CN1091204A

CN1091204A - 复合材料结构件损伤检测方法及系统

Info

Publication number: CN1091204A
Application number: CN 93101853
Authority: CN
Inventors: 宁荣昌; 金承信
Original assignee: Northwestern Polytechnical University
Current assignee: Northwestern Polytechnical University
Priority date: 1993-02-16
Filing date: 1993-02-16
Publication date: 1994-08-24

Abstract

本发明涉及用于检测复合材料结构件损伤程度的检测系统，主要包括光源和照相等部分组成，可以实时测量的复合材料结构件的损伤部位及损伤程度。本发明的技术思想是：利用一个小角度平行光源，照射复合材料的表面，以图像处理系统控制摄像机系统，借助小角度平行光源，将复合材料发出指令控制摄像机系统2对所检测的材料进行由上到下，由左到右的全场全方位的进行摄像，由摄像机系统拍摄的图像信号送入图像处理系统，处理系统根据所摄图像的灰度值，进行实时分析处理，可以掌握复合材料表面的损伤情况。本发明可以提高复合材料结构件检测的准确度和精度。

Description

本发明涉及用于检测复合材料结构件损伤程度的检测系统，主要包括光源和照相等部分组成。

复合材料结构件在制造和使用中，常常会由于受到外界物体的冲击作用而引起损伤，这种损伤会影响复合材料的正常使用。所以，需要对正在使用中的复合材料进行经常性的、常规的损伤检测。目前，国内外用于复合材料结构件损伤检测的方法主要有四种：1、超声波检测法：是利用超声波对损伤区的特性不同进行检测。但由于该方法只能逐点测量，而且需要液体传播介质，因此尚处于研究阶段，未能用于实际的复合材料结构件的检测。2、声发射检测法：由于只能在材料损伤的一瞬间方能采集到信息，而且损伤部位难以确定，所以，不可能将其作为复合材料结构件实时检测的实用手段。3、x射线法：x光检测复合材料时，必须在损伤区的内部渗透增强剂，而且必须事先知道损伤部位。所以该方法对于实际仍然是不适用的。4、激光干涉法：对于检测物体和被检测物体有严格的隔振要求，事实上是很难达到的。而且，根本无法实现对大型的、实际的复合材料结构件的检测。

本发明的目的是提供一种实用的、可以实时测量的复合材料结构件的检测系统。该系统可以对全场实时地采集、记录复合材料结构件的损伤部位及损伤程度，以便能及时评价工程实际中的复合材料结构件的完好程度，为保证复合材料结构的安全提供可靠的依据。

本发明的技术思想是：利用一个小角度平行光源，照射复合材料的表面。该表面在小角度平行光源的照射下，起伏不平之处将呈现比较明显的灰度比，其特征在于：以图像处理系统3控制摄像机系统2，借助小角度平行光源1，将复合材料表面的起伏现状如实的拍摄下来;图像处理系统3根据复合材料的形状及特点，发出指令控制摄像机系统2对所检测的材料进行由上到下，由左到右的全场全方位的进行摄像，由摄像机系统拍摄的图像信号送入图像处理系统，处理系统根据所摄图像的灰度值，进行实时分析处理，可以掌握复合材料表面的损伤情况。

实现本发明的系统是由光源、图像处理系统和摄像机系统组成。图像处理系统3由视频放大器8、视频A/D转换器9、386计算机11、高分辨率监视器12、和I/O接口14组成，整个控制和处理过程是在386计算机的控制之下进行的。与386计算机相联的I/O接口将控制指令转送到摄像机系统。摄像机系统采集的图像信息由视频放大器接收，并对其进行放大整形后，由与其相联的视频A/D转换器变为数字信号，然后送入386计算机进行数据处理;处理后的数据被送入386机相联的高分辨率显示器，由显示器上可以观察到被测复合材料表面的损伤部位和程度。

摄像机系统2由摄像机4、云台5、控制单板机6和机械转动装置7组成。摄像机是用于拍摄的，它的运动由单板机控制。单板机通过I/O接口于计算机相联，并接收计算机发出的控制信息，它的输出电路联接云台和机械转动装置，同时还联接着小角度平行光源，控制其电源的电压。云台固定在机械转动装置上，摄像机固定在云台上。工作时，单板机控制云台和机械转动装置作上、下、左、右、前、后的移动，摄像机就可以作全方位的摄像。

