Page 135 - 无损检测2024年第八期

敖 波：
航空复杂构件 X 射线 DR 成像检测虚拟仿真实验教学的建设与实践

开设射线DR成像检测实验相关课程，笔者所在学校 择、曝光、DR图像质量评价、DR图像处理、技术标
本科层次射线检测实验教学中也仅提供了2学时DR 准的使用等知识和能力培养。通过应用层的训练，
检测教学实验，难以满足智能化背景下创新型技术 使学生具备使用技术标准进行工艺操作的能力。该
人才的需求。 部分采用过程性考核，总分为65分，重点考察实验
因此，建设航空复杂构件X射线DR成像检测虚 步骤与操作规范性和熟练程度。由于工艺规范属于
拟仿真实验教学平台，可以为学生提供一个安全、高 技术类文件，因此，考核分数有所弱化。
效的学习和训练环境 [4-7] ，帮助学生更好地理解和应 第三层次为提高层，主要掌握依据技术标准进
用X射线DR成像检测技术， 使学生得到系统、规范、 行图像评定和编制检测报告等知识和能力，使学生
自主的实践技能训练，提高实验教学水平，提升射线 具备应用验收标准的能力。该部分重点考察学生对
检测技术人才培养质量。 实验结果的收集总结及改进措施，考核总分为25分，
由实验指导教师主观评分。
1 X射线DR成像检测实验教学现状
射线DR成像检测虚拟仿真实验平台总体设计
X射线DR成像检测技术是一种数字化的射线 方案如图1所示， 学生评价以过程性评价为主。
照相检测手段，但与胶片照相检测技术相比，其检测 2.2 虚拟仿真实验开发
方式、检测结果、评片方式等都发生了根本性的改 在实验平台总体设计方案的基础上，采用
变，对专业人才的工程实践能力培养和实验实训教 Unity3D、3D Studio Max、Maya、Mysql等多种开发
学都提出了更高要求。但是目前X射线DR成像检 工具，开发了航空复杂构件X射线DR成像检测虚拟
测实验教学存在以下几方面的问题。 仿真实验平台，其界面如图2所示。该平台完全参
（1）射线DR成像检测理论涉及数学、物理学、 照实际检测场景模拟了涡轮叶片射线DR成像检测
核技术、机械、图像处理、电子学、成像等多学科交叉 的全过程，包括系统预热与初始化、校正文件采集、
理论知识，设备操作复杂性更高，需要经过系统培训。 透照布置、工艺参数设置、开机检测、DR图像采集
（2）射线DR成像检测设备昂贵，一次投入动辄 与校正、信噪比测量、像质计灵敏度测量、不清晰度
上百万，设备台套数少，存在辐射风险，加上学生规 测量、窗宽窗位调节、缺陷检测与量化、编制检测报
模越来越大，学生的实际动手实践机会较少，学生的 告等，实验内容设计上以综合性实验为主。
专业技能训练难以保障，训练效果远不能满足社会 在虚拟实验中 1∶1 复现了探伤室、检测系统、
需求。 控制台、涡轮叶片检测对象等检测场景，控制台仿
（3）在工程教育专业认证背景下，面对知识量 真界面如图 3 所示，为射线 DR 成像检测提供场景
增大而课时压缩的新情况，需要紧跟科技前沿和工 支持。虚拟实验主要分为以下几个主要过程：① 模
程实际，与时俱进，深化教学改革，开拓课外实践新 拟探测器初始化及校正文件采集过程，该过程支持
渠道，弥补课内学时的不足。 暗场、增益和坏像素校正文件采集，这是获得高质
量射线DR图像的重要前提；② 模拟透照布置、工
2 虚拟仿真实验教学平台建设
艺参数设置、开机曝光的过程，模拟环境中通过插
2.1 虚拟仿真实验教学设计 件方式调用自研的射线DR图像采集与评定软件实
射线DR成像检测虚拟仿真实验教学设计上分 现 DR 图像的采集，允许学生自主制定透照方案，
为以下3个层次。 获得不同的检测结果；③ 模拟图像评定过程，该过
第一层为基础层，主要掌握射线DR成像基础知 程以插件方式调用第三方开源软件实现检测图像
识，了解平板探测器结构和成像原理，学习基本操作 的打开、图像质量指标的评定等操作，突出像质计
和掌握设备功能，使学生对射线DR成像检测有清晰 灵敏度、归一化信噪比和不清晰度等指标的测量，
的认知和理解。该部分采用习题测验方式进行考核， 使学生掌握基本的工艺设计和工艺操作能力，能区
总分为10分， 重点考察知识点的掌握情况。 分胶片照相检测的异同，并模拟编制检测报告。涡
第二层为应用层，主要掌握射线DR成像检测的 轮叶片射线 DR 成像检测界面如图 4 所示，涡轮叶
基本操作，包括探测器的初始化、暗场/增益/坏像 片射线 DR 图像评定界面如图 5 所示，编制检测报
素图像采集、工艺规范设计、透照布置、工艺参数选 告界面如图6所示。
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2024 年 第 46 卷 第 8 期
无损检测