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      一種合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法

      文檔序號(hào):5882455閱讀:219來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:一種合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù),具體地說(shuō)是一種合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法。
      背景技術(shù)
      紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是近年來(lái)無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)展迅速的一種新方法,該技術(shù)具有非接觸、快速、直觀、自動(dòng)化測(cè)試等特點(diǎn),在國(guó)外已經(jīng)廣泛應(yīng)用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片缺陷的檢測(cè)中。它是對(duì)葉片進(jìn)行加熱后,葉片內(nèi)部的缺陷改變?nèi)~片本身的熱性能,會(huì)在缺陷處形成能量的堆積,導(dǎo)致葉片表面溫度場(chǎng)的變化。通過(guò)圖像處理技術(shù)對(duì)葉片表面的溫度圖譜進(jìn)行處理分析,可以確定缺陷的位置,從而達(dá)到無(wú)損檢測(cè)的目的?,F(xiàn)在的檢測(cè)結(jié)果大多是給出缺陷的位置,并不能顯示出缺陷的三維圖像,無(wú)法將缺陷的三維擴(kuò)展過(guò)程進(jìn)行模擬。

      發(fā)明內(nèi)容
      針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的紅外無(wú)損檢測(cè)不能顯示出缺陷的三維圖像,無(wú)法將缺陷的三維擴(kuò)展過(guò)程進(jìn)行模擬等不足之處,本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種實(shí)現(xiàn)合金固件內(nèi)部缺陷的三維重建、完成缺陷的三維模擬的合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法包括以下步驟利用無(wú)損檢測(cè)設(shè)備生成紅外圖像;在紅外圖像中,通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)合金固件內(nèi)部的缺陷進(jìn)行無(wú)損檢測(cè),確定缺陷的位置范圍及顏色差異信息;根據(jù)缺陷位置范圍,結(jié)合傳熱學(xué)理論確定任意缺陷點(diǎn)的深度信息;根據(jù)缺陷的位置范圍及深度信息,通過(guò)可視化技術(shù),完成三維重建,實(shí)現(xiàn)缺陷的三維模擬。確定缺陷的位置范圍包括在無(wú)損檢測(cè)得到的每幀圖像中,通過(guò)邊緣提取算法確定每幀圖像中異常點(diǎn)的范圍;在異常點(diǎn)的范圍內(nèi),利用幀差法從圖像背景中提取真正的缺陷位置。所述根據(jù)缺陷位置范圍,結(jié)合傳熱學(xué)理論確定任意缺陷點(diǎn)的深度信息包括把葉片看做無(wú)限厚的平板模型,根據(jù)一維熱傳導(dǎo)方程,利用圖像顏色差異信息進(jìn)行反推計(jì)算,得到缺陷點(diǎn)的深度信息。通過(guò)可視化技術(shù),完成三維重建包括將缺陷位置信息以及任意缺陷點(diǎn)的深度信息組合,形成代表缺陷點(diǎn)的三元組信息;設(shè)定三元組信息的三維顯示坐標(biāo)空間;將三元組信息在三維坐標(biāo)空間進(jìn)行標(biāo)繪,得到缺陷三維重建圖像。
      或者,本發(fā)明合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法包括以下步驟利用無(wú)損檢測(cè)設(shè)備生成紅外圖像;在紅外圖像中通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)合金固件內(nèi)部的缺陷進(jìn)行無(wú)損檢測(cè),確定缺陷的位置范圍及顏色差異信息;在紅外圖像中利用傳熱學(xué)理論對(duì)圖像進(jìn)行一維傳熱計(jì)算,確定任意缺陷點(diǎn)的深度 fn息;根據(jù)缺陷的位置范圍及深度信息,通過(guò)可視化技術(shù),完成三維重建,實(shí)現(xiàn)缺陷的三維模擬。確定缺陷的位置范圍包括在無(wú)損檢測(cè)得到的每幀圖像中,通過(guò)邊緣提取算法確定每幀圖像中異常點(diǎn)的范圍;在異常點(diǎn)的范圍內(nèi),利用幀差法從圖像背景中提取真正的缺陷位置。所述根據(jù)缺陷位置范圍,結(jié)合傳熱學(xué)理論確定任意缺陷點(diǎn)的深度信息包括把葉片看做無(wú)限厚的平板模型,根據(jù)一維熱傳導(dǎo)方程,利用圖像顏色差異信息進(jìn)行反推計(jì)算,得到缺陷點(diǎn)的深度信息。通過(guò)可視化技術(shù),完成三維重建包括將缺陷位置信息以及任意缺陷點(diǎn)的深度信息組合,形成代表缺陷點(diǎn)的三元組信息;設(shè)定三元組信息的三維顯示坐標(biāo)空間;將三元組信息在三維坐標(biāo)空間進(jìn)行標(biāo)繪,得到缺陷三維重建圖像。本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)1.