旋转磁场激励下激光焊接裂纹磁光成像规律研究

为了研究旋转磁场激励下焊接裂纹磁光成像规律,采用工频旋转磁场对焊接裂纹激励并由磁光传感器获取裂纹磁光图像的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了工频旋转磁场不同励磁强度下的动态磁光图像。结合磁光成像原理和旋转磁场理论,对所获数据的灰度值进行了对比分析。结果表明,旋转磁场工频励磁下任意1帧磁光图随励磁时间的推移都会发生变化,并以初始3帧磁光图为一个循环周期依次向下一帧磁光图转换,经过885帧磁光图后回到初始状态。该规律的发现有利于减少有效励磁时间,提高焊接缺陷无损检测效果。     

激光焊接缺陷多向磁场激励下磁光成像检测

为了研究交叉焊缝缺陷的磁光图像特征,对中碳钢板进行十字对接激光焊,获得同时具有横向和纵向焊后裂纹的试验样本,同时采用恒定磁场和交变磁场对试验样本进行多角度励磁, 用磁光成像传感器采集不同角度磁场激励下焊接缺陷处的磁光图像,并对磁光图像的缺陷特征进行分析。结果表明,多向磁场激励下的磁光成像技术能明显检测出多角度的焊接缺陷,且能有效避免曲线裂纹在焊接缺陷检测中的漏检现象; 同时,交变磁场激励下, 同一裂纹成像的分辨率提高了40pixel~50pixel,能更精确地定位缺陷位置。此研究为提高焊接缺陷的检出率提供了依据。     

磁场激励下焊接缺陷磁光成像特征分析

为了研究磁场激励下焊接缺陷磁光成像特征,以激光焊低碳钢板为试验对象,采用恒定磁场和50Hz交变磁场对焊接缺陷进行励磁,并由磁光成像传感器实时获取焊接缺陷区域磁场分布,进行了理论分析和实验验证。取得了恒定磁场和交变磁场励磁下厚度分别为1mm,2mm和3mm低碳钢（Q235）焊接缺陷的磁光图像,并与COMSOL模拟结果进行对比;通过加权平均图像融合技术将交变磁场中获得的焊接缺陷磁光图像进行融合。结果表明,与恒定磁场励磁相比,采用交变励磁获得的焊接缺陷信息更加准确、快速和完整,并且有效避免了焊接缺陷信息的遗漏。此研究为提高焊接缺陷检测效率提供了依据。     

磁-光显微成像亚表面检测系统的研究

磁-光显微成像检测由于受到光强的变化、磁-光薄膜磁畴的变化等外界因素影响,检测系统获取的磁-光图像的分辨率不高.文章从涡流激励装置的设计、磁-光薄膜的选择及制备和图像处理的设计出发,分析了影响磁-光图像分辨率的因素,提出了相应的改善办法,并进行了大量的试验验证,实验结果验证了该设计方法的可靠性.     

基于激光超声的钛合金裂纹合成孔径组合成像研究

针对钛合金内部疲劳裂纹激光超声成像问题,提出了一种基于合成孔径聚焦技术的多模式组合成像方法。采用扫描激光源法,通过提取不同探测位置的时域模式回波信号,根据B-scan图中反射纵波与反射横波的幅值分布,将裂纹回波时域特征进行分区重组,对其进行反演聚焦完成了对内部裂纹的识别及图像重构。使用COMSOL Multiphysics对钛合金板材内部裂纹成像过程进行数值模拟并通过MATLAB图像算法验证了其可行性。与单一模式波成像相比,采用反射纵波与反射横波组合的成像方法有效减少了伪像,实现了对内部裂纹的定位及图像重构,重构裂纹位置X轴与Y轴相对误差均在3%以内。     

基于改进粒子滤波的焊缝磁光成像增强

为了提高焊缝磁光成像效果,采用改进粒子滤波算法。首先建立法拉第磁光效应,磁光传感器把垂直分量的磁场磁感应强度以磁光图像的形式检测出来,分析焊缝成像的亮度变化。接着用无迹卡尔曼滤波算法更新粒子,权值小的粒子被抛弃,再通过调节复制率补充总数,避免粒子枯竭发生,设定比较阈值进行粒子重要性采样。最后采用非完全Beta函数只对磁光图像灰度级的最大值、中间值、最小值构造的焊缝区域进行增强,有效提高增强效果。实验显示越接近焊缝中心磁感应强度越小,越接近焊缝边缘磁感应强度也越小,在焊缝中心到焊缝边缘出现磁感应强度峰值,其出现位置在距离焊缝中心0.8 mm处;磁光成像效果随着磁场强度增加而变得清晰,其磁光成像灰度值范围增加;磁铁电压越大,距离焊缝位置越近的过渡区域灰度值变化越明显;所提方法在磁场N极、磁场S极交变处增强的焊缝图像过渡带轮廓清晰。     

