CN104931585A - 复合材料脱粘缺陷超声波c扫描检测面积评定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合材料脱粘缺陷超声波C扫描检测面积评定方法，包括待检产品总面积计算、模拟采集完全脱粘图像、统计模拟完全脱粘图像总像素、正常检测灵敏度下产品检测、统计产品实际脱粘缺陷像素、缺陷比例确定和缺陷面积计算。本发明采用获取像素值的方式取代现有技术中长度测量工具测量面积的方式，具有缺陷面积评定准确度高、计算简单、真实性和可靠性高等优点。

Description

复合材料脱粘缺陷超声波C扫描检测面积评定方法

技术领域

本发明涉及复合材料无损检测技术领域，具体的指一种复合材料脱粘缺陷超声波C扫描检测面积评定方法。

背景技术

近几十年来，复合材料因其各方面优异的材料性能在航空、航天、船舶等领域得到了充分的应用。与此同时，由于复合材料内部组织的各向异性和材料、制造工艺、复合方法的特殊性，如何确定行之有效、可操作性强的检测方法，评定复合材料的内部质量成为无损检测人员最为关心的问题。

超声波C扫描检测技术是使用计算机控制超声波探头(换能器)在被检工件上进行纵横交替扫查，将待测范围内(工件内部)的声波强度以电辉度的形式连续显示出来，以此绘制出工件内部缺陷平面或横截面图形的检测技术。

现如今，国内已有航空、航天等多个行业将超声波C扫描检测技术应用于复合材料相关产品的无损检测工作中。在超声波C扫描检测技术应用的过程中，现有检测设备已完全具备针对不同种类复合材料制品中脱粘、分层等缺陷的检测能力。国内同行业检测人员在缺陷面积评定方法上通常采用仪器自带的长度测量工具对工件内部缺陷进行长度和宽度方向上的最大尺寸测量，以两者乘积来计算缺陷面积。由于所采集产品检测图像中缺陷面积的不规则性，现有评定方法容易造成将完好区域纳入缺陷面积的情况，测量结果误差大，数据评定的准确性和产品质量评定的可靠性较差。

国内同行目前采用的长度测量法评定计算缺陷面积及比例的具体步骤为：

(1)待检产品总面积计算：通过实际测量待检产品各相关尺寸，通过数学方法计算待检产品总面积。此步骤较简单，具体算法省略。

(2)产品检测：将产品置放于超声波C扫描检测设备上，调节仪器各相关检测参数，对产品进行扫查检测，检测结束保存检测数据。

(3)缺陷面积计算：检测结束后，针对检测图像中有异常的部位进行缺陷面积计算。通常利用仪器自带的长度测量工具分别对各处缺陷长度方向和宽度方向进行测长，然后进行乘积累加运算，以此得到缺陷的总面积。

(4)缺陷比例确定：用步骤3计算出的缺陷总面积除以步骤1中所得工件总面积即可求得缺陷面积占工件总面积的百分比，从而依照相关检测标准或者技术要求对工件缺陷面积比例是否超出标准规定进行判定。

按照目前的超声波C扫描(超声波c扫描技术是将超声检测与微机控制和微机进行数据采集、存贮、处理、图像显示集合在一起的技术。通俗地讲，C扫描就是图像显示工件轮廓及不同颜色显示内部缺陷的一种技术)检测缺陷面积评定方法来计算缺陷面积比例时，由于复合材料内部缺陷面积的不规则性，用最大长度与最大宽度乘积累加评定方法将造成计算面积比缺陷实际面积大，测量结果误差大，数据评定的准确性和产品质量评定的可靠性较差。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种复合材料脱粘缺陷超声波C扫描检测面积评定方法，该方法改进了目前评定方法存在的不足，确保了检测结果的真实性和可靠性，从而满足复合材料产品内部质量的控制要求。

为实现此目的，本发明所涉及的复合材料脱粘缺陷超声波C扫描检测面积评定方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：实际测量待检产品的尺寸，通过现有数学方法计算待检产品待检面的总面积；

