CN105684044A - 分析层压物体中的形变的方法及相应系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分析层压物体的方法以及用于分析层压物体的系统。此处的例示性实施方式涉及用于非破坏性地分析层压物体的光学干涉测量技术，其中利用大的表面来获得与检查中的物体的形貌有关的数据并且还处理所获得的形貌数据以识别表面缺陷的类型和/或严重性和/或位置。

Description

分析层压物体中的形变的方法及相应系统

技术领域

本发明总体上涉及分析层压物体的方法以及用于分析层压物体的系统。具体地，本发明涉及非破坏性地分析诸如用于风力涡轮机装置的复合叶片的层压物体的方法。

背景技术

通常，层压物体中的材料的缺陷导致应变异常，这导致可能对层压物体的质量产生不利影响的结构性弱点。具体地，在用于制造层压物体的制造工艺的一个或多个工艺步骤中出现的公差和/或问题呈现材料缺陷的来源，并因此呈现应变异常的来源，并且对质量标准的遵循要求在这方面检查所制造的产品，以批准相对于未来应用的负载容量。

依赖于待检查的制造产品的类型和尺寸，各种技术被用来检测所采用的材料的弱点。例如，涉及超声波、辐射测量的测量技术，电感或电容测量方法等允许检查在小的测量区域中材料是否存在缺陷。特别地相对于大表面层压物体，例如风力涡轮机叶片、飞机机翼等，相应的技术是费时的，因为当以高可靠性检查大表面时，整个物体不得不被分成小的测量区域，其中，可靠性和测量时间双方都与单个测量区域的数目直接相关，通常导致较长的整体测量时间。在另一方面，大表面的光学检测技术允许实现涉及诸如例如散斑干涉技术或剪切散斑技术的干涉测量系统的快速测量技术。

用于风力发电装置的风力涡轮机叶片是主要由玻璃纤维或碳纤维增强复合材料构建的大表面的空气动力学地设计的结构。这些大的复合结构的制造是一个困难的过程，其正常情况下利用熟练的人工劳动来执行。具体地，在用于风力涡轮机发电装置的叶片的制造期间，例如，由于叶片制造工艺的复杂性，可能出现诸如复合材料的层之间的分层、复合材料的层之间的褶皱或波纹、结构性元件的接合线和叶片的前缘和后缘以及含纤维的叶片材料的褶皱的或弯曲的纤维之间接合不良或者脱接合这样的制造缺陷。由于其大的尺寸，对很难风力涡轮机叶片进行检查，而另一方面，可能的缺陷或损坏与整个叶片相比在尺寸上是非常小的。由于很多制造缺陷对表面来说甚至是不可见的，表面的视觉检查不能被认为是提供用于检测制造缺陷并评估制造叶片的质量的有效测试方法。

文件WO2012/00337282描述了使用远距离剪切散斑照相机来在远距离对形变导数进行成像。为了检测风力涡轮机叶片中存在的缺陷，执行叶片受力机制和激光干涉测量。

然而，已知的剪切散斑方法不允许明确地检测全部的相关缺陷，这是因为一方面，被淘汰的缺陷可能不在测量中出现，这些缺陷表示“假否定”。另一方面，人造信号可以指示在不存在缺陷的情况下缺陷的存在，这些信号表示“假肯定”。结果，严重的缺陷会被忽视，或者虽然不存在严重缺陷，但所检查的物体可能被评估为有缺陷的。

文件EP1061332A2描述了用于执行电子剪切散斑的装置，该装置包括用于使连续的剪切散斑图像可视化的视频摄像机，从而在剪切散斑的顺序的动画视觉化中将缺陷识别为动态变化的物体。

鉴于上述描述，期望提供允许识别材料缺陷的类型、严重性和位置的分析层压物体的方法以及用于分析层压物体的系统。

本发明的目的在于提供克服了相关技术的上述缺点的分析层压物体的方法并且在于提供用于分析层压物体的系统。

发明内容

在一个方面，本发明涉及一种分析层压物体的方法。在本文例示性的实施方式中，该方法包括以下步骤：将所述层压物体的表面区暴露于相干电磁辐射；检测由被所述表面区反射的所述相干电磁辐射引起的干涉图案；基于所述干涉图案来确定所述表面区的形貌数据；以及通过应用取所述形貌数据的绝对值和将所述形貌数据自乘为q次方中的至少一个来处理所述形貌数据，其中，q是有理数并且q大于1。

在根据上述实施方式进一步处理形貌的方法中，与直接使用所述形貌数据本身来确定缺陷的位置相比，能够更加准确地确定缺陷的位置，同时可以关于其严重性较可靠性地对缺陷进行识别和评估。这样，在所述形貌数据中出现的假肯定和假否定可以如此进行识别。

