該缺陷進(jìn)行判斷，防止檢測疏漏。對不合格缺陷進(jìn)行標(biāo)記，判定缺陷部位，對產(chǎn)生的缺陷數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，以供隨時調(diào)取查閱，為質(zhì)量統(tǒng)計和分析提供依據(jù)，并產(chǎn)生缺陷報告從而實現(xiàn)檢測技術(shù)智能化[5]。

3.3 底片智能輔助評審系統(tǒng)

底片智能輔助評審系統(tǒng)軟件具有如下功能:

1）圖像的顯示功能，包括圖像的縮放、反色、直方圖;

2）圖像處理功能，包括各種幾何變換、算術(shù)運算、平滑、銳化、邊緣、檢測、閾值分割等;

3）缺陷特征提取功能;

4）缺陷的識別與解釋，包括對缺陷六種類型的識別以及對識別的結(jié)果做出推理解釋。

系統(tǒng)軟件應(yīng)采用模塊化的設(shè)計方法，依據(jù)系統(tǒng)功能將軟件分成圖像顯示、圖像處理、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)用戶四個模塊。其中圖像顯示包括縮放、反色、直方圖等部分，圖像處理包括幾何變換、算術(shù)運算、平滑、銳化、邊緣檢測、閾值分割、缺陷特征提取、缺陷識別、缺陷識別推理與解釋等部分，數(shù)據(jù)庫包括顯示底片信息、查詢底片信息、修改底片信息、刪除底片信息等部分，系統(tǒng)用戶包括添加用戶、查詢用戶、評審用戶、刪除用戶、修改密碼等部分，如下圖4所示。

圖4 底片智能輔助評審系統(tǒng)

4 工程應(yīng)用

數(shù)字遠(yuǎn)程評審系統(tǒng)開發(fā)后，在長輸管道、油氣田地面產(chǎn)能建設(shè)等眾多工程中應(yīng)用，檢測項目部將現(xiàn)場掃描的CR數(shù)字圖像、AUT或者PAUT圖譜由前線通過網(wǎng)絡(luò)上傳至云服務(wù)器，公司評審中心通過系統(tǒng)平臺下載數(shù)據(jù)，由評審人員集中對掃描數(shù)字圖像、圖譜進(jìn)行評定和審核，從而提高評判效率和準(zhǔn)確性，如下圖5所示。并且對各項目部的疑難圖像、圖譜進(jìn)行“會診”，高效利用公司現(xiàn)有資源，實現(xiàn)共享。

圖5 數(shù)字遠(yuǎn)程評審系統(tǒng)應(yīng)用

5 結(jié)論

通過大量工程實例驗證了數(shù)字化無損檢測評審系統(tǒng)的可行性，采用數(shù)字遠(yuǎn)程評審系統(tǒng)的評審方法，評審人員遠(yuǎn)程集中評審，降低了評審人員勞動強度，對焊縫質(zhì)量進(jìn)行“遠(yuǎn)程會診”，提高了評審效率和評審準(zhǔn)確性，解決了評審人員不足的難題，實現(xiàn)了高效快捷的檢測數(shù)據(jù)分析、存儲和查詢，推動了無損檢測評審技術(shù)的進(jìn)步，具有廣闊的應(yīng)用前景。