[發(fā)明專利]基于超聲相控陣圖像碳纖維復(fù)合材料缺陷分類方法和裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910532550.0
• 申請(qǐng)日: 2019-06-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110108800A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施麗蓮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 紹興文理學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N29/06
• 分類號(hào): G01N29/06;G01N29/44
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33285
• 代理人: 陳彩霞

本發(fā)明涉及一種基于超聲相控陣圖像的碳纖維復(fù)合材料缺陷分類方法和裝置，其中包括通過(guò)超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)采集碳纖維復(fù)合材料缺陷樣本的參數(shù)并建立各種缺陷對(duì)應(yīng)的圖像特征中智參數(shù)模型，提取被測(cè)碳纖維復(fù)合材料缺陷的被測(cè)缺陷圖像特征參數(shù)，通過(guò)計(jì)算被測(cè)缺陷圖像特征參數(shù)與圖像特征中智參數(shù)模型之間的關(guān)聯(lián)度，根據(jù)所述的關(guān)聯(lián)度判斷缺陷類型。采用該種基于超聲相控陣圖像的碳纖維復(fù)合材料缺陷分類方法和裝置，能克服臨界判斷模糊等缺點(diǎn)，可以進(jìn)一步提高碳纖維復(fù)合材料缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確率，可以根據(jù)不同碳纖維復(fù)合材料調(diào)節(jié)圖像特征中智參數(shù)模型中的可調(diào)精度參數(shù)，從而可滿足客戶個(gè)性化要求及特殊場(chǎng)合的特殊需求，具有更廣泛的應(yīng)用范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳纖維復(fù)合材料檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于超聲相控陣圖像碳纖維復(fù)合材料缺陷分類方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

碳纖維復(fù)合材料主要以碳纖維為增強(qiáng)材料，以樹(shù)脂、金屬、陶瓷等作為基體材料，經(jīng)過(guò)復(fù)合制成的具有優(yōu)越性能的多相固體材料，是輕量化制造的重要材料，由于其優(yōu)良的綜合性能，被稱作是21世紀(jì)的“黑色黃金”，在航空航天、國(guó)防工程、高鐵、汽車工業(yè)等領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用前景。碳纖維復(fù)合材料作為高性能結(jié)構(gòu)新材料，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造等領(lǐng)域。但由于碳纖維復(fù)合材料的特殊制造工藝及其各向異性的特點(diǎn)，導(dǎo)致在制造工藝中容易出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，從而產(chǎn)生各種各樣的缺陷；此外，碳纖維復(fù)合材料在服役過(guò)程中也不可避免的會(huì)產(chǎn)生各種缺陷。而缺陷的存在會(huì)嚴(yán)重影響材料的性能，一旦缺陷的程度達(dá)到最大限度，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)件的報(bào)廢，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至存在安全隱患。同時(shí)，缺陷類型的判斷也是重中之重，只有了解了材料內(nèi)部缺陷的類型，才能對(duì)材料進(jìn)行有效的修復(fù)，這樣不但能節(jié)約資源，而且對(duì)材料的特性有更進(jìn)一步的了解，因此，對(duì)碳纖維復(fù)合材料缺陷進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別具有重要的意義。

碳纖維復(fù)合材料因不同損傷機(jī)理而產(chǎn)生不同的缺陷，如分層、夾雜、裂紋等。缺陷檢測(cè)的目的是通過(guò)檢測(cè)得到缺陷信號(hào)，并對(duì)缺陷特征進(jìn)行提取，然后根據(jù)不同缺陷特征進(jìn)一步對(duì)缺陷類型進(jìn)行識(shí)別，以便于及時(shí)采取補(bǔ)救措施。目前，國(guó)內(nèi)外常用的缺陷識(shí)別方法還存在著局限性，缺陷檢測(cè)與識(shí)別的準(zhǔn)確性一直未得到徹底解決，國(guó)內(nèi)對(duì)于碳纖維復(fù)合材料的檢測(cè)方法大都處于實(shí)驗(yàn)研究或仿真研究階段，實(shí)際應(yīng)用中也一般采用抽樣，由于抽樣的隨機(jī)性和同一批材料的巨大差異而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種能夠提高碳纖維復(fù)合材料檢測(cè)準(zhǔn)確率的基于超聲相控陣圖像碳纖維復(fù)合材料缺陷分類方法和系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的提出基于超聲相控陣圖像碳纖維復(fù)合材料缺陷分類方法，其主要特點(diǎn)是，該方法包括以下步驟：

(1)利用超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)獲取碳纖維復(fù)合材料缺陷樣本的樣本缺陷圖像特征參數(shù)；

(2)根據(jù)所述的樣本缺陷圖像特征參數(shù)利用聚類分析法建立一種或多種缺陷類型對(duì)應(yīng)的圖像特征中智參數(shù)模型；

(3)利用超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)采集被測(cè)碳纖維復(fù)合材料的被測(cè)缺陷圖像特征參數(shù)；

(4)計(jì)算所述的被測(cè)缺陷圖像特征參數(shù)與所述的圖像特征中智參數(shù)模型之間的關(guān)聯(lián)度；

(5)根據(jù)所述的關(guān)聯(lián)度判斷缺陷類型。

進(jìn)一步地，所述的步驟(1)，具體為：

(1.1)利用超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)采集碳纖維復(fù)合材料缺陷樣本的樣本圖像信息；

(1.2)根據(jù)所述的樣本圖像信息進(jìn)行圖像重建并提取相應(yīng)的樣本缺陷圖像特征參數(shù)。

更進(jìn)一步地，所述的樣本缺陷圖像特征參數(shù)包括樣本面積特征參數(shù)和樣本形狀特征參數(shù)。

更進(jìn)一步地，所述的步驟(2)具體為：