在此处又一例示性实施方式中，所述方法还可以包括以下步骤：确定在应用于所述层压数据的不同负载状态下的形貌数据；以及获得使经进一步处理的形貌数据和所应用的负载相关联的负载数据。当向所述层压物体应用不同负载状态并且确定在所述不同负载状态下的形貌数据时，与不遭受缺陷并且当评估通过使经进一步处理的形貌数据和所应用的负载相关而获得的负载数据时在负载时弹性形变的表面部分相比，可以更加容易地将表面缺陷识别为在当其应用不同负载状态时的响应中偏离的所显现的表面扭曲。

在此处又一示例性实施方式中，进一步处理可以包括沿着所述表面区上的曲线对在不同负载状态下的经进一步处理的形貌数据进行积分，以获得与所应用的负载相关的积分数据。在数据的积分中，可以获得呈现减少量的数据的平均数据。

在此处又一例示性实施方式中，所述方法还可以包括基于将所述负载数据或积分数据与指派给已知表面缺陷的已知负载数据或积分数据在内的数据库进行比较来识别表面缺陷。因此，可以以高精度快速且容易地识别表面缺陷。

在此处又一例示性实施方式中，所述方法还包括向用户显示至少所述经进一步处理的形貌数据。本领域技术人员将理解，可以以高精确度实现确定缺陷的位置。

在此处又一例示性实施方式中，所述方法还包括根据预定的滤波器对至少经进一步处理的形貌数据进行滤波。因此，降低了将假信号错误地识别为表面缺陷的风险。

在此处又一例示性实施方式中，所述方法还包括基于至少经进一步处理的形貌数据来识别表面缺陷的位置。本领域技术人员将理解，在使用至少经进一步处理的形貌数据用于识别表面缺陷的位置的过程中，可以准确地确定缺陷在该表面中的位置。

在又一例示性方法中，所述层压物体可以是风力发电装置的风力涡轮机叶片，并且q可以来自从1.6到2.5的范围。本领域技术人员将理解，可以快速地识别并表征风力涡轮机叶片的表面缺陷。在选择来自从1.6到2.5的范围的q时，经进一步处理的形貌数据可以被处理成表示所述表面的表面能量或张力，使得可以容易地将表面缺陷识别为被表面扭曲吸引。这样，所述表面的所述表面能量或张力的异常可以被用于可靠地识别表面缺陷的类型和位置。

在又一例示性方法中，所述形貌数据的进一步处理可以包括以下步骤：限定覆盖所述表面区的n个区域，其中n>1；可能的话n个区域相互交叠，但是不是必须的，使得所述区域的联合体包括所述表面区；并且，在每个区域中，对经进一步处理的形貌数据求和，以获得n个积分值。本领域技术人员将理解，在每个区域中对经进一步处理的形貌数据求和可以涉及通过适当的加权函数对在每个区域中在每个数据点处的经处理的形貌数据进行加权，以将测量中的误差考虑在内。因此，可以从经进一步处理的形貌数据中获得不同等级的“分辨率”的经进一步处理的形貌数据的趋势。

在另一方面，本发明涉及一种用于分析层压物体的系统。在此处例示性的实施方式中，所述系统可以包括：电磁辐射的源；检测器，该检测器被构造成检测电磁辐射并且提供数据；以及处理器，该处理器被构造成处理由所述检测器提供的数据。在此处，所述处理器可以被构造成基于所提供的数据来确定形貌数据并且还被构造成通过应用以下操作中的至少一项操作来处理所述形貌数据：取绝对值；以及将所述形貌数据自乘为q次方，其中，q是有理数并且q>1。

本领域技术人员将理解，根据如上所述的例示性实施方式的所述系统可以被有利地应用于各种尺寸的层压物体，特别地被应用于具有大表面的层压物体。此外，所述系统使得能够快速且可靠地识别层压物体的表面中的表面缺陷，并且对所述表面缺陷进行定位。

在又一例示性实施方式中，所述系统还可以包括存储器装置，该存储器装置具有针对各种类型的表面缺陷的数据的数据库，所述数据将所应用负载的值与形貌数据的绝对值和形貌数据的值的q次方的中的至少一个相关联。本领域技术人员将理解，通过所述处理器处理的所述数据可以被提供给所述数据库，所述数据库可以在所述系统操作时进行“学习”。

在又一例示性实施方式中，所述系统还可以包括比较器，该比较器被构造成将由所述处理器处理后的数据与所述数据库的数据进行比较。本领域技术人员将理解，可以基于所述数据库通过所述比较器来可靠地识别缺陷。