內(nèi)部缺陷的三維重建。本方法基于紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù),同時(shí)結(jié)合傳熱學(xué)理論,可以將合金固件內(nèi)部缺陷進(jìn)行三維模擬,直觀有效的呈現(xiàn)內(nèi)部缺陷的三維影像,通過(guò)該方法可以探測(cè)到合金固件內(nèi)部的缺陷情況,同時(shí)不損傷固件本身。2.某些合金固件做為重大裝備中的重要部件,其缺陷是裝備失效的重要原因。通過(guò)三維重建技術(shù),方便技術(shù)人員可以多方位、多層次的對(duì)固件內(nèi)部缺陷的三維影像進(jìn)行詳細(xì)觀察,可以輔助其對(duì)缺陷進(jìn)行定性甚至定量分析,為固件的使用情況乃至壽命分析提供檢測(cè)依據(jù),因而具有極其重要的實(shí)際意義和研究?jī)r(jià)值。


      圖1本發(fā)明合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法學(xué)流程圖(一);圖2本發(fā)明合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法學(xué)流程圖(二);圖3為本發(fā)明方法中的紅外成像的二維圖;圖4為本發(fā)明方法缺陷位置范圍提取結(jié)果圖;圖5為本發(fā)明方法一維傳熱模型圖;圖6為本發(fā)明方法合金固件內(nèi)部缺陷三維重建圖。
      具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
      本發(fā)明提出的合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法基于紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù),并考慮到了傳熱學(xué)理論。通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)合金固件內(nèi)部缺陷進(jìn)行無(wú)損檢測(cè),確定缺陷的位置范圍,同時(shí)結(jié)合傳熱學(xué)理論可以確定缺陷的深度信息,從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部缺陷的三維重建,對(duì)固件當(dāng)前的使用工況實(shí)現(xiàn)直觀的三維模擬。本實(shí)施例中的合金固件以航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片為例。本發(fā)明方法如圖1所示,包括以下步驟1)利用無(wú)損檢測(cè)設(shè)備生成紅外圖像本實(shí)施例通過(guò)高能閃光燈對(duì)試件進(jìn)行主動(dòng)加熱,通過(guò)紅外熱像儀進(jìn)行紅外輻射信號(hào)的捕捉,后接成像裝置顯示紅外圖像,如圖3所示,是通過(guò)紅外熱像儀形成的二維紅外圖像。2)在紅外圖像中,通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)合金固件內(nèi)部的缺陷進(jìn)行無(wú)損檢測(cè),確定缺陷的位置范圍及顏色差異信息在無(wú)損檢測(cè)得到的每幀圖像中,通過(guò)邊緣提取算法確定每幀圖像中異常點(diǎn)的范圍;在異常點(diǎn)的范圍內(nèi),利用幀差法從圖像背景中提取真正的缺陷位置。本實(shí)施例采用Roberts算子邊緣檢測(cè)算法,對(duì)每幀圖像進(jìn)行邊緣提取。Roberts算子是一種用局部差分算子尋找邊緣的算子,它是一個(gè)2X2的算子模板。由于Roberts算子對(duì)噪聲比較敏感,通過(guò)該算法進(jìn)行邊緣提取得到的圖像包含偽缺陷點(diǎn)和噪聲。然后采用幀差法將缺陷點(diǎn)進(jìn)行提取,幀差法是一種將提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的有效算法,將第N幀和第N+1幀圖像作差,有缺陷區(qū)域由于能量堆積會(huì)發(fā)生較大的溫差變化,而無(wú)缺陷區(qū)域相比則變化較小, 通過(guò)選取適當(dāng)?shù)拈撝担涂梢匀コ郎囟茸兓』蛘邲](méi)有變化的區(qū)域,便可以將有缺陷區(qū)域從圖像中提取出來(lái),去掉了偽缺陷點(diǎn)和噪聲。如圖4所示,是經(jīng)過(guò)紅外無(wú)損檢測(cè)圖像處理提取出的缺陷位置范圍。3)根據(jù)圖像的缺陷位置范圍,結(jié)合傳熱學(xué)理論確定任意缺陷點(diǎn)的深度信息根據(jù)缺陷位置范圍,結(jié)合傳熱學(xué)理論確定任意缺陷點(diǎn)的深度信息包括把葉片看做無(wú)限厚的平板模型,根據(jù)一維熱傳導(dǎo)方程,利用圖像顏色差異信息進(jìn)行反推計(jì)算,得到缺陷點(diǎn)的深度信息。由于缺陷相對(duì)葉片厚度來(lái)說(shuō)尺寸很小,所以可以把葉片看做無(wú)限厚的平板模型, 如圖5所示??紤]熱量在葉片內(nèi)部的傳導(dǎo)過(guò)程可由一維固體熱傳導(dǎo)方程來(lái)描述。簡(jiǎn)化后缺陷部位的一維熱傳導(dǎo)方程為
      權(quán)利要求
      1.一種合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法,其特征在于包括以下步驟 利用無(wú)損檢測(cè)設(shè)備生成紅外圖像;在紅外圖像中,通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)合金固件內(nèi)部的缺陷進(jìn)行無(wú)損檢測(cè),確定缺陷的位置范圍及顏色差異信息;根據(jù)缺陷位置范圍,結(jié)合傳熱學(xué)理論確定任意缺陷點(diǎn)的深度信息;根據(jù)缺陷的位置范圍及深度信息,通過(guò)可視化技術(shù),完成三維重建,實(shí)現(xiàn)缺陷的三維模擬。
