RU2649247C1 - Method of the active thermal non-destructive control results analysis of articles from polymer composite materials - Google Patents
Method of the active thermal non-destructive control results analysis of articles from polymer composite materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2649247C1 RU2649247C1 RU2017110153A RU2017110153A RU2649247C1 RU 2649247 C1 RU2649247 C1 RU 2649247C1 RU 2017110153 A RU2017110153 A RU 2017110153A RU 2017110153 A RU2017110153 A RU 2017110153A RU 2649247 C1 RU2649247 C1 RU 2649247C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermograms
- thermogram
- array
- polymer composite
- composite materials
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title description 5
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 title 1
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001931 thermography Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000002950 deficient Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012847 principal component analysis method Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/60—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/60—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature
- G01J5/601—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature using spectral scanning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/72—Investigating presence of flaws
Abstract
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий методом теплового контроля и может быть использовано для повышения надежности диагностики при ручном и автоматизированном активном тепловом контроле изделий из полимерных композиционных материалов.The invention relates to the field of non-destructive testing of materials and products by the method of thermal control and can be used to improve the reliability of diagnostics with manual and automated active thermal control of products from polymer composite materials.
Изобретение предназначено для обеспечения достоверной интерпретации результатов контроля, повышения температурного сигнала от дефекта и исключения ложных дефектных областей.The invention is intended to provide a reliable interpretation of the control results, increase the temperature signal from the defect and eliminate false defective areas.
Для анализа результатов теплового контроля широко применяется преобразование массива полученных в ходе контроля термограмм в искусственную термограмму, на которой температурный сигнал дефекта максимален.To analyze the results of thermal control, conversion of an array of thermograms obtained during control into an artificial thermogram is widely used, at which the temperature signal of the defect is maximum.
Известен способ активного одностороннего теплового контроля, основанный на нормализации последовательности термограмм, которая заключается в том, что все термограммы последовательности делят на опорную термограмму (одну из термограмм в начале нагрева), в которой присутствуют оптические помехи, но еще отсутствуют температурные аномалии от дефектов (В.П. Вавилов. Инфракрасная термография и тепловой контроль. - Москва, ИД «Спектр», 2009. С. 570). Недостатком данного метода является то, что в результате его применения температурный сигнал от дефекта на искусственной термограмме не возрастает, что затрудняет процесс расшифровки полученной термограммы.A known method of active one-sided thermal control, based on the normalization of the sequence of thermograms, which consists in the fact that all thermograms of the sequence are divided into a reference thermogram (one of the thermograms at the beginning of heating), in which there are optical noise, but there are still no temperature anomalies from defects (B .P. Vavilov. Infrared Thermography and Thermal Control. - Moscow, Spectrum Publishing House, 2009. S. 570). The disadvantage of this method is that as a result of its application, the temperature signal from the defect in the artificial thermogram does not increase, which complicates the process of deciphering the obtained thermogram.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является метод обработки результатов активного теплового контроля с применением анализа Фурье и метода главных компонент (Применение Фурье-анализа и метода анализа главных компонент для обработки данных динамического теплового контроля [В.П. Вавилов и др.] // Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. - 2008. - Т. 312, № 2: Математика и механика. Физика. Приложение: Неразрушающий контроль и диагностика. - С. 279-285). К недостаткам данного метода относятся высокая трудоемкость и невысокое быстродействие в силу сложности алгоритма обработки.Closest to the claimed invention is a method for processing the results of active heat control using Fourier analysis and the principal component method (Application of the Fourier analysis and principal component analysis method for processing dynamic thermal control data [V.P. Vavilov et al.] // Izvestia Tomsky Polytechnic University [TPU News]. - 2008. - T. 312, No. 2: Mathematics and Mechanics. Physics. Appendix: Non-Destructive Testing and Diagnostics. - P. 279-285). The disadvantages of this method include the high complexity and low speed due to the complexity of the processing algorithm.
Задачей заявленного изобретения является упрощение процесса анализа результатов теплового контроля при сохранении достоверности выявления дефектов.The objective of the claimed invention is to simplify the process of analyzing the results of thermal control while maintaining the reliability of the identification of defects.
Задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.