在又一例示性实施方式中，所述存储器装置可以包括指示与所应用负载的相应值相关联的各种类型的表面缺陷的严重性的数据。本领域技术人员将理解，可以可靠地识别缺陷的严重性，并且可以容易地避免假肯定的错误识别。

在此处又一例示性实施方式中，所述系统还可以包括剪切元件，该剪切元件被构造成在所述检测器处生成剪切图像。这样，所述系统可以有利地代表剪切散斑测量系统。

附图说明

下面将参照附图来对本发明进行描述，在附图中：

图1示意性地例示了根据本发明的一些例示性实施方式的系统的示意性框图；

图2a在透视图中示意性地例示了根据本发明的例示性实施方式的物体的表面中的两种类型的缺陷；

图2b示意性地例示了如图2a中所例示的缺陷的条纹图案；

图2c示意性地例示了与图2b中的条纹图案相关联的、如图2a中所例示的缺陷的斜率图；

图2d示意性地例示了沿x方向的、如图2a中所例示的缺陷的形貌图；

图2e示意性地例示了与图2d相关联的绝对位移的图；

图3a、图3c、图3e和图3g分别示意性地例示了根据本发明的例示性实施方式的通过剪切散斑测量获得的斜率、形貌、位移和能量的各自的等高线图；

图3b、图3d、图3f和图3h分别示意性地例示了与图3a、图3c、图3e和图3g的各自的等高线图相关联的、沿着一个方向的斜率、形貌、位移和能量的图；以及

图4示意性地例示了表示根据本发明的一些例示性实施方式的能量与负载情况关系的图。

具体实施方式

本发明涉及一种分析层压物体的方法以及用于分析层压物体的系统。如随后所描述的，优选实施方式例示了用于非破坏性地分析具有大表面的层压物体的光学干涉测量技术。在此处，利用各种光学干涉测量技术来获得与检查中的物体的形貌相关的数据，以确定该物体的形貌数据。形貌数据进一步被处理，从而识别缺陷的类型、严重性和/或位置。

根据例示性实施方式，可以执行用于分析层压物体的剪切散斑方法。在此处，层压物体的至少表面部分被暴露于相干电磁辐射，相干电磁辐射接下来借助于成像装置进行检测。通常，剪切元件被设置在光路中，位于层压物体的上游或下游，使得物体的两个横向位移的图像干涉以形成干涉图案。在剪切散斑方法的下面的描述中，由剪切元件造成的物体的横向位移的图像将被称为剪切图像。因此，依赖于剪切元件的类型，借助于该剪切元件来对图像中的一个或者两个双方进行剪切，所剪切的一个或多个图像被称为剪切图像。

可以通过楔形棱镜、双折射元件，诸如方解石材料，例如华伦斯坦(Wallenstein)棱镜等来给出例示性的剪切元件。另选地，还可以应用其它元件，诸如衍射光栅、迈克尔孙镜或者适当的波板。成像装置可以由视频摄录机、数码相机、数字视频摄录机、电荷耦合器件(CCD)、光敏检测设备等来代表。

当通过温度、压力或其它方式使物体形变时，干涉图案发生变化，并且通常来说，变化的量依赖于层压物体的完整性。在形变状态和非形变状态下对层压物体的干涉图案进行比较的方法中，提供关于表面特性的信息，使得能够评估检查中的层压物体的结构完整性。

要注意，在对层压物体进行形变时，物体的光反射点的位置绝对地并且相对于彼此发生变化。也就是说，当将形变状态下的干涉图案与非形变状态下的干涉图案进行比较时，产生的图案经常被称作“剪切散斑”，其实际上提供针对沿着剪切方向的形变的斜率的测量，即由剪切元件将图像进行横向位移的方向，而不是表示如在其它的光学干涉测量中获得的表面的形貌。

根据本发明的另一示例性实施方式，可以应用其它光学技术，所谓的“平面外”技术，其中，在对层压物体的至少表面区域进行照射之前将相干电磁辐射提供给分束元件。相干电磁辐射由分束元件被分成测量光束和基准光束，其中，测量光束接下来被指向层压物体并且被成像到成像装置。因此获得的表面的图像由经反射的辐射的强度图案来形成，其中，表面的每个点用作在统计上有助于成像装置的成像平面上的强度图案的散射中心，所述强度图案通常被称作散斑图案。也被提供给成像装置的基准光束与成像装置的图像平面中的散斑图案一起形成干涉图案。因此获得的干涉图案提供针对沿着成像平面以外的方向的表面的移动的测量。

