CN106706709A

CN106706709A - 一种线扫描激励连续大面积红外热成像检测方法

Info

Publication number: CN106706709A
Application number: CN201611106345.0A
Authority: CN
Inventors: 田裕鹏; 周克印; 王允; 戴圣然; 崔中原
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2016-12-05
Filing date: 2016-12-05
Publication date: 2017-05-24

Abstract

本发明提供了一种线扫描激励连续大面积红外热成像检测方法，采用可控可调的脉冲线激光源作为红外检测的热激励源，通过行扫描移动中获取的连续原始热图像数据重构时间序列热图像，实现了对大型试件进行连续快速大面积检测，同时对重构的不同时间序列热图像进行处理，还可以同样得到序列热图像的分析结果。

Description

一种线扫描激励连续大面积红外热成像检测方法

技术领域

本发明涉及红外无损检测技术领域，具体是一种线扫描激励连续大面积红外热成像检测方法。

背景技术

复合材料由于其优异的性能应用越来越广泛，出现了许多大型的复合材料结构，如飞机机翼、风电叶片等，复合材料在减重、耐疲劳、可维护性方面大大优于传统的金属材料，相应地，复合材料结构缺陷损伤的可靠和快速检测问题越来越突出。如何对其进行快速有效检测是目前无损检测面临的重要课题。

红外热像检测技术可以在很短的时间内检测相对比较大的范围，并且对检测区域内的缺陷进行实时成像。与此同时，红外热像技术还可以通过选择不同的激励方式来检测不同的材料。

主动式红外成像无损检测技术结合了红外成像、调制激励、信号探测与处理等多方面的技术。作为主动式红外检测，激励方式对红外热像无损检测技术具有关键作用，外部光学激励、内部超声振动及电磁感应激励是三种最主要的激励方式。外部光学激励如闪光灯、卤素灯等由于获取方便使用最广泛；超声振动激励通过外部振动在缺陷处产生摩擦或弹性波转换为热量；电磁感应激励适用于导电体检测，是一种“内源”式激励方法。另外在红外热像检测中需要采用红外热像仪在检测时间段内进行序列热图像的采集，出现了三种以红外序列热图像处理为基础的处理方法，这三种方法提高了红外热像检测的性能，并且都以序列图像为处理对象，包含了对红外热像检测中时间信息的分析。

红外热像激励检测方法一次检测区域的大小主要取决于热像仪成像视场与热激励区域大小。要完成对大型试件的检测需分区域多次检测，然后通过拼接融合获得全试件检测结果。线扫描激励检测通过被测对象与检测设备间的相对运动，可以连续一次完成全试件检测，在大型试件的检测中具有优势，但必须解决扫描移动过程中序列热图像的采集问题，否则将影响后续图像信号处理及检测结果分析。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种线扫描激励连续大面积红外热成像检测方法，满足了对大型试件进行快速全面检测的需要，同时还可以同样得到序列热图像的分析结果。

本发明包括以下步骤：

1)使红外热像仪与作为激励源的激光线正对被扫描检测区域，将被测对象安装在机械台架上，使被测对象处于红外热像仪的视场中，所述的激光线激励源采用固态脉冲激光器作为行扫描激励源，采用柱透镜使其输出变换成一字线激光束；

2)使激光线照射到被测对象上；

3)使被测对象按照设定的方向匀速运动，依次通过检测区域；

4)采用红外热像仪以一定帧频采集检测时间段内的一组原始热图像，此时被测对象与热像仪相对运动；

5)通过对采集的原始热图像进行处理，重构时间序列热图。

步骤5)所述的序列热图重构包括以下步骤：

1)在热像仪获取的激光扫描激励序列热图像中，设激光中心线所在像素列位置为l，经过热衰减时间t后再选取一个重构像素列l₁；

2)选取每幅原始热图像中的第l₁像素列，将所有这些像素列拼接成为一幅图像，该图像表示试件被加热后延迟时间t后的热图像，从而实现对完整试件热图像的重构，；

3)选取多个不同的重构像素列l₁，重构出热像信号衰减过程中不同时刻的完整热图像。其中，所述的l₁离l越近，则完整热图像对应的热衰减时刻就越靠前。

本发明有益效果在于：

1、通过序列热图像的重构，与一般激励下的主动红外热像检测一样，可以获得检测时间段内不同时间对应的检测热图，序列热图分析技术同样有效。对超过热像仪检测视场的大型试件，也可以通过热图重构直接得到全试件范围的检测结果热图，无需拼接。