步骤2：将待检产品放置于超声波C扫描检测设备上，移动超声波C扫描检测设备的探头至待检产品待检面，调整超声波C扫描检测设备的波高增益使超声波C扫描检测设备的穿透波幅值为示波屏满幅度的0～10％，超声波C扫描检测设备的闸门高度范围为示波屏满幅度的60％～80％，在此检测灵敏度下进行产品扫查检测，得到待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像，并保存在超声波C扫描检测设备内；

步骤3：将步骤2所得的待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像导入电脑，并用电脑中的图像处理软件统计出待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像的总像素，该待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像的总像素即为待检产品待检面的总像素；

步骤4：重新调整超声波C扫描检测设备的检测灵敏度，调整超声波C扫描检测设备的波高增益使超声波C扫描检测设备的穿透波幅值为示波屏满幅度的60％～100％，超声波C扫描检测设备的闸门高度范围为示波屏满幅度的60％～80％，在此检测灵敏度(即正常检测灵敏度)下进行产品扫查检测，得到待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像，并保存在超声波C扫描检测设备内；

步骤5：将步骤4所得的待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像导入电脑，并用电脑中的图像处理软件统计出待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像中的脱粘区域的像素，该待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像中的脱粘区域对应示波屏满幅度0％～20％的区域；

步骤6：将步骤5统计出的待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像中的脱粘区域的像素与步骤3统计出的待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像的总像素相比，得到脱粘区域面积占待检产品待检面总面积的比值；

步骤7：将步骤6得到的脱粘区域面积占待检产品待检面总面积的比值与步骤1计算得到的待检产品待检面总面积相乘，得到待检产品待检面脱粘缺陷的实际面积。

本发明的有益效果：

本发明与目前评定方法相比，本发明采用获取像素值的方式取代现有技术中长度测量工具测量面积的方式，具有缺陷面积评定准确度高、计算简单、真实性和可靠性高等优点。此评定方法适用于复合材料产品的批量生产检测，极大提高了复合材料产品内部质量检测评定的正确性和有效性。

附图说明

图1为超声波C扫描模拟待检产品待检面完全脱粘图像例图。

图2为超声波C扫描正常检测灵敏度下产品检测结果例图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

一种复合材料脱粘缺陷超声波C扫描检测面积评定方法，包括待检产品总面积计算、模拟采集完全脱粘图像、统计模拟完全脱粘图像总像素、正常检测灵敏度下产品检测、统计产品实际脱粘缺陷像素、缺陷比例确定和缺陷面积计算。具体包括如下步骤：

步骤1：实际测量待检产品的尺寸，通过现有数学方法计算待检产品待检面的总面积；

步骤2：将待检产品放置于超声波C扫描检测设备上，移动超声波C扫描检测设备的探头至待检产品待检面，调整超声波C扫描检测设备的波高增益使超声波C扫描检测设备的穿透波幅值为示波屏满幅度的0～10％，超声波C扫描检测设备的闸门高度范围为示波屏满幅度的60％～80％(此时由于超声波穿透或反射能量不足，声压远低于闸门门限，不足以反映出产品内部情况，故可模拟为产品全部脱粘)，在此检测灵敏度(即波高增益对应灵敏度)下进行产品扫查检测，得到待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像，并保存在超声波C扫描检测设备内，如图1所述；

步骤3：将步骤2所得的待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像导入电脑，并用电脑中的图像处理软件统计出待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像的总像素，该待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像的总像素即为待检产品待检面的总像素；

步骤4：重新调整超声波C扫描检测设备的检测灵敏度，调整超声波C扫描检测设备的波高增益使超声波C扫描检测设备的穿透波幅值为示波屏满幅度的60％～100％，超声波C扫描检测设备的闸门高度范围为示波屏满幅度的60％～80％(即正常检测灵敏度)(闸门高度的范围是为有效采集到穿透波的信号)，在此检测灵敏度下进行产品扫查检测，得到待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像，并保存在超声波C扫描检测设备内；

步骤5：将步骤4所得的待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像导入电脑，并用电脑中的图像处理软件统计出待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像中的脱粘区域的像素，该待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像中的脱粘区域对应示波屏满幅度0％～20％的区域，如图2所示；

