底片数字化管理及在线培训研究

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摘要:通过建立对焊缝底片的数字化管理，将焊缝底片与数据库技术结合，一方面便于管理繁杂、多变的底片数据，为复检、评片提供了技术支撑；另一方面，基于数字化底片建立的在线培训及技术服务功能，为相关行业员工培训及考核创造了一个线上平台，有效地节省了培训成本。同时有利于减少实际评片过程失误，提高员工专业素质。

关键词:焊缝底片;数字化管理;在线培训

1引言

特种设备射线底片管理一直是一个热门课题，同时也是一个难题。传统的底片管理是基于人工在观片室中通过观片灯获取到底片信息，记录到纸质文件上，底片和纸质文件一起存档保留，这种方式对于底片保存条件要求很高，当保存环境条件不当时，底片可能会发生霉变或蛀虫等，造成底片报废；其次，在大量的底片中去查找需要的底片是一项比较困难的工作；最后，这种管理模式底片信息无法进行远程多方交流评定。近年，计算机硬件性能提升使得存储大量数据成为可能。同时，随着网络以及计算机成像技术的发展，越来越多的管理系统不仅开始支持文本数据的查询与修改，也开始支持图像数据的查看与分析。通过建立索引可以快速查询到想要的图像，而图像信息与传统文字信息相比更加直观、具体，有说服力。本系统是为了收集和整理射线底片并进行技术分析，建立底片管理以及特种设备焊缝评片培训平台。通过开发以图像数据为主，文字信息为辅助描述的焊缝底片数字化管理功能，一方面是有利于焊缝底片管理，节省在检索底片过程中的时间，而且从数据安全性角度来看，存留下来的图像不易损坏和丢失，受外界环境条件影响小；另一方面，在线评片培训能够充分利用数字化管理带来的优势，从典型缺陷底片数据库及互联网技术出发，构建无损检测评片在线培训和技术服务平台，依此平台聚集行业专家形成智库，供无损检测人员自学、培训以及测试，解决培训慢、培训难的问题，节省培训时间成本与人力成本。同时，培训平台大量的基础理论知识以及专家系统，也有利于相关人员反复学习，不断提高，降低实际误操作情况，提高员工专业素质，并促进射线检测技术的提升。

2研究难点及研究依据

本节主要分为两个部分，一是分析特种设备焊缝底片数字化过程中的难点，二是介绍本系统研究以及开发过程中的编制依据。2.1底片数字化难点分析。传统底片评定中，评片人员在特定场景下，使用观片灯来评定底片信息。不同黑度底片需要采用不同亮度的观片灯才能够准确得到信息，而长时间使用观片灯会使人眼疲劳，降低检测结果判定的准确性。本研究着眼于此，考虑使用计算机软件技术以及可调节对比度的扫描仪相结合，将底片数字化保存，一方面减少评片人员的劳动强度和底片在评定过程中的损伤，另一方面使得底片信息留存更加准确快捷。传统的评片过程仅由初评和复评人员独自完成，而现实中底片焊缝区域特征复杂，存在许多有争议的细微缺陷。针对这种情况，本研究邀请专家入驻，选取了一千张典型缺陷底片，通过底片数字化技术，线上线下评片对比，自评以及互评方法，反复验证，建立了典型缺陷底片库，为培训平台打下了良好的基础。同时很好的实现了多方交流互动的效果。2.2研究依据。本系统是以行业标准以及计算机软件开发标准作为编制依据，主要涉及如下。

