超声锁相热像技术检测接触界面类型缺陷

为了提高超声锁相热像技术(ULT)的检测效率并获得最佳检测结果,对超声波调制、热图序列处理和检测参数选择进行了研究。阐述了超声锁相热像技术的检测原理并进行了理论分析,建立了ULT的检测系统。采用方波调制的超声波激励试件,用红外热像仪记录试件表面热图,并用瞬态处理方法对热图进行锁相处理得到相位图和幅值图实现对缺陷的检测。用该方法检测了钢板表面及近表面的微裂纹(微米级)和铝合金板内不同深度缺陷等接触界面类型缺陷。结果表明,检测A3钢板材料表面(近表面)裂纹时,调制频率可选择0.5Hz,接触压力约0.25kN,激励头与微裂纹的距离对检测结果几乎无影响,激励位置可根据试件结构而确定;由于降低调制频率可提高缺陷的检测深度,检测铝合金材料时,调制频率≤0.3Hz能够探测到4mm深度的缺陷;另外,该方法能够准确检测蜂窝夹层结构的脱粘缺陷。研究表明,研制的检测系统数秒内即可完成对接触界面类型缺陷的准确检测。     

铁磁构件内外表面裂纹低频漏磁检测技术研究

针对承压设备中铁磁性构件内外壁损伤检测问题,发展了一种低频漏磁检测技术。对低频漏磁信号进行分析处理,提取出的低频漏磁信号的幅值和相位信息,用于铁磁构件内外表面损伤检测与定量评价。通过数值仿真和检测实验,研究了裂纹深度和位置(上表面或下表面)的裂纹对漏磁场特征参数空间分布的影响。结果表明,漏磁信号的幅值特征参数和相位特征参数均可用于铁磁性构件上下表面一定深度范围内裂纹检测及定量表征,但两个参数对不同位置及深度范围内裂纹检测的敏感性不同。当裂纹位于试件上表面时,幅值特征参数对裂纹深度变化更敏感;而当裂纹位于试件下表面时,相位特征参数对裂纹深度变化的敏感性更高。本文研究工作为承压设备中铁磁性构件内外壁损伤检测做了有益探索。     

超声振动辅助电火花微小孔加工中超声参数对加工效率的影响

利用研制的超声振动辅助电火花微小孔加工系统进行加工试验,研究了超声波激励电压的频率、幅值、脉宽与脉间对复合加工微孔的影响。为了考察加工效果,与传统电火花微孔加工试验进行了对比。试验结果表明,超声能显著改善极间工作液的循环,占空比为1/2时加工效率最高,超声激励电压、激励频率与加工时间成浴盆曲线关系,合理选择超声波参数可以有效提高加工效率。     

固体火箭包覆层脱粘调制红外热波检测法的数值模拟

调制红外热波无损检测是一种可以检测材料内部缺陷的先进技术,在固体火箭发动机包覆层脱粘的诊断中有一定的应用前景.以有限元法对固体火箭发动机包覆层脱粘的调制红外热波检测法进行数值模拟,研究加热条件和结构对可检测性的影响.得出可检信息参数(表面过余温度幅值、相位和相位差)随热波激励条件(调制频率、热流强度)和结构参数(材料、...     

45~#钢热处理组织的超声频域分析检测法

用水浸聚焦透射法对 38m m的不同热处理状态 45 #钢进行检测。其中 ,发射探头距离试件表面 2 2 mm,以使焦点落在试件表面 ,接收探头紧贴试件表面。对接收到的高频超声检测信号进行 FFT及其相应的频谱分析 ,检测结果表明组织的变化可以在幅频图上表现出来。淬火组织的有效谱宽度较小 ,谐波系数较大 ;而退火组织的有效谱宽度较大 ,谐波系数较小。两者在幅频图中的最高峰值所对应的初始相位也有差别。     

基于非线性激光超声的微裂纹检测及定位

金属构件在加工及服役过程中,其表面及内部会产生微裂纹,外载荷作用下,微裂纹会逐渐扩展,成为影响构件安全运行的重大隐患,因而有必要对构件进行无损检测。提出一种基于非线性激光超声的微裂纹检测技术方法,通过提取激光超声波与微裂纹作用后非线性特征参数的改变量进行裂纹检测及定位。利用激光辐照构件激发超声波,根据构件时域动态响应信号重构状态空间,提出一种非线性特征参数提取方法对裂纹影响下状态空间改变量进行评估以识别裂纹,进而利用扫描激光法实现裂纹定位分析。搭建实验系统对铝合金表面不同宽度微裂纹进行检测,结果表明,所提方法能有效检测并定位构件表面微裂纹。     

非线性振动声调制信号耦合特征分析

振动声调制(Vibro-acoustic modulation,VAM)是一种非线性无损检测方法,利用低频振动信号与高频超声波在结构损伤处产生调制现象来检测损伤.目前振动信号与超声波之间的耦合机理、损伤程度与调制强度的关联关系还不明确.以一块航空铝板为对象开展试验研究,通过对不同裂纹长度下的VAM信号进行AM-FM解调,从时频域分析振动信号与超声波是如何相互耦合的;研究激励参数和裂纹长度对VAM信号调制强度的影响.结果表明,当铝板中存在损伤时,振动信号与超声波之间既存在频率调制也存在幅值调制,调制波为振动信号的基波及各次谐波;VAM信号的调制强度受激励电压、铝板振动模态等因素的影响,与裂纹长度的关联关系并不是单调的,因此无法用于损伤程度的评估.根据非线性弹簧模型和影响VAM信号调幅特征的因素定义可用于损伤评估的相对指标,并进行验证.     

