[發明專利]一種合金固件內部缺陷三維重建方法

有效

• 申請號: 201010572548.5
• 申請日: 2010-12-03
• 公開（公告）號: CN102486462A
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發明（設計）人: 趙大威;趙懷慈;郝明國;趙春陽;周雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李曉光

技術領域

本發明涉及一種紅外無損檢測技術，具體地說是一種合金固件內部缺陷三維重建方法。

背景技術

紅外無損檢測技術是近年來無損檢測領域發展迅速的一種新方法，該技術具有非接觸、快速、直觀、自動化測試等特點，在國外已經廣泛應用在航空發動機葉片缺陷的檢測中。它是對葉片進行加熱后，葉片內部的缺陷改變葉片本身的熱性能，會在缺陷處形成能量的堆積，導致葉片表面溫度場的變化。通過圖像處理技術對葉片表面的溫度圖譜進行處理分析，可以確定缺陷的位置，從而達到無損檢測的目的。現在的檢測結果大多是給出缺陷的位置，并不能顯示出缺陷的三維圖像，無法將缺陷的三維擴展過程進行模擬。

發明內容

針對現有技術中存在的紅外無損檢測不能顯示出缺陷的三維圖像，無法將缺陷的三維擴展過程進行模擬等不足之處，本發明要解決的技術問題是提供一種實現合金固件內部缺陷的三維重建、完成缺陷的三維模擬的合金固件內部缺陷三維重建方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

本發明合金固件內部缺陷三維重建方法包括以下步驟：

利用無損檢測設備生成紅外圖像；

在紅外圖像中，通過無損檢測技術對合金固件內部的缺陷進行無損檢測，確定缺陷的位置范圍及顏色差異信息；

根據缺陷位置范圍，結合傳熱學理論確定任意缺陷點的深度信息；

根據缺陷的位置范圍及深度信息，通過可視化技術，完成三維重建，實現缺陷的三維模擬。

確定缺陷的位置范圍包括：

在無損檢測得到的每幀圖像中，通過邊緣提取算法確定每幀圖像中異常點的范圍；

在異常點的范圍內，利用幀差法從圖像背景中提取真正的缺陷位置。

所述根據缺陷位置范圍，結合傳熱學理論確定任意缺陷點的深度信息包括：

把葉片看做無限厚的平板模型，根據一維熱傳導方程，利用圖像顏色差異信息進行反推計算，得到缺陷點的深度信息。

通過可視化技術，完成三維重建包括：

將缺陷位置信息以及任意缺陷點的深度信息組合，形成代表缺陷點的三元組信息；

設定三元組信息的三維顯示坐標空間；

將三元組信息在三維坐標空間進行標繪，得到缺陷三維重建圖像。

或者，本發明合金固件內部缺陷三維重建方法包括以下步驟：

利用無損檢測設備生成紅外圖像；

在紅外圖像中通過無損檢測技術對合金固件內部的缺陷進行無損檢測，確定缺陷的位置范圍及顏色差異信息；

在紅外圖像中利用傳熱學理論對圖像進行一維傳熱計算，確定任意缺陷點的深度信息；

根據缺陷的位置范圍及深度信息，通過可視化技術，完成三維重建，實現缺陷的三維模擬。

確定缺陷的位置范圍包括：

在無損檢測得到的每幀圖像中，通過邊緣提取算法確定每幀圖像中異常點的范圍；

在異常點的范圍內，利用幀差法從圖像背景中提取真正的缺陷位置。

所述根據缺陷位置范圍，結合傳熱學理論確定任意缺陷點的深度信息包括：

把葉片看做無限厚的平板模型，根據一維熱傳導方程，利用圖像顏色差異信息進行反推計算，得到缺陷點的深度信息。

通過可視化技術，完成三維重建包括：

將缺陷位置信息以及任意缺陷點的深度信息組合，形成代表缺陷點的三元組信息；

設定三元組信息的三維顯示坐標空間；

將三元組信息在三維坐標空間進行標繪，得到缺陷三維重建圖像。

本發明具有以下有益效果及優點：

1.內部缺陷的三維重建。本方法基于紅外無損檢測技術，同時結合傳熱學理論，可以將合金固件內部缺陷進行三維模擬，直觀有效的呈現內部缺陷的三維影像，通過該方法可以探測到合金固件內部的缺陷情況，同時不損傷固件本身。

2.某些合金固件做為重大裝備中的重要部件，其缺陷是裝備失效的重要原因。通過三維重建技術，方便技術人員可以多方位、多層次的對固件內部缺陷的三維影像進行詳細觀察，可以輔助其對缺陷進行定性甚至定量分析，為固件的使用情況乃至壽命分析提供檢測依據，因而具有極其重要的實際意義和研究價值。

附圖說明

圖1本發明合金固件內部缺陷三維重建方法學流程圖(一)；

圖2本發明合金固件內部缺陷三維重建方法學流程圖(二)；

圖3為本發明方法中的紅外成像的二維圖；

圖4為本發明方法缺陷位置范圍提取結果圖；

圖5為本發明方法一維傳熱模型圖；