2、通过对激励检测参数的优化调整，如扫描移动速度、采样频率、激励强度等，可以控制检测时间，达到最佳检测效果。

3、线激励源相比面激励源激励均匀性更好。

附图说明

图1为检测装置示意图。

图2为时变序列信号。

图3为序列热图重构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明包括以下步骤：

1)设置检测装置，如图1所示，使红外热像仪与激光线正对被扫描区域，将被测对象安装在机械台架上，使被测对象处于红外热像仪的视场中，热像仪采样视场大小：L(长)×H(宽)(单位：线)。所述的激光线采用固态脉冲激光器作为行扫描激励源，采用柱透镜使其输出变换成一字线激光束。

2)使激光线照射到被测对像上。

3)使被测对象以一定速度(单位：n线/秒)移动，从热像仪成像区域左边进入，右边出去，依次通过检测区域，从而完成整个试件表面的扫描激励与检测成像。

4)采用红外热像仪以一定帧频采集检测时间段内的一组原始热图像，如图2所示，取热像仪采样时间间隔为T秒(采样帧频F＝1/T)，此时被测对象与热像仪相对运动。

5)通过对采集的原始热图像进行处理，实现对序列热图的重构。

步骤5)所述的序列热图重构如图3所示，包括以下步骤：

1)在热像仪获取的激光扫描原始图像中，设激光中心线所在像素列位置为l，经过热衰减时间t后再选取一个重构像素列l₁；

2)选取采集的每幅图像中的第l₁像素列，将所有这些像素列拼接成为一幅图像，从而实现对完整试件热图像的重构，该图像表示的是试件被加热后延迟时间t后的热图像；

3)选取多个不同的重构像素列l₁，重构出热像信号衰减过程中试件不同时刻的完整热图像。其中，所述的l₁离l越近，则完整热图像对应的热衰减时刻就越靠前。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种线扫描激励连续大面积红外热成像检测方法，其特征在于包括以下步骤：

1)使红外热像仪与激光器正对被扫描检测区域，将被测对象安装在机械台架上，使被测对象处于红外热像仪的视场中；

2)使激光线照射到被测对像上；

5)通过对采集的原始热图像进行处理，重构时间序列热图。

2.根据权利要求1所述的线扫描激励连续大面积红外热成像检测方法与系统，其特征在于：步骤1)和步骤2)中所述的激光线采用固态脉冲激光器作为线扫描激励源，采用柱透镜使其输出变换成一字线激光束。

3.根据权利要求1所述的线扫描激励连续大面积红外热成像检测系统与方法，其特征在于：步骤5)所述的时间序列热图重构包括以下步骤：

1)在热像仪获取的激光线扫描激励原始图像中，设激光中心线所在像素列位置为l，经过热衰减时间t后再选取一个重构像素列l₁；

2)选取每幅原始热图像中的第l₁像素列，将所有这些像素列拼接成为一幅图像，从而实现对完整试件热图像的重构，该图像表示试件被加热后延迟时间t后的热图像；

3)选取多个不同的重构像素列l₁，重构出热像信号衰减过程中不同时刻的完整热图像，即时间序列热图像，该序列图像对应试件检测不同时刻的热图像。

4.根据权利要求3所述的线扫描激励连续大面积红外热成像检测方法，其特征在于：所述的l₁离l越近，则完整热图像对应的热衰减延迟时刻就越靠前。