步骤6：将步骤5统计出的待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像中的脱粘区域的像素与步骤3统计出的待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像的总像素相比，得到脱粘区域面积占待检产品待检面总面积的比值；

步骤7：将步骤6得到的脱粘区域面积占待检产品待检面总面积的比值与步骤1计算得到的待检产品待检面总面积相乘，得到待检产品待检面脱粘缺陷的实际面积。

上述技术方案中，所述步骤3中用电脑中的图像处理软件统计出待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像的总像素的具体方法为：打开photoshop软件，点击打开文件，导入待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像，然后选择取消连续功能，并将容差设置为0～10(容差设定的范围是为了更好的确定颜色边界，提高区域像素确定的准确性，0～10是经过试验统计确定的，容差过大会导致颜色识别有效性差)，然后依次进行如下操作，取消选择消除锯齿功能，点击菜单栏窗口，勾选直方图，勾选显示统计数据和扩展视图，点击魔术棒工具，用鼠标选中待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像，直方图窗口中显示的像素值即为该待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像的总像素。

上述技术方案中，所述步骤5中电脑中的图像处理软件统计出待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像中的脱粘区域的像素的具体方法为：打开photoshop软件，点击打开文件，导入待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像，然后取消连续功能，将容差设置为0～10(容差设定的范围是为了更好的确定颜色边界，提高区域像素确定的准确性，0～10是经过试验统计确定的，容差过大会导致颜色识别有效性差)，然后依次进行如下操作，取消选择消除锯齿功能，点击菜单栏窗口，勾选直方图，勾选显示统计数据和扩展视图，点击魔术棒工具，用鼠标选中待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像中的脱粘区域，直方图窗口中显示的像素值即为待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像中的脱粘区域像素。

上述技术方案中，所述待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像包括粘接完好区域、局部组织不均匀区域和脱粘区域，其中，粘接完好区域对应穿透波幅值为示波屏满幅度61％～100％的区域，局部组织不均匀区域对应穿透波幅值为示波屏满幅度21％～60％的区域。

上述技术方案中，所述粘接完好区域、局部组织不均匀区域和脱粘区域分别采用不同的颜色显示。其中，粘接完好区域标注为红色区域，局部组织不均匀区域标注为黄色区域，脱粘区域标注为蓝色区域。

下面以实例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

以某碳布蒙皮泡沫夹层复合材料产品超声波C扫描检测脱粘缺陷面积及比例计算为例说明本专利方法：

像素比例法脱粘缺陷面积及比例计算过程为：

步骤1、碳布蒙皮泡沫夹层复合材料产品待测面的总面积计算，步骤2、模拟采集完全脱粘图像，步骤3、统计模拟完全脱粘图像总像素、步骤4、正常检测灵敏度下产品检测、步骤5、统计产品实际脱粘缺陷像素，步骤6、缺陷比例确定，步骤7、缺陷面积计算。

在本实例中，碳布蒙皮泡沫夹层复合材料产品待测面的总面积通过计算为633230mm²(根据各相关尺寸实际测量计算求得)；模拟完全脱粘图像采集后经photoshop软件统计总像素为171675mm²(即为碳布蒙皮泡沫夹层复合材料产品面积所对应总像素)；在正常检测灵敏度下检测产品001#、002#、003#、004#、005#、006#，检测完毕将产品检测图像分别拷进电脑，利用photoshop软件分别将6件产品图像导入并分别选中图像中蓝色区域(仪器校准时检测人员设定蓝色为脱粘图像)，分别得到6件产品的脱粘缺陷像素值，见表1所示，用脱粘缺陷像素值与模拟全脱粘图像像素值相比，得到脱粘缺陷面积占产品总面积比例，将比例与产品计算的总面积相乘得到脱粘缺陷实际面积，见表1所示。

