[發(fā)明專利]基于周期重構(gòu)的蜂窩夾層板脫粘面積超聲C掃定量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210010766.2
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114324599B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張慧;劉思;芮小博;曾周末
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/44;G01N29/48
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李林娟

本發(fā)明公開了一種基于周期重構(gòu)的蜂窩夾層板脫粘面積超聲C掃定量方法，包括：獲取蜂窩夾層板的空氣耦合超聲C掃圖；根據(jù)所述空氣耦合超聲C掃圖上峰值點與蜂窩結(jié)構(gòu)中蜂結(jié)點的對應(yīng)關(guān)系，對C掃圖上蜂窩六邊形單元進行重構(gòu)；根據(jù)所述重構(gòu)六邊形單元內(nèi)所有像素點灰度值總和，將所有六邊形單元模糊聚類為三類：完全脫粘單元、部分脫粘單元、非脫粘單元；基于所述部分脫粘單元內(nèi)的像素點灰度值總和及單元位置，確定部分脫粘單元內(nèi)部的脫粘區(qū)域位置及面積；對完全脫粘單元總面積及部分脫粘單元中的脫粘區(qū)域面積進行求和得到脫粘區(qū)域總面積。該方法將脫粘區(qū)域的邊緣確定精確到了蜂窩六邊形內(nèi)部，實現(xiàn)了對脫粘面積的準確定量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料超聲無損檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于周期重構(gòu)的蜂窩夾層板脫粘面積超聲C掃定量方法。

背景技術(shù)

蜂窩夾層板一般是由兩塊碳纖維薄板與輕質(zhì)蜂窩芯粘接固化而成，因其具有高比強度、高比剛度、優(yōu)秀的降噪隔熱能力被廣泛地應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域，例如：飛行器及衛(wèi)星結(jié)構(gòu)本體的制造中。中空的蜂窩芯使得蜂窩夾層板在沖擊或者交變載荷下易出現(xiàn)蒙皮-芯脫粘損傷。這將損害結(jié)構(gòu)的完整性和安全性，削弱結(jié)構(gòu)的承載能力，留下事故隱患。脫粘面積的準確定量對維修及更換蜂窩夾層板十分重要。

針對蜂窩夾層板脫粘的無損檢測技術(shù)包括：紅外熱成像、敲擊共振法、X射線檢測及超聲波檢測等。紅外熱成像主要用于檢測近表面缺陷。敲擊共振法通過結(jié)構(gòu)固有頻率的改變來檢測缺陷，可以快速檢測結(jié)構(gòu)的整體健康狀態(tài)，但對脫粘的準確定量十分依靠復(fù)雜的算法及檢測人員的經(jīng)驗；X射線很難達到脫粘的在線檢測，限制了其發(fā)展。超聲波檢測中應(yīng)用最廣泛的是超聲C掃描，其根據(jù)超聲波幅值的變化來確定脫粘的位置及大小，并且可以用C掃圖的形式直觀地展現(xiàn)出來。近年來，空氣耦合超聲C掃描以其完全非接觸的優(yōu)點，可以簡單快速的完成大面積掃描，被越來越多地應(yīng)用在復(fù)合材料的無損檢測中。但是空氣耦合超聲中的低頻段激勵信號會降低超聲波的橫向分辨率，進而導(dǎo)致接收信號信噪比及C掃圖像分辨率的降低。

作為二維周期性結(jié)構(gòu)，蜂窩夾層板的空氣耦合C掃圖像上會出現(xiàn)周期排列的模糊邊界，這將會干擾傳統(tǒng)的圖像處理方法中的閾值選取及邊界識別，導(dǎo)致利用傳統(tǒng)圖像處理方法確定的脫粘區(qū)域都是由完整的蜂窩單元構(gòu)成，即確定的脫粘區(qū)域邊緣無法精確到蜂窩單元內(nèi)部，使得缺陷的定位及尺寸評估出現(xiàn)錯誤。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于周期重構(gòu)的蜂窩夾層板脫粘面積超聲C掃定量方法，本發(fā)明對不同類型的脫粘，根據(jù)C掃圖出現(xiàn)的峰值規(guī)律，重構(gòu)出與蜂窩結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的六邊形單元，并利用重構(gòu)的六邊形單元內(nèi)的像素點灰度值總和確定單元內(nèi)脫粘面積，本發(fā)明將脫粘區(qū)域邊緣精確到單元內(nèi)部，準確對不同類型、不同尺寸的脫粘進行定量，評估蜂窩夾層板的受損程度，及時提出修補方案，避免安全事故的發(fā)生，詳見下文描述：

一種基于周期重構(gòu)的蜂窩夾層板脫粘面積超聲C掃定量方法，所述方法包括：

獲取蜂窩夾層板的空氣耦合超聲C掃圖；根據(jù)所述空氣耦合超聲C掃圖上峰值點與蜂窩結(jié)構(gòu)中蜂結(jié)點的對應(yīng)關(guān)系，對C掃圖上蜂窩六邊形單元進行重構(gòu)；

根據(jù)所述重構(gòu)六邊形單元內(nèi)所有像素點灰度值總和，將所有六邊形單元模糊聚類為三類：完全脫粘單元、部分脫粘單元、非脫粘單元；

基于所述部分脫粘單元內(nèi)的像素點灰度值總和及單元位置，確定部分脫粘單元內(nèi)部的脫粘區(qū)域位置及面積；

對完全脫粘單元總面積及部分脫粘單元中的脫粘區(qū)域面積進行求和得到脫粘區(qū)域總面積。

其中，所述根據(jù)所述空氣耦合超聲C掃圖上峰值點與蜂窩結(jié)構(gòu)中蜂結(jié)點的對應(yīng)關(guān)系，對C掃圖上蜂窩六邊形單元進行重構(gòu)具體為：

找到C掃圖像中左上角第一個灰度值最大的點即第一個峰值點，記其坐標為(x₀，y₀)，畫出y₀行上所有像素點的灰度變化圖，相鄰峰值點間距為l，重構(gòu)的第一個六邊形中心坐標O表達式為重構(gòu)的六邊形邊長a為