[發(fā)明專利]一種利用有機(jī)力致熒光材料對服役承壓裝備的缺陷快速檢測方法

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• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114705659A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張喆;邵正旭;陳旭
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N3/08;G06N3/04;G06N3/08;G06T5/00;G06T7/00;G06T7/11
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王麗

1.一種利用有機(jī)力致熒光材料對服役承壓裝備的缺陷快速檢測方法，包括以下步驟:

(1)建立承壓裝備缺陷誘導(dǎo)力致熒光圖像數(shù)據(jù)庫：

(1.1)制備具有不同尺寸和深度的含內(nèi)部或外部缺陷的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣；

(1.2)選擇有機(jī)力致熒光材料作為材料，配制有機(jī)力致熒光材料溶液；使用刷子將有機(jī)力致熒光材料溶液均勻涂覆在含缺陷的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣正反表面，通過加熱工具加熱成膜，制備均勻的有機(jī)力致熒光涂層；

(1.3)對涂覆有機(jī)力致熒光材料的含缺陷標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，使用紫外光源作為激發(fā)光源，利用CCD熒光采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄不同載荷、缺陷的長度和深度下的試樣兩面的力致熒光圖像，用來模擬承壓裝備表面缺陷和內(nèi)部缺陷造成的力致熒光響應(yīng)；

(1.4)力致熒光圖像的處理：對力致熒光圖像進(jìn)行圖像處理獲得力致熒光圖像的特征值，通過降噪和二值化處理，提取出力致熒光圖像區(qū)域，并計(jì)算二值圖像中熒光的面積和距離；

(1.5)建立承壓裝備缺陷誘導(dǎo)力致熒光圖像數(shù)據(jù)庫：隨著載荷以及缺陷的長度和深度的增大，試樣表面的力致熒光圖像的面積和距離逐漸增加；詳細(xì)分析(1.3)試驗(yàn)中獲得的結(jié)果，建立不同載荷和缺陷尺寸下的力致熒光圖像的面積和距離的關(guān)系，建立缺陷誘導(dǎo)的力致熒光圖像數(shù)據(jù)庫；

(2)服役承壓裝備的缺陷的在線監(jiān)測方法：

(2.1)選擇有機(jī)力致熒光材料作為材料，配制有機(jī)力致熒光材料溶液；使用刷子將有機(jī)力致熒光材料溶液均勻涂覆在承壓裝備表面，通過加熱工具加熱成膜，制備均勻的有機(jī)力致熒光涂層；

(2.2)利用CCD熒光采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)掃描監(jiān)測服役承壓裝備表面的力致熒光信號，根據(jù)力致熒光的出現(xiàn)位置對承壓裝備的內(nèi)部或外部缺陷的位置快速定位；

(2.3)結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺和人工智能技術(shù)對采集到的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中的力致熒光圖像構(gòu)建殘差注意力網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合注意力機(jī)制的深層網(wǎng)絡(luò)提取熒光圖像的深層特征；

(2.4)根據(jù)圖像處理技術(shù)提取力致熒光圖像的特征值，通過特征融合，增強(qiáng)熒光圖像的特征表示；對構(gòu)建的殘差注意力分類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練和驗(yàn)證，獲得訓(xùn)練模型；

(2.5)將實(shí)時(shí)在線采集的承壓裝備表面的力致熒光圖像結(jié)果輸入到訓(xùn)練模型中，分類模型將輸出熒光圖像的分類結(jié)果，根據(jù)預(yù)先定義的類別標(biāo)簽表示計(jì)算出承壓裝備的缺陷誘導(dǎo)產(chǎn)生力致熒光圖像的載荷和尺寸。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的有機(jī)力致熒光材料選用四硝基-四苯基乙烯材料。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，有機(jī)力致熒光材料溶液配制濃度0.01～0.05g/mL；有機(jī)溶劑為氯仿。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，加熱工具使用熱風(fēng)槍、加熱爐或加熱套；加熱溫度為80℃～300℃，加熱時(shí)間約1～30分鐘。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的熒光檢測裝置采用CCD熒光采集系統(tǒng)，對含缺陷試樣和服役承壓裝備在受力后表面的力致熒光圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的CCD熒光采集系統(tǒng)包括一個(gè)CCD相機(jī)、一個(gè)鏡頭、一個(gè)紫外光源和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，熒光采集系統(tǒng)安裝在標(biāo)準(zhǔn)試樣和服役承壓容器外，將采集的力致熒光特征圖像實(shí)時(shí)傳回計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的圖像處理方法是對所記錄的缺陷試樣的力致熒光圖像進(jìn)行圖像處理，應(yīng)用于分析熒光；選取變形過程中標(biāo)準(zhǔn)試樣表面的力致熒光圖像，選取1～50mm×1～50mm區(qū)域作為分析對象，通過圖像處理將其轉(zhuǎn)化為灰度圖像，隨后對圖像進(jìn)行降噪、中值濾波、平滑化和二值化處理，獲得力致熒光區(qū)域，并計(jì)算力致熒光區(qū)域所占選取區(qū)域的面積和距離。

8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的缺陷誘導(dǎo)力致熒光圖像數(shù)據(jù)庫建立是對含不同尺寸和深度的內(nèi)部和外部缺陷的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣開展拉伸試驗(yàn)，獲得力致熒光圖像；建立力致熒光的面積和距離隨缺陷尺寸和深度以及載荷變化的關(guān)系，基于一系列含缺陷試件在不同拉伸載荷下的力致熒光響應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果建立承壓裝備的缺陷誘導(dǎo)力致熒光圖像數(shù)據(jù)庫。