在其它例示性实施方式中，可以执行所谓的“平面内技术”作为用于光学地检查层压物体的表面的光学干涉技术。在此处，相干电磁辐射被提供给层压物体的至少表面区域，该层压物体接下来被成像到成像装置的图像平面中。可以从不同的方向来向层压物体提供相干电磁辐射，例如，可以从两个不同的方向将辐射指向检查中的表面区域。在此处一些特殊例示性示例中，可以借助于两个不同的源来提供辐射。从不同方向提供给表面区域的辐射在表面区域被反射，使得在成像装置的图像平面中获得干涉图案或图像。在此处，沿着与成像平面平行的方向可以检测层压物体的表面区域的移动。

当对在平面内技术和平面外技术中的不同负载状态下的干涉图案或图像进行比较时，可以获得表征检查中的物体的形变和/或形貌的数据。

对于图1，将更加详细地描述一些特殊的例示性实施方式。鉴于上述讨论，本领域技术人员将理解，下面的描述仅用于例示性目的，并且还可以考虑上述技术的其它描述。

现在参照图1，描绘了用于执行剪切散斑方法的系统10的示意性框图。相干电磁辐射的源20被设置为使得物体30的至少表面区域35被暴露于源20的相干电磁辐射。此外，成像装置50被布置在系统10中，以接收从表面区域35发出的光。系统10还包括用于向物体30应用应变的应力引起装置90。

在例示性实施方式中，如图1中所示，源20可以包括激光器24和光束扩展器或照射器26，借助于该激光器24和光束扩展器或照射器26将激光提供到物体30的至少表面区域35。

如图1中示意性地例示的，从表面区域35发出的光，特别是从表面区域35反射的激光，可以经由成像装置50的成像元件52来成像到图像检测器54上，该图像检测器54被设置在成像元件52的图像平面中。

如图1中所示，由成像元件52被成像到图像检测器54上的激光可以经过设置在成像装置50的成像元件52的上游的剪切元件40。虽然，图1中例示示意性地例示了棱镜作为剪切元件40的示例，但是本领域技术人员将理解，这并不构成对本发明的任何限制。

成像检测器54可以借助于线62与处理装置70耦接。在一些例示性实施方式中，线62可以通过信号线来实现，该信号线用于以无线和/或非无线的方式将电信号、电子信号和/或光学信号从成像检测器54发送到处理装置70。

处理装置70可以包括中央处理单元(CPU)72、一个或多个存储器装置74和/或比较器76，该比较器76被构造成访问用于检索保存的数据并且将所检索的保存的数据与成像检测器54提供的数据进行比较的至少一个存储器装置。处理装置70还可以包括(未例示)被实现为硬件或软件、视频卡、帧捕获器、视频和/或图像收集电路的一个或多个逻辑提取器。CPU还可以经由信号线78与诸如屏幕等的显示装置80耦接，用于无线地或非无线地将电信号、电子信号和/或光学信号从CPU72发送到显示装置80。

在操作中，相干电磁辐射，在下文中被称为从光束扩展器26发出的光，从表面区域35反射。经反射的光通过剪切元件40来进行剪切操作，使得借助于成像元件52将表面区域35的两个横向位移的图像成像到图像检测器54上。这样，通过如上所述的横向位移的图像来获得具有基准图像的剪切图像的干涉图像，干涉图案由图像检测器54检测。本领域技术人员将理解，横向位移的图像中的一个可以表示用作基准图像的表面区域35的散斑图案，而另一个图像可以表示表示剪切图像的横向位移的散斑图案。

在例示性实施方式中，在由应力引起装置90施加的第一应力条件下采用表面区域35的第一干涉图像，并且在由应力引起装置90施加的第二应力条件下利用物体30来采用第二干涉图像。在将第二应力条件下的第二干涉图像与第一应力条件下的第一干涉图像进行比较，可以得出表示由应力引起装置90引发的表面形变的斜率的第一剪切散斑。因此，可以通过将第三负载或应力条件应用到层压物体以及在第三应力条件下获得第三干涉图像来获得第二剪切散斑。第三剪切图像与第一干涉图像和第二干涉图像中的一个的比较(依赖于第一干涉图像还是第二干涉图像被认为是基准)可以提供第二剪切散斑。因此，可以获得多个剪切散斑。要注意，每个基准散斑表示在相对于所基准剪切散斑的相应负载或应力状态下存在的形变的斜率。在此处的明确示例中，无负载状态或条件可以被认为限定基准状态或条件，相对于该基准状态或条件来确定剪切散斑。

图2a示意性地例示了层压物体的表面的表面部分135，诸如例如图1中所示的层压物体30的表面区域35的表面部分。图2a示出了如所例示的表面部分135中存在的凸起140和凹陷150。