表1：脱粘缺陷像素比例法评定数据

现有的长度测量法脱粘缺陷面积及比例计算得到的脱粘缺陷面积及比例数据如表2所示：

表2 脱粘缺陷长度测量法评定数据

经实例证明，本发明采用像素比例法将不规则的缺陷图形面积比例运算转化为对应像素比例运算，确定脱粘缺陷实际面积，操作方法简单、准确、实用。同时缺陷面积比例平均比现有长度测量法精确5％～10％，提高了检测数据的准确性和可靠性，确保了产品内部质量检测评定的正确性和有效性。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种复合材料脱粘缺陷超声波C扫描检测面积评定方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：实际测量待检产品的尺寸，通过现有数学方法计算待检产品待检面的总面积；

步骤2：将待检产品放置于超声波C扫描检测设备上，移动超声波C扫描检测设备的探头至待检产品待检面，调整超声波C扫描检测设备的波高增益使超声波C扫描检测设备的穿透波幅值为示波屏满幅度的0～10％，超声波C扫描检测设备的闸门高度范围为示波屏满幅度的60％～80％，在此检测灵敏度下进行产品扫查检测，得到待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像，并保存在超声波C扫描检测设备内；

步骤3：将步骤2所得的待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像导入电脑，并用电脑中的图像处理软件统计出待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像的总像素，该待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像的总像素即为待检产品待检面的总像素；

步骤4：重新调整超声波C扫描检测设备的检测灵敏度，调整超声波C扫描检测设备的波高增益使超声波C扫描检测设备的穿透波幅值为示波屏满幅度的60％～100％，超声波C扫描检测设备的闸门高度范围为示波屏满幅度的60％～80％，在此检测灵敏度下进行产品扫查检测，得到待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像，并保存在超声波C扫描检测设备内；

步骤5：将步骤4所得的待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像导入电脑，并用电脑中的图像处理软件统计出待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像中的脱粘区域的像素，该待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像中的脱粘区域对应示波屏满幅度0％～20％的区域；

步骤6：将步骤5统计出的待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像中的脱粘区域的像素与步骤3统计出的待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像的总像素相比，得到脱粘区域面积占待检产品待检面总面积的比值；

步骤7：将步骤6得到的脱粘区域面积占待检产品待检面总面积的比值与步骤1计算得到的待检产品待检面总面积相乘，得到待检产品待检面脱粘缺陷的实际面积。

2.根据权利要求1所述的复合材料脱粘缺陷超声波C扫描检测面积评定方法，其特征在于：所述步骤3中用电脑中的图像处理软件统计出待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像的总像素的具体方法为：打开photoshop软件，点击打开文件，导入待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像，然后选择取消连续功能，并将容差设置为0～10，然后依次进行如下操作，取消选择消除锯齿功能，点击菜单栏窗口，勾选直方图，勾选显示统计数据和扩展视图，点击魔术棒工具，用鼠标选中待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像，直方图窗口中显示的像素值即为该待检产品待检面模拟完全脱粘缺陷扫描图像的总像素。

3.根据权利要求1所述的复合材料脱粘缺陷超声波C扫描检测面积评定方法，其特征在于：所述步骤5中电脑中的图像处理软件统计出待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像中的脱粘区域的像素的具体方法为：打开photoshop软件，点击打开文件，导入待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像，然后取消连续功能，将容差设置为0～10，然后依次进行如下操作，取消选择消除锯齿功能，点击菜单栏窗口，勾选直方图，勾选显示统计数据和扩展视图，点击魔术棒工具，用鼠标选中待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像中的脱粘区域，直方图窗口中显示的像素值即为待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像中的脱粘区域像素。

4.根据权利要求1所述的复合材料脱粘缺陷超声波C扫描检测面积评定方法，其特征在于：所述待检产品待检面实际脱粘缺陷扫描图像包括粘接完好区域、局部组织不均匀区域和脱粘区域，其中，粘接完好区域对应穿透波幅值为示波屏满幅度61％～100％的区域，局部组织不均匀区域对应穿透波幅值为示波屏满幅度21％～60％的区域。

5.根据权利要求4所述的复合材料脱粘缺陷超声波C扫描检测面积评定方法，其特征在于：所述粘接完好区域、局部组织不均匀区域和脱粘区域分别采用不同的颜色显示。