[發明專利]一種基于行變步長分割的高壓容器熱成像缺陷檢測方法

有效

• 申請號: 201810527601.6
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108717069B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 殷春;張昊楠;程玉華;薛婷;張博;黃雪剛;鞏德興
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01N25/72
• 分類號: G01N25/72
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種基于行變步長分割的高壓容器熱成像缺陷檢測方法，通過從渦流脈沖熱圖像中選出最大像素值點，根據最大像素值點利用皮爾孫相關系數法計算相關系數，進而得到變換步長，然后結合變換步長計算每個像素點的瞬態熱響應，并進行分類處理，再利用隸屬度最大化準則對所有像素點去模糊化，得到每個像素點所屬類別，最后經過降維處理后采用Canny算子算法進行特征提取，從而提取出渦流脈沖熱圖像的缺陷特征。

技術領域

本發明屬于缺陷檢測技術領域，更為具體地講，涉及一種基于行變步長分割的高壓容器熱成像缺陷檢測方法。

背景技術

高壓容器的制造涉及到學科知識和多個行業專業技術的配合，其中包括：冶金、腐燭與防護、機械加工、安全防護、化工、檢測。隨著近幾年各行業技術的不斷進步，尤其是由計算機技術的飛速發展所帶動的冶金、機械加工、焊接和無損檢測等技術的發展，使得壓力容器制造技術得到了長足的進步。

氣體壓縮技術廣泛的應用在天然氣汽車充氣站與壓縮空氣動力車充氣站，而天然氣汽車充氣站與壓縮空氣動力車充氣站需要大量的高壓儲氣設備。在軍事領域，可用于開展各類氣動力試驗的設備主要包括：常規高超聲速風洞、脈沖型高超聲速風洞(包括激波風洞/炮風洞和高超聲速脈沖燃燒風洞等)以及彈道靶設備等。

表面無損檢測是壓力管道、壓力容器等承壓設備定檢工作中的關鍵檢驗項目。對于Cr-Mo鋼、標準抗拉強度下限值≥540MPa鋼制設備、盛裝介質有明顯應力腐蝕傾向等設備定期檢驗時，均要求應進行檢測比例不小于20％的表面無損檢測。

按照現行安全技術法規、相關技術標準，主要包括磁粉檢測和滲透檢測。用上述方法檢測時，雖然具有缺陷檢出率較高、靈敏度高、缺陷顯示直觀、易識別等優點，但同時存在需去除涂層、打磨受檢面等表面預處理，存在勞動強度大、檢修周期長、效率低、成本高、污染環境、損傷本體、安全性差等問題，很大程度上制約了檢測工作的開展，在易燃爆環境，因安全隱患大，傳統檢測表面方法往往無法在現場實施。

近年來，渦流等表面檢測檢測新技術得到飛速發展。其不損傷本體、快速高效等特性，能有效地解決傳統無損檢測方法存在勞動強度大、周期長、效率低、安全性差等問題，實現大面積快速檢測、節省大量人力物力。渦流紅外檢測是基于電磁學中的渦流現象與焦耳熱現象，運用高速高分辨率紅外熱像儀獲取溫度場分布，并通過對紅外熱圖像序列的分析處理來檢測結構缺陷及材料電磁熱特性變化。其檢測結果為圖像，直觀易懂，單次檢測面積大，效率高，檢測時無需接觸被測件表面，同時可利用渦流效應檢測表面及近表面缺陷，可檢測更深層缺陷,這些都是這種檢測方法的優勢。

根據電磁感應定律，當通入高頻的交變電流的感應線圈靠近導體試件時，在試件的表面會感生出渦流，如果被測件中有缺陷，渦流將被迫繞過缺陷，改變其流向，這將使得被測件內部渦流密度發生變化。由焦耳定律可知，渦流在被測件中轉換成焦耳熱，導致被測件中產生的熱量不均勻，從而產生高溫區和低溫區，由于溫度的差異性，高溫區熱量通過熱傳導向低溫區傳遞，導致被測件不同區域溫度發生變化，通過紅外熱像儀采集試件溫度的變化過程，然后將采集的熱圖像視頻交給計算機進行分析處理，來獲取被測件相關信息，實現缺陷的定性與定量檢測。

在現有技術中，名稱為《脈沖渦流紅外熱圖像的特征提取方法》的專利中，利用了步長搜索的方法進行缺陷特征的提取，且在搜索過程中利用了COV相關度進行聚類劃分是一種硬劃分，即是它把每一個待識別的對象嚴格的劃分到某一類中，具有非此即彼的性質。而實際的缺陷信息目標在形態和類屬方面存在著中介性，沒有確定的邊界來區分；此外，該方法僅僅是在脈沖渦流紅外熱圖像中搜索具有區域代表性的熱響應數據，并根據搜索得到的代表熱響應數據聚類，從每個聚類中篩選與其他聚類中心距離和最大的熱響應數據構建二維矩陣，從而提取到缺陷特征，然而這樣得到的缺陷特征不明顯，邊緣信息不清楚，從而達不到一定的精準度，而本發明在該基礎上，通過使用模糊C均值，根據各個類別的隸屬度來對類別進行軟劃分，從而精確的對缺陷信息進行歸類和處理，最后采用Canny算子算法進行進一步的特征提取，保證了缺陷特征提取的精準度。

發明內容