基于非线性超声调制方法的损伤识别与定位

在结构健康监测技术中,非线性弹性波谱方法具有对结构微小变化敏感的特性,能够有效地对裂纹等非线性损伤进行识别。笔者针对采用两个持续激励的普通非线性弹性波谱方法不能定位损伤的问题,提出了一种能够识别并且定位铝板中疲劳裂纹的非线性超声调制方法。该方法通过识别脉冲与高频超声波之间的调制现象来进行损伤检测。实验中,压电阵列粘贴于疲劳裂纹铝板表面,汉宁窗调制的正弦脉冲激励和正弦持续激励同时施加在压电阵列上。通过采集不同的作动传感路径的响应,利用短时傅里叶变换对响应进行频域分析,构造损伤指数量化损伤程度,对疲劳裂纹进行识别和定位。实验结果表明,所提出的方法可以成功地检测并定位疲劳裂纹损伤。     

灰铸铁热冲击试验微裂纹的分形研究

利用高频感应加热设备将灰铸铁试件加热至一定温度,然后对试件表面喷水冷却进行热冲击试验;每隔一定循环对试件表面进行显微拍照,得到表面微裂纹随循环数的变化过程;对裂纹照片进行处理,采用盒维数法对试件的微裂纹照片进行分析,计算表面裂纹的分形维数,得到不同最高温度下热冲击表面微裂纹的分形维数随循环数的变化关系,并确定分形维数与循环数及温度载荷间的关系式,分形维数随循环次数的增加先迅速增大,然后逐渐变缓,最终趋近于一定值。     

重型铝合金结构裂纹振动红外热像检测的建模和分析

为了实现重型铝合金承力结构裂纹的振动红外热像无损检测,优化检测条件,提出振动热像检测的数学模型,用解析法研究金属裂纹振动热像检测的检测条件和影响因素。用试验说明振动热像法的有效性,用强迫振动理论和瞬态传热理论对振动热像法进行数学建模和解析计算,得出裂纹区表面温升与裂纹阻尼、激振力幅值、激振频率、激振时间、裂纹深度等力学参数的函数关系。结果表明,理论计算结果与试验现象相吻合,所提出的解析模型可以精确地描述多种主要力学参数对振动热像的影响规律。以建模和解析法研究振动热像法的振动发热规律对揭示其内在规律和建立标准操作参数窗口具有普遍意义     

无缝钢管斜轧穿孔顶头表面缺陷非接触在线检测方法

针对无缝钢管斜轧穿孔顶头表面缺陷在线检测的现实需求，提出了一种基于激光扫描、空间点云数据处理及深度学习的非接触测量方法。根据无缝钢管产线特点确定了检测位置、系统构成和顶头轮廓数据采集方案，并引入迭代最近点（ICP）配准方法，实现了测量点云与标准CAD模型的配准。针对头部缺陷设计了相应的分类数集和渐变形态，使用点云深度学习方法实现了缺陷精确分类和量化预警。针对表面磨损缺陷，设置磨损深度上限阈值以实现磨损程度的精确监测。为验证系统可靠性，搭建了顶头检测物理模拟平台，并利用3D打印技术定制了含有不同缺陷特征的顶头实物模型。测试结果表明，表面轮廓检测误差在0.06 mm以内，头部缺陷分类精度可达97.7%、准确度可达98.1%，满足在线检测要求。     

High-resolution optical inspection system for fast detection and classification of surface defects

A high-resolution automated optical inspection (AOI) system based on parallel computing is developed to achieve fast inspection and classification of surface defects. To perform fast inspection, the AOI apparatus is connected to a central computer which executes image processing instructions in a graphical processing unit. Defect classification is simultaneously implemented with Hu’s moment invariants and back propagation neural (BPN) approach. Experiments on touch panel glass show that using 100 training samples and 1000?cycle iterations in BPN, the accurate classification of surface defects for a 350?×?350 pixels image can be completed in less than 0.1 ms. Moreover, the inspection of a 43?mm?×?229?mm sample that yields an 800 megapixel raw data can be completed remarkably fast in less than 3?s. Thus, the AOI system is capable of performing fast, reliable, and fully integrated inspection and classification equipment for in-line measurements.     