相对于坐标系KS来进行如下的讨论，在该坐标系中，垂直取向的方向x和y被理解为位于与表面区域135对应的被成像平面内，而z方向则被认为是相对于x方向和y方向垂直地延伸。

为了便于例示，关于凸起140描绘了坐标线142和144，而关于凹陷150例示了坐标线152和154。作为示意性例示的结果，坐标线144和154被认为是共线的。此外，坐标线144和154被认为表示在所例示的表面部分135中的x轴。因此，坐标线142和152分别表示与凸起140和凹陷150相关联的相应地映射的局部坐标系KS的相应的y轴。凸起140沿着z方向(与坐标系KS的z轴平行)在沿着坐标线144的点x_D和x_C表征的间隔中延伸到与围绕凸起140的表面部分135相对应的平面以外。因此，凹陷150被认为是延伸到与围绕凹陷150的表面区域135相对应的平面以外。此外，凹陷150由沿着坐标线154的间隔x_B到x_A来表征。图2a中描述了基准点O，作为在与坐标线144和154对齐的凸起140和凹陷150之间延伸的坐标线上的点。

在下文中，将关于剪切方向来描述例示性实施方式，该剪切方向是沿着如由坐标系KS所限定的并且由坐标线144和154所表示的x轴来截取的。图2b例示了根据如上所列的剪切散斑的条纹图案或干涉图案。具体地，条纹图案FP1对应于凸起140，而条纹图案FP2对应于凹陷150。要注意，凸起140和凹陷150的对称性导致表示同心圆的图案的图案FP1和FP2的特殊对称。

根据前述的说明，条纹图案FP1和FP2实际上对应于由当采用无负载状态或条件作为基准时，由图1A中的应力引起装置90引起出的所施加负载或应力条件造成的、沿着剪切方向的形变的斜率。条纹图案FP1和FP2中的同心圆实际上表示沿着坐标线144、154(参见图2a)的凸起140和凹陷150的斜率函数的等高线。因此，当将等高线图例示为沿着图2b中的z轴相比z方向的二维截面(即垂直于图2b中所例示的纸平面)时，获得图2c中的图。

图2c例示了沿着坐标线144和154，并且特别地沿着与剪切方向相同的x方向截取的凸起140和凹陷150的斜率。本领域技术人员将理解，该斜率表示表面135的形貌的沿着图2a中的表面135的线(参见图2a)的一阶导数。在下文中，沿着x方向(即，沿着图2a中的坐标线144、154)的形貌将由函数T(x)来表示，并且图2c中例示的斜率是在图2a中T(x)的沿着表面135上的x方向的一阶导数。具体地，曲线S1表示在间隔x_C到x_D中凸起140的斜率，而曲线S2表示在间隔x_B到x_A中的凹陷。例如，当从x_C开始沿着图2A中的坐标线144向左移动时，曲线S1的斜率为正。在图2A中在凸起140的顶端，曲线S1取得0斜率，而在图2A中进一步继续向左，斜率为负。相应讨论应用于关于凹陷150的曲线S1。

当沿着x方向(即，轨迹S1和S2)分别对T(x)的斜率进行积分时，分别获得如图2d中所例示的曲线T1和T2。在此处，曲线T1和T2表示沿着图2a中的坐标线144和154截取的表面形貌的过程。具体地，曲线T1对应于具有在图2a中通过坐标线144和z方向所限定的平面的凸起140的一部分。图2d中所例示的图的原点对应于图2a中的基准点O。

图2e例示了通过向如图2d中所例示的曲线T1和T2应用绝对值而获得的绝对位移或者形变d的绝对值。在此处，曲线d1对应于曲线T1的绝对值，而曲线d2对应于曲线T2的绝对值。如图2e中所例示的，绝对位移d表示相对于无负载状态下的表面、由在负载状态下的形变施加的位移的大小。具体地，绝对位移d可以被认为表示从图2d中所表示的形貌中获得的经进一步处理的形貌数据。

借助于图3a至图3h，例示了由发明者执行的测量，并且下面将相对于本发明的进一步例示的实施方式来对这些测量进行描述。

图3a中所示的等高线图表示当接受剪切散斑测量时风力涡轮机叶片的剪切散斑。附图标记a1、b1和c1表示剪切散斑310中可能指示异常表面形变的等高线。

图3b示出了沿着图3a中的线AA截取的剪切散斑310的图。具体地，图形320的曲线322指示在测量中的表面区域中生成的形变的斜率(参见图2a至图2e的讨论)。如从图3b中的曲线322的过程可见，由a1表示的等高线图可以被认为是表示相对于其周围表面的凸起部分。相似地，由b1表示的等高线图和由c1表示的等高线图可以被认为是同样贡献于相对于其周围表面的凸起区域。