为了保证图像的清晰度，以对比度自动调节器13分别联结386计算机11、高分辨率监视器12和I/O接口14。该对比度自动调节器13与监视器同时接收了处理后的数据，并对其监视器的接收起伏界限自动地调节图像的对比度。

录像机10分别与视频放大器8、386计算机11联结，将实时记录的复合材料表面的图像信息复制到录像带上，以作为事后分析所用。

为摄像提供的小角度平行光源的光线与被测复合材料切面的角度必须小于30度，而且最好固定在摄像机上。

附图说明：

图1：检测系统总方框图

图2：摄像机系统方框图

图3：图像处理系统方框图

1-小角度平行光源 2-摄像机系统 3-图象处理系统 4-摄像机 5-云台 6-控制单板机 7-机械转动装置 8-视频放大器 9-视频A/D转换器 10-录像机 11-386计算机 12-监视器 13-对比度自动调节器 14-I/O接口器

现结合实施例（附图）对本发明作进一步描述：

摄像机PVW-5370借助小角度平行光源JN-1发出的小角度平行光线，将复合材料表面进行实时拍摄。计算机根据要测量的复合材料的形状，记录在内存中。开始测量时先定位，由计算机发出初始指令驱动摄像机系统的单板计算机8098（16位计算机），单板机驱动机械转动装置JKV-I由左向右，从上到下的进行全场、全方位的摄像。小角度平行光源管（电压24V电流3A），用10MM的螺钉固定在摄像机上，与被测复合材料的切面小于30度。摄像机将光信号变成视频信号（0-6M），进入视频放大器进行放大10-20倍，失真度小于1%。经过A/D转换器GVW-198QM的信号送入386计算机进行数据处理，定位编码，产生地址总线，数据总线，控制总线。地址总线和数据总线送入高分辨率监视器SONY PVM-144ZQM，进行显示损伤部位的位置、损伤情况。计算机产生的控制总线送入摄像机系统的单板机8098 16位机，用以控制的对象有：机械转动装置4个动作，摄像机聚焦2个动作，对比度自动调节2个动作，小角度平行光源2个动作。单板机8098的输出都接有光电耦合器TTL-5及固态继电器RSSR-10。对比度自动调节器AG-322可根据视频信号自动地调节监视器的对比度，从而可以清晰地识别复合材料损伤部位的位置及程度。另外也可手动地调节对比度和亮度来分辨。录像机（S-VHS7750）将实时地记录复合材料表面的情况，以比较和分析复合材料损伤的演变过程。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、提高复合材料结构件检测的准确度和精度。

2、非接触式全场检测。

3、实时采集复合材料表面的损伤部位。

4、准确记录损伤部位。

5、可比较和分析出材料损伤的演变规律。

Claims

1、本发明涉及一种复合材料结构件损伤检测方法，是利用一个小角度平行光源，照射复合材料的表面，其特征在于：以图像处理系统3控制摄像机系统2，借助小角度平行光源1，将复合材料表面的起伏现状如实的拍摄下来；图像处理系统3根据复合材料的形状及特点，发出指令控制摄像机系统2对所检测的材料进行由上到下，由左到右的全场全方位的进行摄像，由摄像机系统拍摄的图像信号送入图像处理系统，处理系统根据所摄图像的灰度值，进行实时分析处理，以掌握复合材料表面的损伤情况。

2、一种实现权利要求1的复合材料结构件损伤检测系统，其特征在于：图像处理系统3联结摄像机系统，联结小角度平行光源1。

3、如权利要求2所述的复合材料结构件损伤检测系统，其特征在于：图像处理系统3是由视频放大器8联结视频A/D转换器9，再联结386计算机11后与高分辨率监视器12相联;I/O接口14分别与386计算机11和高分辨率监视器12相联。

4、如权利要求2所述的复合材料结构件损伤检测系统，其特征在于：摄像机系统2是摄像机4固定在云台5上，并与其一起固定在机械转动装置7上;摄像机4、云台5和机械转动装置7的电路与单板机6联结。

5、如权利要求3所述的复合材料结构件损伤检测系统，其特征在于：以对比度自动调节器13分别联结386计算机11、高分辨率监视器12和I/O接口14。

6、如权利要求3所述的复合材料结构件损伤检测系统，其特征在于：录像机10分别与视频放大器8和386计算机11联结。

7、如权利要求2所述的复合材料结构件损伤检测系统，其特征在于：为摄像提供的小角度平行光源的光线与被测复合材料切面的角度必须小于30度，而且最好固定在摄像机上。