基于小波多尺度分解的竹条缺陷检测算法

在竹条缺陷的图像检测过程中,针对缺陷种类多,尺寸和形状变化大且竹纹理干扰大,提出一种竹条缺陷检测算法。首先设计了竹条边界检测算法,以判断竹条的三角条缺陷;其次对竹条图像的小波分解子图像进行32灰度级量化处理,经过分析图像共生矩阵的逆差矩差分值来获取最佳的小波分解层,实现了对竹纹理的滤除;最后结合Otsu自动阈值检测方法,完成了竹条常见的6种缺陷的检测。经过实验,该算法准确稳定,能有效滤除竹纹理的干扰,竹条缺陷检测效果较好。     

炭素制品缺陷的X射线自动检测技术研究

针对炭素制品X光图像的特点,对其缺陷的提取与识别技术进行了研究,给出了目标边界提取算法和基于小波变换的图像增强算法,实现了图像的背景去除及增强处理。在此基础上,为排除噪声干扰的影响,采用数学形态学和迭代阈值分割相结合的方法从背景去除后的图像中提取出缺陷区域,取得了良好的效果。对缺陷特征选择及识别方法进行了研究,设计了基于遗传策略的特征选择和基于BP神经网络的缺陷识别算法,计算表明:缺陷正确识别率可达95%以上。采用上述技术开发完成了一套炭素制品缺陷X射线自动检测系统。     

塑料眼镜内外缺陷检测的全内反射照明技术

考虑目前大多数塑料眼镜镜片和光学表面的缺陷检测仍由人工完成,研究了基于全内反射照明的暗场检测技术,以提高用机器视觉进行自动缺陷检测的可见度及对比度,设计了镜头检测原型系统用于增强缺陷信号的强度并降低表面浮尘的干扰.利用设计的原型系统进行了试验测试并对自动缺陷检测结果与人工检测结果进行比较,结果验证了这种暗场全内反射检测...     

受路网和测量约束的变电站巡检机器人路径规划

采用机器人对变电站高压线路测温可以大大提高日常巡检任务的智能化水平,但是巡检过程中存在路网限制和频繁启停能量消耗大等问题,须考虑最优路径与最佳测温停靠地点的相互制约性。为了解决上述问题,基于图论对变电站环境进行建模,通过分析巡检机器人在路网中对目标点测温时相机的位姿约束,建立了以时间消耗最小为目标的路径规划模型。提出了一种基于改进蚁群算法的路径优化方法和基于贪婪思想聚类的巡检停靠点选取方法,通过蚁群算法迭代获得机器人的最优巡检路径、巡检停靠点序列以及各停靠点对应的测温点集。最后,采用仿真案例验证了算法的可行性和鲁棒性,基于巡检机器人的实验结果表明该路径规划模型可用于变电站巡检。     

Development of an optical inspection platform for surface defect detection in touch panel glass

An optical inspection platform combining parallel image processing with high resolution opto-mechanical module was developed for defect inspection of touch panel glass. Dark field images were acquired using a 12288-pixel line CCD camera with 3.5 µm per pixel resolution and 12 kHz line rate. Key features of the glass surface were analyzed by parallel image processing on combined CPU and GPU platforms. Defect inspection of touch panel glass, which provided 386 megapixel image data per sample, was completed in roughly 5 seconds. High detection rate of surface scratches on the touch panel glass was realized with minimum defects size of about 10 µm after inspection. The implementation of a custom illumination source significantly improved the scattering efficiency on the surface, therefore enhancing the contrast in the acquired images and overall performance of the inspection system.     

An inspection advisor for form error in cylindrical features

Due to inherent variability in even the so-called “high-precision” machines, the need for accurate, quick and economical inspection of tolerances of machined features has become very important. Coordinate measuring machines (CMMs) are very popular in industry for inspection of components. In addition to hardware capabilities, some of the critical factors that affect the accuracy and precision of inspection using CMMs have been identified as sample size, sampling technique and form evaluation method. Selecting an optimal inspection plan for the CMM is vital to improve the quality of measurements while simultaneously minimizing inspection costs and time. The motivation behind this paper is to provide the user flexibility and control in choosing an optimal inspection plan for evaluation of form error in cylindrical features according to his/her specific needs in a practical manufacturing scenario. In view of this objective, a two-way relationship between the inspection strategy used and inspection performance metrics achieved has been established using multiple regression. The forward model is a plan evaluator that computes numerical estimates of the expected accuracy and precision for different inspection plans. The reverse model is a strategy designer that recommends the most economical inspection plan that can meet the acceptable quality criteria considering the user’s constraints and available resources. Both the models have been incorporated into a user-friendly inspection advisor with a graphical interface.     

用于光学薄膜缺陷检测的快速图像分割算法

为减少光学薄膜缺陷的漏检和误判,提高检测的快速性,提出了一种基于误差修正理论的图像分割算法.该算法接受带有随机误差的背景图像,并以各像素点灰度值残余误差与标准差的偏离程度作为分割依据,最终将缺陷检测转化为粗大误差判别.该算法使每个像素点都具有一个自动更新的最佳分割阈值,可改善全局或局部阈值分割不彻底的缺点.由于在系统初...