基于量子多元宇宙算法的磁光成像增强

为了提高磁光成像增强效果,采用量子多元宇宙算法。首先铁磁材料施加磁场时,磁场的N、S级产生的光强差别性使得磁光成像区域的亮度由暗到明逐渐变化,焊缝磁光成像的像素灰度值与焊缝亮度成正比;接着引导滤波减少磁畴区域对磁光成像的影响,atctan函数对磁光成像区域增强;最后给出了算法流程。实验显示磁感应强度变化随着交变电压的增加而变大,霍尔探头离焊缝中心越远,则磁感应强度越小,磁感应强度在焊缝中心呈现对称分布,最小值在焊缝中心处,即磁场N级、S级交接处;磁畴特性随低频交流电压增加表现越明显;本文算法使得磁光成像增强效果清晰,评价指标较优。     

应用于人卫激光测距光尖图像处理方法研究

介绍了一种基于人卫激光测距望远镜寻找激光光尖的新型检测方法和实施效果。通过实拍的激光光尖图像,采用高斯滤波等方法对图像进行预处理,再对降噪滤波后的图像提取边缘,输出二值图像,利用霍夫直线变换,对在CCD靶面成像的激光位置进行标定。基本达到了在肉眼识别不清的情况下检测出激光光尖,并精确计算出光尖的坐标。通过质心算法计算出的卫星星点质心坐标,可以确定光尖与星点质心的偏差量,从而控制望远镜的转动消除偏差,达到无人值守的科研目标。     

大功率Nd:YAG激光深熔焊接过程中同轴辐射光的采集

同轴信息监测是一种直接对熔池和小孔进行监测的方法。本文介绍了激光深熔焊接过程中 ,同轴信号的采集原理和光路设计 ,利用同轴信息采集光路的激光焊接镜头采集了大功率Nd :YAG激光焊接过程中辐射的同轴光信号。对Q2 35钢激光深熔焊接过程中 ,从焊接熔池和等离子体中辐射的同轴光谱曲线是以连续谱为背景谱 ,当焊接参数的变化时 ,同轴辐射光的相对光强发生变化 ,而其与波长的对应关系没有变化。在激光深熔点焊过程中同时采集了同轴和水平辐射的光强信息 ,对比发现二者具有不同的峰值波长 ,并且在 5 5 0nm～ 5 80nm的波段内 ,二者的相对强度对比明显     

应用于光声成像的图像处理与分析

光声成像技术是新一代的无损伤医学成像技术.其中,使用声透镜的光声成像技术是目前国际上一种新的成像方法,具有实时成像的优势.但获得的光声图像存在像素不足、图像尺寸小等缺点.使用MATLAB软件对原始的光声图像进行插值变换和空域图像增强,使图像得到不失真的放大,并且消除背景噪声干扰,突出图像细节部分.结果表明,放大后的光声图像清晰、对比度高,解决了光声图像像素不足、尺寸太小等硬件上目前无法克服的缺点.     

圆柱面任意方向裂纹的双线阵激光热像检测

圆柱铁氧体磁芯为黑色柱体,裂纹对比度不高,传统机器视觉裂纹成像效果不佳。激光红外热成像技术根据试样表面的温度分布情况检出裂纹缺陷,可用于解决低对比度微小裂纹的检测问题。常用的线激光、点激光在检测裂纹时,平行于激光扫描方向裂纹往往因两侧热流较小而无法检出。双线阵激光热成像检测系统,线阵激光错位排布,营造多方向热流,可实现任意方向裂纹检测。为验证双线阵激光对任意方向裂纹的检测可行性,仿真模拟了0°、45°、90°裂纹的双线阵激光扫描过程。线阵激光由于各点光斑功率分布存在较大的非均匀性,不同参数设计对裂纹检测效果影响大。因此,优化点光斑半径、点光斑中心距、线阵激光错位间距、线阵激光间距、运动速度等设计参数实现裂纹检测信噪比提升。裂纹成像算法根据温度空间梯度成像裂纹,由于光斑的非均匀性,裂纹在两束激光间不同相对位置的梯度大小各不相同。算法选取裂纹在两束激光间具有较大相对梯度的位置,通过多幅梯度图像融合,实现任意方向裂纹检测。对4个具有水平、垂直、倾斜自然裂纹的铁氧体样品进行实验,成像结果清晰直观地显示出所有裂纹。     