图3c例示了与通过对从剪切散斑310导出的斜率进行积分而获得的表面的形貌相关的等高线图。图3c中指示了通过积分而从图3A中相应的等高线区域a1、b1和c1中获得的等高线区域a2、b2和c2。图3d示出了表示沿着图3c中的线BB截取的等高线图的形貌的图。

在此处，曲线324可以被认为是表示沿着与图3c中的线BB相对应的方向截取的形貌的过程。如从曲线324的过程中可见，图3c中的等高线区域a2表示相对较深的凹陷。另一方面，如图3c中所指示的，等高线区域b2和c2表示被测量的表面中的凸起。

在向如图3c和图3d中所表示的形貌数据应用进一步的处理的过程中，通过向该形貌数据应用绝对值，以获得与绝对位移相关的经进一步处理的形貌数据，其指示用于由负载造成的绝对形变的测量。因此，图3e示意性地例示了通过从形貌数据中取绝对值而获得的相应的等高线图。等高线区域a3、b3和c3表示与图3c中的相应等高线区域a2、b2和c2相对应的表面区域。

图3f例示了沿着图3e中的线CC截取的图3e中的等高线图的图。具体地，图3f中的曲线326表示沿着图3e中的线CC截取的表面上的绝对位移或形变。如从图3f中可见，曲线326的最高顶端，表示为a3，表示等高线区域的中心点。此外，在图3f的曲线中由c3表示的顶端对应于图3e中的等高线区域c3，指示图3c中的凸起c2。

通过向形貌数据应用平方运算产生与(形貌数据)²相关的数据来可以另选地或附加地获得进一步处理形貌数据的可能方式。发明者明白，与(形貌数据)²相关的数据提供针对能量的测量，例如与根据从形貌得到的绝对位移或形变来使表面形变相关的测量。在文本中，平方运算有助于将表面上的形变理解为表示表面的弹性形变并因此满足胡克定律。然而，本领域技术人员将理解，非弹性贡献可能导致偏离胡克定律，并因此偏离能量和形变之间的纯平方关系。另选地，可以关于(形貌数据)^q来执行形貌数据的进一步处理，其中q是大于1的有理数。例如，q可以在从1.6到2.5的范围内或者在从1.8到2.2的范围内。然而，依赖于非弹性的严重性，如具体在有缺陷的材料中表现的，可以考虑指数为2的更强的偏离，诸如q等于2，或者q等于或大于3，或者q小于2，或者q小于1.6。

图3g示出了通过向形貌数据应用平方运算而对图3b中所例示的形貌数据的进一步处理而获得的等高线图。附图标记a4、b4和c4表示与图3b中的相应等高线区域a2、b2和c2相对应的等高线区域。具体地，等高线区域a4和c4表现出很大的关联性，这是因为在等高线区域a4和c4内部的等高线的密度与周围表面相比特别是相对于等高线区域b4而言是较高的。

图3h例示了沿着图3g中的线DD截取的图3g中的等高线图的图。图3h中的曲线328表示与沿着图3g中的线DD截取的表面的形变相关联的能量的过程。具体地，与图3g中的等高线区域a4和c4相对应的顶端a4和c4指示贡献于存在于等高线区域a4和c4内部的形变的非常高的形变能量。于此相比，图3g中的等高线区域b4与相对较低的形变能量相关联。因此从图3h中可以得出结论，示出由图3h中的顶端a4和c4所指示的相当高的形变能量行为的等高线区域a4和c4实际上在低施加的负载或应力下识别表面的关键特性。要强调的是，单独通过图3a和图3c和/或图3b和图3d无法明确地推导出相应结论。此外，暗示相应等高线区域b1和b2相关联的图3a至图3d因此导致假肯定。通过对比，图3e至图3g允许简单且快速地识别表面上的缺陷，即所例示的示例中的a4和c4。

在本发明的一些示例性实施方式中，可以提供具有诸如与绝对位移/形变相关的数据和能量数据和/或与分别应用的负载相关联的绝对位移/形变数据和/或与分别应用的负载相关联的能量数据这样的经进一步处理的数据的数据库。另外地或者另选地，通过数据库还可以提供被指派给已知缺陷和/或与关于相应识别缺陷的严重性的信息相关联的经进一步处理的数据。