3系统介绍

3.1系统整体框架。系统具体设计框架如图1所示。图1整体系统设计图本平台主要无损检测技术人员，检测公司以及特检院等相关部门机构，功能分为两大模块，即胶片数字化管理模块以及射线检测评片培训模块。其中，胶片数字化管理模块所需要的硬件设备包括数字化无损检测DR设备以及胶片扫描数字化设备。DR（DigitalRadiography），通常指采用平板探测器的影像直接转换技术的数字放射摄影，由电子暗盒、扫描控制器、系统控制器、影像监示器等组成，检测时直接将X线光子通过电子暗盒转换为数字化图像，用于获取原始的胶片。胶片扫描数字化设备作用是将拍摄得到的底片扫描保存成图像文件。本系统使用的扫描仪型号为中晶MII-1000LC（如图2所示），图片分辨率最高可达到2400dpi，光学密度最高可达4.55D，同时支持单通道、多通道切换。（a）单通道扫描（b）多通道扫描图2MII-1000LC扫描仪展示图。技术服务平台数据库主要包括三个部分，首先是数字化胶片库，包括大量有缺陷及无缺陷焊缝底片，可用于查看、评片训练以及复评；其次是典型缺陷底片库，这一部分底片图像是经过专家选取，反复比对，囊括了焊缝常见的缺陷，包括裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷及圆形缺陷等（如图3所示），主要用于初学人员能够通过在线评片，认识缺陷、了解缺陷；无损检测专家智库是针对专家设立，通过将专家在该行业领域的经验储备，转化为系统中可被反复学习、尝试的知识点，通过考核了解相关人员知识掌握程度，提高从业人员整体职业素质。3.2系统具体实现。本节主要介绍本系统具体实现方式，包括软件实现语言、开发平台、运行平台以及数据库选择；系统各个模块主要功能以流程图介绍。本系统主要使用的编程语言是Java，JDK版本选择为1.7；采用的B/S设计模式；开发平台集中在Windows操作系统；系统运行在Linux服务器下，具体为CentOS系统，采用双处理器，型号为IntelXeonE5-2620V4，内存为32G；应用服务器选择为Tomcat与Nginx；数据库选择使用MySql。如2.1所述，本系统分为胶片数字化管理以及网上评片培训两个模块。其中，底片数字化管理实现功能如下。（1）底片信息入库。实现对底片的增删改查，并支持批量添加胶片。底片的信息包含：底片序号，工件厚度，焊接方法，焊接位置，焊接形式，坡口形式，可见像质计最小丝号，缺陷评定信息，评定等级和备注等信息。（2）缺陷底片分类。实现胶片按缺陷分类保存查询，包括2.1所述的五类常见缺陷以及多个或多类缺陷并存图片，实现快速查询功能。（3）底片批量扫描。实现底片的多张批量扫描，解决大量底片扫描慢的问题。（4）底片在线评片。支持数字化底片录入系统后，在系统中直接使用评片工具进行在线评片，并且保存记录。底片数字化管理系统流程图如图4所示。网上评片培训包括建立学员与专家智库，具体包括如下内容。（1）学员档案建立。每个学员根据个人信息建立唯一档案，档案记录学员培训情况、考核情况，实时了解学员学习状况，为后台管理人员对学员资质鉴定提供参考。（2）平台专家入驻。根据专家资质等级进行划分，对于不同等级的专家授予不同的权限。（3）评片答疑交流。很多在采集过程中收到外界噪声干扰，数字化成像之后特征模糊或者边缘曝光，在评片过程中易有误判以及漏判情况。本系统可将数字底片分享给其他评片用户，支持底片信息的在线交流。同时也实现了专家预约，一对一答疑等功能。（4）评片在线练习。从2.1中提及的典型缺陷底片库抽取底片，作为练习题目，将学员每次评片结果都记录在案，并与专家给出的缺陷标准比对，及时反映学员评片水平。同时，建立学员个人错题题库，智能汇总错题，以供学员反复练习，强化印象，提高评片能力。（5）学员能力考核。在典型缺陷底片库中抽取底片给培训学员进行评片考核，根据抽题规则，抽取底片，生成模拟试卷，开始考核。记录学员考试结果。具体流程图如图5所示。

4成果与展望

本研究主要针对的问题是解决特种设备焊缝底片管理困难，以及特种设备评片人员培训成本高、周期长的问题，提出了从互联网角度出发，通过数字化底片技术，优化管理方案，使企业的底片管理成本降低；建立人员培训平台，降低了先前集中式人员培训的成本，减少了培训的时间周期，能够及时了解相关从业人员的知识掌握程度。通过专家智库、专家在线答疑、评片过程中分享底片等功能做到及时沟通，及时解决问题，提高无损检测人员的专业素质，有利于行业进步。尽管实现了数字化管理以及培训平台的搭建，但是现阶段评片工作大部分还是要靠人员识别，随着计算机视觉技术的进步，可以在未来逐渐实现辅助人工确定焊缝位置，辅助人工确定焊缝信息，辅助人工定位缺陷位置，提高人员评片效率。

作者:米国富 占萍 张杰