精细表面下细小缺陷的磁光涡流成像实时探测

磁光涡流成像检测装置可实现精细表面下细小缺陷探测。在该装置中，通过物体表面上方的交流激励线圈实现传统的涡流感应，涡流所感应的磁场由法拉第效应来检测。为了实现表面下缺陷的检测目标，激光穿过安放在激励线圈中的特殊的磁光晶体，激光偏振方向在晶体中的旋转大小取决于检测区域磁场的大小，缺陷将使检测区域磁场分量发生变化并使偏振光的旋转角发生相应变化，通过一光学装置转化成“明”或“暗”图像，该光学装置由传统的显微镜、照明系统、偏振器和CCD图像传感器组成。给出了初步的实验探测结果。     

激光扫描混凝土裂缝的超声检测

为了探究激光扫描混凝土裂缝进行超声检测的可行性, 采用激光扫描混凝土表面激发声场、表面波探头接收超声信号的方法, 进行了相应的实验验证。通过对实验信号峰峰值和双极性特征分析, 实现了混凝土表面裂缝的定位。同时采用有限元方法模拟了扫描激光在材料表面激发声场的过程, 对超声信号进行了时域和频域上的分析。结果表明, 当激光与裂缝边沿距离在1mm时, 接收信号具有典型的双极性, 且峰峰值达到极大值; 当激光与裂缝边沿距离继续减小时, 峰峰值迅速降低。通过扫描激光激发超声, 在打点范围上形成由信号峰峰值表征的2维图像, 由峰峰值突变特征和信号的双极性特征, 可以实现混凝土表面缺陷边缘的定位。     

金属管裂纹声发射电磁激发试验研究

针对电磁激发实现身管裂纹检测的问题,对电磁激发原理及实现进行深入分析,采用大容量高压电容放电方式,在金属管上实现裂纹声发射电磁激发试验。通过对有、无裂纹试件,在不同激发电压下采集信号的频域对比分析,获得了金属管裂纹的声发射激发规律,为常态下火炮身管裂纹的声发射检测提供了基础。     

傅里叶磁光谱仪中的起偏器和检偏器的自动定位及误差分析

在傅里叶变换型磁光谱仪中，起偏器和检偏器的初始方位通常需要在测量前预先定位。提出了一种不需要专门对起偏器和检偏器定位即可完成磁光谱的测量计算的新方法，该方法可以计算出起偏器和检偏器的初始角度值，从而进行自动校准。推导了检偏器旋转角度偏差导致磁光偏转角测量误差的理论公式，并进行了数值分析，给出了测量误差与旋转步数的关系，数值结果表明检偏器角度偏差引起的误差与步数的平方根成反比关系。还给出了一个钴膜样品的磁光克尔角随外加磁场变化的实测曲线。     

基于脉冲激光点光源热成像方法检测钢材表面裂纹

在损伤之前检测和表征钢材上的表面裂纹是一项非常重要的任务,对于涉及相关的结构安全有重大意义。本文采用了一种非接触式的脉冲激光点光源热成像技术,用于检测钢结构试件的表面破裂裂纹。使用脉冲点激光源将热量加载到材料表面,热流在传导过程中会受到裂纹缺陷的影响,裂纹的边界处阻挡的热流导致表面产生了明显的温度差,红外热像仪实时监测表面温度场的变化来实现裂纹缺陷的可视化。通过有限元仿真分析与实验验证的方法进行研究,结果表明:激励开始后,裂纹缺陷边界开始出现温度差,激励结束后,温度差达到峰值,实现裂纹缺陷的可视化;缺陷边界的温度差峰值以及出现时间与激励中心的距离相关。同时为下一步的定量检测奠定基础。