      2.按權(quán)利要求1所述的合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法,其特征在于確定缺陷的位置范圍為在無(wú)損檢測(cè)得到的每幀圖像中,通過(guò)邊緣提取算法確定每幀圖像中異常點(diǎn)的范圍; 在異常點(diǎn)的范圍內(nèi),利用幀差法從圖像背景中提取真正的缺陷位置。
      3.按權(quán)利要求1所述的合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法,其特征在于所述根據(jù)缺陷位置范圍,結(jié)合傳熱學(xué)理論確定任意缺陷點(diǎn)的深度信息包括把葉片看做無(wú)限厚的平板模型,根據(jù)一維熱傳導(dǎo)方程,利用圖像顏色差異信息進(jìn)行反推計(jì)算,得到缺陷點(diǎn)的深度信息。
      4.按權(quán)利要求1所述的合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法,其特征在于通過(guò)可視化技術(shù),完成三維重建包括將缺陷位置信息以及任意缺陷點(diǎn)的深度信息組合,形成代表缺陷點(diǎn)的三元組信息; 設(shè)定三元組信息的三維顯示坐標(biāo)空間;將三元組信息在三維坐標(biāo)空間進(jìn)行標(biāo)繪,得到缺陷三維重建圖像。
      5.一種合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法,其特征在于包括以下步驟 利用無(wú)損檢測(cè)設(shè)備生成紅外圖像;在紅外圖像中通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)合金固件內(nèi)部的缺陷進(jìn)行無(wú)損檢測(cè),確定缺陷的位置范圍及顏色差異信息;在紅外圖像中利用傳熱學(xué)理論對(duì)圖像進(jìn)行一維傳熱計(jì)算,確定任意缺陷點(diǎn)的深度信息;根據(jù)缺陷的位置范圍及深度信息,通過(guò)可視化技術(shù),完成三維重建,實(shí)現(xiàn)缺陷的三維模擬。
      6.按權(quán)利要求1所述的合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法,其特征在于確定缺陷的位置范圍為在無(wú)損檢測(cè)得到的每幀圖像中,通過(guò)邊緣提取算法確定每幀圖像中異常點(diǎn)的范圍; 在異常點(diǎn)的范圍內(nèi),利用幀差法從圖像背景中提取真正的缺陷位置。
      7.按權(quán)利要求1所述的合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法,其特征在于所述根據(jù)缺陷位置范圍,結(jié)合傳熱學(xué)理論確定任意缺陷點(diǎn)的深度信息包括把葉片看做無(wú)限厚的平板模型,根據(jù)一維熱傳導(dǎo)方程,利用圖像顏色差異信息進(jìn)行反推計(jì)算,得到缺陷點(diǎn)的深度信息。
      8.按權(quán)利要求1所述的合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法,其特征在于通過(guò)可視化技術(shù),完成三維重建包括將缺陷位置信息以及任意缺陷點(diǎn)的深度信息組合,形成代表缺陷點(diǎn)的三元組信息;設(shè)定三元組信息的三維顯示坐標(biāo)空間;將三元組信息在三維坐標(biāo)空間進(jìn)行標(biāo)繪,得到缺陷三維重建圖像。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及一種合金固件內(nèi)部缺陷三維重建方法,包括以下步驟利用無(wú)損檢測(cè)設(shè)備生成紅外圖像;在紅外圖像中,通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)合金固件內(nèi)部的缺陷進(jìn)行無(wú)損檢測(cè),確定缺陷的位置范圍及顏色差異信息;根據(jù)缺陷位置范圍,結(jié)合傳熱學(xué)理論確定任意缺陷點(diǎn)的深度信息;根據(jù)缺陷的位置范圍及深度信息,通過(guò)可視化技術(shù),完成三維重建,實(shí)現(xiàn)缺陷的三維模擬。本發(fā)明可以將合金固件內(nèi)部缺陷進(jìn)行三維模擬,直觀有效的呈現(xiàn)內(nèi)部缺陷的三維影像,通過(guò)該方法可以探測(cè)到合金固件內(nèi)部的缺陷情況,同時(shí)不損傷固件本身,方便技術(shù)人員可以多方位、多層次的對(duì)固件內(nèi)部缺陷的三維影像進(jìn)行詳細(xì)觀察,具有極其重要的實(shí)際意義和研究?jī)r(jià)值。
      文檔編號(hào)G01N21/88GK102486462SQ201010572548
      公開(kāi)日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
      發(fā)明者周雷, 趙大威, 趙懷慈, 趙春陽(yáng), 郝明國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所
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