[發(fā)明專利]一種大尺寸復合材料損傷成像與定量識別方法

有效

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• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112881467B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設計）人: 黃雪剛;石安華;殷春;羅慶;雷光鈺;譚旭彤;李晶;覃金貴
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發(fā)展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01N25/72
• 分類號: G01N25/72;G06V10/26;G06V10/25
• 代理公司: 綿陽遠卓弘睿知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 51371
• 代理人: 賈曉燕

1.一種大尺寸復合材料損傷成像與定量識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將待測大尺寸復合材料試件劃分為M個等幅區(qū)域，并對每個區(qū)域進行標定；

步驟二、將紅外熱像儀垂直對準標定區(qū)域，連接紅外熱像儀GIEE端口與PC機網(wǎng)口；對每個標定區(qū)域采取分區(qū)拍攝，確定最小畫幅數(shù)，將每個標定區(qū)域劃分為N個局部拍攝區(qū)域，包括拍攝區(qū)域1、拍攝區(qū)域2、...、拍攝區(qū)域N，相鄰拍攝區(qū)域之間有20％～30％的拍攝重疊部分；

步驟三、對局部拍攝區(qū)域的紅外熱圖像序列進行數(shù)據(jù)采集；

步驟四、紅外熱圖像序列數(shù)據(jù)處理，獲得紅外重構圖像；

步驟五、將紅外熱像儀移動調(diào)整至下一個局部拍攝局域，按照步驟三～步驟四的方式執(zhí)行該局部拍攝區(qū)域的紅外熱圖像序列數(shù)據(jù)采集，并獲得該局部拍攝區(qū)域的紅外重構圖像；重復上述步驟，直到一個試件標定區(qū)域的N個局部區(qū)域均被檢測，得到N個局部拍攝區(qū)域的紅外重構圖像；

步驟六、選取相鄰局部拍攝局部區(qū)域的紅外重構圖像進行圖像拼接操作；

步驟七、選取另外兩個相鄰局部區(qū)域的紅外重構圖像，按照步驟六的方式進行圖像拼接操作，直至將所有N個局部區(qū)域的紅外熱圖像序列兩兩拼接完成；將拼接圖像再次按照步驟六的方式進行圖像拼接操作，直至獲得標定區(qū)域的一張完整重構拼接圖像；

步驟八、再次調(diào)整紅外熱像儀位置，使其垂直對準下一標定區(qū)域，重新執(zhí)行步驟二～步驟八對該標定區(qū)域進行分區(qū)拍攝和重構拼接處理，直至獲得所有M個標定區(qū)域各自的重構拼接圖像；

步驟九、根據(jù)M個標定區(qū)域事先標定好的位置信息，從而獲得整個大尺寸復合材料試件的全局損傷缺陷成像結果；

步驟十、基于整個大尺寸復合材料試件的全部損傷成像結果，可以比較觀察到大尺寸復合材料試件中損傷缺陷的具體位置，從圖中找到需要進一步進行高分辨檢測的具體損傷缺陷，確定其所在的標定區(qū)域；

步驟十一、對標定區(qū)域紅外重構圖像進行分割提取；

步驟十二、基于經(jīng)過缺陷特征圖像分割后得到的缺陷特征區(qū)域分割結果圖像，利用連通域內(nèi)的像素灰度值來實現(xiàn)對缺陷特征區(qū)域質(zhì)心位置的計算，實現(xiàn)標定區(qū)域中所有損傷缺陷位置的自動標注；

步驟十三、開展近距離高分辨率拍攝，獲得清晰的損傷缺陷高分辨率紅外重構圖像；

步驟十四、對損傷缺陷紅外重構圖像進行分割提取；

步驟十五、基于二值化后的缺陷特征分割圖像像素值統(tǒng)計方法，計算各個缺陷特征區(qū)域的特征參數(shù)，來描述缺陷的幾何結構特征信息和形態(tài)分布特征信息，實現(xiàn)對損傷缺陷形態(tài)的自動量化。

2.如權利要求1所述的大尺寸復合材料損傷成像與定量識別方法，其特征在于，所述步驟一的具體方法為：綜合考慮檢測分辨率和檢測效率因素，將大尺寸復合材料試件劃分成M個等幅區(qū)域，并對每個區(qū)域進行標定，用標定尺確定第一個標定區(qū)域邊界，并用標簽進行標記；根據(jù)第一個標定區(qū)域的標簽位置，以相同的邊界大小確定第二個標定區(qū)域的大致范圍，依次類推確定M個標定區(qū)域，即標定區(qū)域1、標定區(qū)域2、...、標定區(qū)域M，從而覆蓋整個大尺寸復合材料試件整個待測表面；然后按照標定區(qū)域順序，逐個對各個標定區(qū)域開展分區(qū)拍攝。

3.如權利要求1所述的大尺寸復合材料損傷成像與定量識別方法，其特征在于，所述步驟三對局部拍攝區(qū)域的紅外熱圖像序列進行數(shù)據(jù)采集的步驟包括：

步驟S31、調(diào)節(jié)紅外熱像儀焦距及紅外熱像儀與局部區(qū)域的相對位置，紅外熱像儀能夠完整清晰地拍攝到局部區(qū)域；

步驟S32、調(diào)整短波紅外加熱源位置，使激勵光均勻覆蓋整個拍攝區(qū)域1；

步驟S33、選擇合適采樣頻率及采樣時間，采集時間應大于加熱時間，然后在點擊紅外熱像儀錄制按鈕的同時打開短波紅外加熱源；

步驟S34、加熱完成后關閉加熱源，繼續(xù)錄制紅外熱圖像序列直至達到預設采集時間；

步驟S35、采集完成后，選中剛錄制完成的紅外數(shù)據(jù)流，將其轉(zhuǎn)化為便于后續(xù)處理的數(shù)據(jù)格式并保存。

4.如權利要求1所述的大尺寸復合材料損傷成像與定量識別方法，其特征在于，所述步驟四獲得紅外重構圖像的方法為：針對局部區(qū)域的紅外熱圖像序列，即瞬態(tài)熱響應TTR數(shù)據(jù)，完成TTR數(shù)據(jù)去冗余處理過程后，通過GMM算法進行TTR數(shù)據(jù)集的分類，采用多目標優(yōu)化算法提取各類TTR數(shù)據(jù)集的典型TTR，然后基于可視化重構算法得到局部區(qū)域各自的紅外重構圖像。