在操作中，可以处理所测量的剪切散斑，以获得与该剪切散斑相关联的形貌数据。所获得的形貌数据在下一步骤中可以进一步被处理为提供经进一步处理的形貌数据，诸如绝对位移/形变数据；能量相关数据；能量相关负载数据，其中能量数据与所施加负载相关联；该绝对位移/形变-负载数据(其中绝对位移/形变数据与所施加负载数据相关联；以及严重性-缺陷数据，其中已知的和/或之前识别的缺陷的绝对位移/形变数据和能量数据中的至少一个与指示该缺陷的严重性的信息相关联，用于识别缺陷的类型、严重性和位置中的至少一方。本领域技术人员将理解，在此处，还可以应用评估技术，诸如向已保存和/或已获得数据应用傅里叶变换以比较傅里叶签名，以将所测量的数据与存在于数据库中的数据(诸如空间频率等)匹配。另外地或者另选地，还可以通过应用滤波器来处理经进一步处理的数据，以增大信噪比和/或抑制噪声。

在一些特殊例示的示例中，还可以通过取形貌数据的绝对值来对形貌数据进行处理，以获得绝对位移数据。另选地，形貌数据可以进行平方运算以获得能量数据。另选地，绝对位移数据可以进行平方运算。通常来说，可以通过将形貌数据和绝对位移数据中的一方进行q次方来获得能量相关数据，q是如上所述的较大的有理数。另外地或另选地，可以产生已知和/或之前所识别的缺陷的绝对位移数据和能量数据中的至少一个与指示缺陷的严重性的信息相关联的严重性-缺陷数据，以识别缺陷的类型、严重性和位置中的至少一方。

在操作和数据处理的又一例示性示例中，可以一起考虑包括剪切散斑、形貌数据、绝对位移数据和能量数据在内的至少两组优选全部四组数据，该四组数据中的可能一个或者每个通过上述的滤波或傅里叶变换处理进一步增强，并且彼此区分，以分析测量结果并提供提高的缺陷检测能力。具体地，当使用全部的四组数据时，来自一个组的数据能够被用来解释或补充其它组的数据，例如相应的下一更高级别的组的数据，从而克服数据解释中的潜在模糊性。

在一些进一步例示性的示例中，绝对位移数据和/或能量相关数据可以与所施加负载相关联，以获得能量相关负载数据。

另选地或附加地，形貌数据的进一步处理可以包括以下步骤：通过在测量区域内限定n个区域(n>1)来指定被检查的表面上的电磁辐射所照射的测量区域的分区，使得该测量区域被这n个区域的联合体覆盖，该n个区域的联合可以被认为是表示测量区域的密铺(tessellation)布置，可能的话，但不是必须的，这些区域彼此交叠。随后，可以将经进一步处理的形貌数据(绝对位移/形变数据和/或(形貌数据)²数据)在每个区域中求和，使得获得n个积分值，每个积分值都贡献于n个区域的相应区域。

在例示性示例中，可以与检测装置(例如，CCD等)的像素相关联地选择n个区域，使得n个区域中的每个区域可以与检测装置的一个或更多个像素相关联。这样，每个区域可以表示由一个或更多个像素获得的一个或更多个值。在将与像素相关联的测量值求和中，可以执行测量区域中的测量值的数值积分。本领域技术人员将理解，可以因此获得线积分而不是面积分，例如通过选择线的密铺布置并且沿着该线对测量值求和。例如，线可以由覆盖或逼近该线的密铺布置的区域的子集来表示。

本领域技术人员将理解，可以通过在求和之前对每个区域应用加权函数来执行求和，该加权函数将诸如光学系统中的误差(例如，透镜像差等)、被检查的材料的特性(例如，当热应力引起机制被应用时的热特性、由于无弹力导致的从胡克定律的偏离等)等这样的效果考虑在内。在通过简单地取区域和与其直接相邻的区域的平均值来选择n个区域中的分区的子分区的过程中，可以获得该组积分数据的粗化，其可以被理解为从测量区域“缩小”。例如，可以通过在区域的某个邻域内形成该区域的加权平均值来获得经平均的积分值，其中，可以根据预定的加权函数(例如，常数函数、统计测量、距离相关函数等)来对该邻域的区域进行加权。这样，经平均的积分值可以被指派给每个区域以获得一组经平均的积分值，或者仅指派给该组n个区域的区域的一定子集以获得经平均的积分值的粗糙组。