Способ анализа результатов активного теплового неразрушающего контроля изделий из полимерных композиционных материалов, включающий проведение тепловизионной съемки поверхности изделия под внешней стимуляцией, измерение интенсивности излучения изделия в инфракрасном спектре, получение массива термограмм, отличающийся тем, что термограммы преобразуют в числовые матрицы, элементами которых являются значения яркости каждого из пикселей, получают трехмерный числовой массив введением номера термограммы в качестве третьего измерения, применяют робастный метод оценки, основанный на вычислении медианы всевозможных частных углов наклона, получают матрицу скоростей нагрева, затем генерируют искусственную термограмму скоростей нагрева.A method for analyzing the results of active thermal non-destructive testing of products from polymer composite materials, including thermal imaging of the surface of the product under external stimulation, measuring the radiation intensity of the product in the infrared spectrum, obtaining an array of thermograms, characterized in that the thermograms are converted into numerical matrices whose elements are brightness values of each of the pixels, a three-dimensional numerical array is obtained by introducing the thermogram number as the third dimension, they use a robust estimation method based on calculating the median of all kinds of particular tilt angles, obtain a matrix of heating rates, and then generate an artificial thermogram of heating rates.
В результате активного теплового контроля изделий из ПКМ получают массив термограмм, разрешение которых соответствует разрешению матрицы тепловизора. Количество термограмм в массиве зависит от времени нагревания и частоты регистрации тепловизором. Пример термограмм в начале измерения и при нагреве приведен на фиг. 1.As a result of active thermal control of PCM products, an array of thermograms is obtained, the resolution of which corresponds to the resolution of the thermal imager matrix. The number of thermograms in the array depends on the heating time and the frequency of registration with the thermal imager. An example of thermograms at the beginning of measurement and during heating is shown in FIG. one.
На первом этапе анализа результатов термограммы преобразовывают в числовые матрицы, элементами которых являются значения яркости каждого из пикселей. Затем из полученных числовых матриц получают трехмерный числовой массив, вводя номер термограммы в качестве третьего измерения. На фиг. 2 представлена зависимость яркости двух случайно выбранных пикселей от времени нагревания образца.At the first stage of the analysis of the results, the thermograms are converted into numerical matrices, the elements of which are the brightness values of each of the pixels. Then, a three-dimensional numerical array is obtained from the obtained numerical matrices by entering the number of the thermogram as the third dimension. In FIG. Figure 2 shows the dependence of the brightness of two randomly selected pixels on the heating time of the sample.
Наклон касательной к графику после точки изгиба (фиг. 2) определяется скоростью нагрева соответствующего участка образца. Для дальнейшего преобразования применяют робастный метод оценки, основанный на вычислении медианы всевозможных частных углов наклона:The slope of the tangent to the graph after the bending point (Fig. 2) is determined by the heating rate of the corresponding portion of the sample. For further transformation, a robust estimation method is used, based on calculating the median of all kinds of particular tilt angles:
где yj, уi - значения яркости пикселя на термограммах с номерами i, j,where y j , y i are the pixel brightness values in the thermograms with numbers i, j,
xj, xi - порядковые номера термограмм i, j.x j , x i - serial numbers of thermograms i, j.
Такой подход избавляет от необходимости определять точку начала нагрева (точка изгиба). В результате применения алгоритма получают матрицу скоростей нагрева (углов наклона).This approach eliminates the need to determine the start point of heating (bending point). As a result of applying the algorithm, a matrix of heating rates (tilt angles) is obtained.
На последнем этапе полученная числовая матрица скоростей нагрева (углов наклона) визуализируется (по значениям матрицы генерируется искусственная термограмма) с использованием различных фильтров (числа градаций по яркости). Примеры такой визуализации приведены на фиг. 3.At the last stage, the obtained numerical matrix of heating rates (tilt angles) is visualized (an artificial thermogram is generated from the matrix values) using various filters (number of gradations in brightness). Examples of such visualization are shown in FIG. 3.