图4例示了发明者提供的示出能量负载数据的例示性测量结果。具体地，图4描绘了能量和以千克为单位向层压物体分别施加的负载情况的图形关系。如纵坐标上所绘制的能量可以通过沿着剪切散斑内部的方向或者在如上所述的剪切散斑的特定表面区域中对能量数据进行积分通过对能量值进行数值计算来获得。在此处，曲线A、B、C、D和E表示通过沿着检查中的表面区域的测量框中的不同的框区段对能量值进行积分而获得的能量值。在将曲线A、B、C、D和E中的每个与数据库的能量-负载数据进行比较的过程中，能够识别框区段中存在的缺陷。例如，曲线C类似于指示层压褶皱缺陷的数据，而曲线D表示扭结的层压缺陷。进一步前进的曲线E表示既扭结又分层的缺陷。最终，通过相似的方式，曲线A和B可以被表征为提供正常行为。因此，能够可靠地且快速地识别缺陷的类型和严重性。如结合图3a至图3g可见的，还能够对缺陷进行定位。

总的来说，本发明涉及一种分析层压物体的方法以及用于分析层压物体的系统。此处的例示性实施方式涉及用于非破坏性地分析被用来获得涉及具有大表面的层压物体的检查中的物体的形貌的数据并且还被用来处理所获得的形貌数据以识别表面缺陷的类型和/或严重性和/或位置的光学干涉测量技术。示例性光学干涉测量技术可以包括剪切散斑、全息方法或者涉及光学干涉测量的其它技术。

Claims (16)

1.一种分析层压物体的方法，该方法包括以下步骤：

将所述层压物体的表面区暴露于相干电磁辐射；

检测由所述表面区反射的所述相干电磁辐射引起的干涉图案；

基于所述干涉图案来确定所述表面区的形貌数据；以及

通过

应用取所述形貌数据的绝对值并且将所述形貌数据自乘为q次方中的至少一个来进一步处理所述形貌数据，其中，q是有理数并且q>1。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：向所述层压物体应用不同负载状态，以确定在不同负载状态下的经进一步处理的形貌数据并且获得使经进一步处理的形貌数据与所应用的负载相关联的负载数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，进一步处理包括沿着所述表面区上的曲线对在所述不同负载状态下的经进一步处理的形貌数据进行积分以获得与所应用的负载相关的积分数据。

4.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括基于将所述负载数据或积分数据与包含指派给已知表面缺陷的已知负载数据或积分数据在内的数据库进行比较来识别表面缺陷。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，所述方法还包括向用户显示至少所述经进一步处理的形貌数据。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，所述方法还包括根据预定的滤波器对至少所述经进一步处理的形貌数据进行滤波。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，所述方法还包括基于至少所述经进一步处理的形貌数据来识别表面缺陷的位置。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，所述层压物体是风力发电装置的风力涡轮机叶片并且q来自从1.6至2.5的范围。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中，进一步处理所述形貌数据包括：限定覆盖所述表面区的n个区域，其中n>1，使得所述区域的联合体包括所述表面区；并且，在每个区域中对所述经进一步处理的形貌数据求和，以获得n个积分值。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，所述方法还包括：获得至少两个数据集合；并且对一个数据集合的数据用从另一个数据集合获得的数据进行补充，所述数据集合中的每个通过以下步骤中的一个步骤来提供：检测干涉图案；确定形貌数据；取所述形貌数据的所述绝对值；以及将所述形貌数据自乘为q次方。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，其中，进一步处理所述形貌数据包括：显示包括所述干涉图案、所述形貌数据、所述形貌数据的所述绝对值以及被自乘为q次方，优选q＝2的所述形貌数据在内的四个数据集合，使得通过对一个集合的数据用从另一个集合获得的信息的进行补充能够评估所述测量数据。

12.一种用于分析层压物体的系统，该系统包括：

电磁辐射的源，其提供测量辐射和基准辐射；

检测器，该检测器被构造成检测所述电磁辐射并且提供数据；以及

处理器，该处理器被构造成处理由所述检测器提供的数据并且基于所提供的数据来确定形貌数据，并且通过应用以下操作中的至少一项操作来进一步处理所述形貌数据：取绝对值；并且将所述形貌数据自乘为q次方，q是有理数并且q>1。

13.根据权利要求12所述的系统，所述系统还包括存储器装置，该存储器装置包括针对各种类型的表面缺陷的数据的数据库，所述数据将所应用的负载的值与为q次方的形貌数据的形貌数据值的绝对值中的至少一个绝对值相关联。

14.根据权利要求13所述的系统，所述系统还包括比较器，该比较器被构造成将由所述处理器处理后的数据与所述数据库的数据进行比较。

15.根据权利要求13或14所述的系统，其中，所述存储器装置包括指示与所应用负载的相应值相关联的各种类型的表面缺陷的严重性的数据。

16.根据权利要求12至15中的任一项所述的系统，所述系统还包括剪切元件，该剪切元件被构造成在所述检测器处生成剪切图像。