В результате применения описанного способа анализа существенно повышается температурный сигнал от дефектов, уменьшаются шумы, облегчается процесс поиска дефектных областей. Описанный способ имеет существенно меньшую трудоемкость, чем имеющиеся аналоги, и вследствие простоты алгоритма обладает большим быстродействием.As a result of applying the described analysis method, the temperature signal from defects is significantly increased, noise is reduced, and the process of searching for defective areas is facilitated. The described method has a significantly lower complexity than the existing analogues, and due to the simplicity of the algorithm has a high speed.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017110153A RU2649247C1 (en) | 2017-03-27 | 2017-03-27 | Method of the active thermal non-destructive control results analysis of articles from polymer composite materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017110153A RU2649247C1 (en) | 2017-03-27 | 2017-03-27 | Method of the active thermal non-destructive control results analysis of articles from polymer composite materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2649247C1 true RU2649247C1 (en) | 2018-03-30 |
Family
ID=61866927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017110153A RU2649247C1 (en) | 2017-03-27 | 2017-03-27 | Method of the active thermal non-destructive control results analysis of articles from polymer composite materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2649247C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1712852A1 (en) * | 1989-11-27 | 1992-02-15 | Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического института | Method of infra-red investigating of the presence of inner flaws |
| US20030137318A1 (en) * | 2002-01-23 | 2003-07-24 | Marian Enachescu | Methods and systems employing infrared thermography for defect detection and analysis |
| RU2420730C2 (en) * | 2009-07-09 | 2011-06-10 | Елена Вячеславовна Абрамова | Method for thermal control of heat-transfer resistance of multilayer structure in unsteady heat-transfer conditions |
| JP2014211340A (en) * | 2013-04-18 | 2014-11-13 | 株式会社ジェイテクト | Optical nondestructive inspection device and optical nondestructive inspection method |
| RU2578260C1 (en) * | 2014-12-24 | 2016-03-27 | Владимир Валентинович Липатников | Method for thermal nondestructive inspection of hidden defects of foamed insulating layer in articles with multilayer structure |
-
2017
- 2017-03-27 RU RU2017110153A patent/RU2649247C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1712852A1 (en) * | 1989-11-27 | 1992-02-15 | Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического института | Method of infra-red investigating of the presence of inner flaws |
| US20030137318A1 (en) * | 2002-01-23 | 2003-07-24 | Marian Enachescu | Methods and systems employing infrared thermography for defect detection and analysis |
| RU2420730C2 (en) * | 2009-07-09 | 2011-06-10 | Елена Вячеславовна Абрамова | Method for thermal control of heat-transfer resistance of multilayer structure in unsteady heat-transfer conditions |
| JP2014211340A (en) * | 2013-04-18 | 2014-11-13 | 株式会社ジェイテクト | Optical nondestructive inspection device and optical nondestructive inspection method |
| RU2578260C1 (en) * | 2014-12-24 | 2016-03-27 | Владимир Валентинович Липатников | Method for thermal nondestructive inspection of hidden defects of foamed insulating layer in articles with multilayer structure |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Вавилов В.П. и др. "Применение Фурье-анализа и метода анализа главных компонент для обработки данных динамического теплового контроля". Известия Томского политехнического университета, 2008 г., т. 312, номер 2, с. 279-285. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gong et al. | Investigation of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) sheet with subsurface defects inspection using thermal-wave radar imaging (TWRI) based on the multi-transform technique | |
| EP1258136B8 (en) | Method and system for reference-free thermographic detection of subsurface defects using compressed image data | |
| Kim et al. | Application of infrared lock-in thermography for the quantitative evaluation of bruises on pears | |
| US8465200B2 (en) | Method for implementing depth deconvolution algorithm for enhanced thermal tomography 3D imaging | |
| US20020172410A1 (en) | System for generating thermographic images using thermographic signal reconstruction | |
| WO2007145747A2 (en) | Advanced processing of active thermography signals | |
| Thatcher et al. | Low cost infrared thermography for automated crack monitoring in fatigue testing | |
| Marinetti et al. | Pulse phase thermography for defect detection and visualization | |
| Lu et al. | Development of a multispectral imaging prototype for real-time detection of apple fruit firmness | |
| Matarrese et al. | Comparison in the transient regime of four lock-in thermography algorithms by means of synthetic and experimental data on CFRP | |
| RU2649247C1 (en) | Method of the active thermal non-destructive control results analysis of articles from polymer composite materials | |
| Pareek et al. | Towards data driven failure analysis using infrared thermography | |
| Grinzato et al. | Methodology of processing experimental data in transient thermal nondestructive testing (NDT) | |
| Li et al. | Thickness measurement research using transmission step-heating thermography | |
| Milovanović et al. | Detecting defects in reinforced concrete using the method of infrared thermography | |
| WO2002089042A1 (en) | System for generating thermographic images using thermographic signal reconstruction | |
| Vrabie et al. | Active IR thermography processing based on higher order statistics for nondestructive evaluation | |
| Revel et al. | Defect detection in ceramic materials by quantitative infrared thermography | |
| CN111898314B (en) | Lake water parameter inspection method and device, electronic equipment and storage medium | |
| Klein et al. | Thermographic signal processing through correlation operators in pulsed thermography | |
| Freni et al. | Quantitative evaluation of eggs freshness using flash thermography | |
| Dinardo et al. | Automatic defect detection from thermographic non destructive testing | |
| Matarrese et al. | Comparison among four lock-in algorithms in transient regime on CFRP | |
| CN112098362B (en) | Cancellous bone in-vitro time assessment method and system based on near infrared spectrum characteristics | |
| Zöcke et al. | Reconstruction of the defect shape from lock-in thermography phase images |