[发明专利]一种合金固件内部缺陷三维重建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种红外无损检测技术，具体地说是一种合金固件内部缺陷三维重建方法。

背景技术

红外无损检测技术是近年来无损检测领域发展迅速的一种新方法，该技术具有非接触、快速、直观、自动化测试等特点，在国外已经广泛应用在航空发动机叶片缺陷的检测中。它是对叶片进行加热后，叶片内部的缺陷改变叶片本身的热性能，会在缺陷处形成能量的堆积，导致叶片表面温度场的变化。通过图像处理技术对叶片表面的温度图谱进行处理分析，可以确定缺陷的位置，从而达到无损检测的目的。现在的检测结果大多是给出缺陷的位置，并不能显示出缺陷的三维图像，无法将缺陷的三维扩展过程进行模拟。

发明内容

针对现有技术中存在的红外无损检测不能显示出缺陷的三维图像，无法将缺陷的三维扩展过程进行模拟等不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种实现合金固件内部缺陷的三维重建、完成缺陷的三维模拟的合金固件内部缺陷三维重建方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明合金固件内部缺陷三维重建方法包括以下步骤：

利用无损检测设备生成红外图像；

在红外图像中，通过无损检测技术对合金固件内部的缺陷进行无损检测，确定缺陷的位置范围及颜色差异信息；

根据缺陷位置范围，结合传热学理论确定任意缺陷点的深度信息；

根据缺陷的位置范围及深度信息，通过可视化技术，完成三维重建，实现缺陷的三维模拟。

确定缺陷的位置范围包括：

在无损检测得到的每帧图像中，通过边缘提取算法确定每帧图像中异常点的范围；

在异常点的范围内，利用帧差法从图像背景中提取真正的缺陷位置。

所述根据缺陷位置范围，结合传热学理论确定任意缺陷点的深度信息包括：

把叶片看做无限厚的平板模型，根据一维热传导方程，利用图像颜色差异信息进行反推计算，得到缺陷点的深度信息。

通过可视化技术，完成三维重建包括：

将缺陷位置信息以及任意缺陷点的深度信息组合，形成代表缺陷点的三元组信息；

设定三元组信息的三维显示坐标空间；

将三元组信息在三维坐标空间进行标绘，得到缺陷三维重建图像。

或者，本发明合金固件内部缺陷三维重建方法包括以下步骤：

利用无损检测设备生成红外图像；

在红外图像中通过无损检测技术对合金固件内部的缺陷进行无损检测，确定缺陷的位置范围及颜色差异信息；

在红外图像中利用传热学理论对图像进行一维传热计算，确定任意缺陷点的深度信息；

根据缺陷的位置范围及深度信息，通过可视化技术，完成三维重建，实现缺陷的三维模拟。

确定缺陷的位置范围包括：

在无损检测得到的每帧图像中，通过边缘提取算法确定每帧图像中异常点的范围；

在异常点的范围内，利用帧差法从图像背景中提取真正的缺陷位置。

所述根据缺陷位置范围，结合传热学理论确定任意缺陷点的深度信息包括：

把叶片看做无限厚的平板模型，根据一维热传导方程，利用图像颜色差异信息进行反推计算，得到缺陷点的深度信息。

通过可视化技术，完成三维重建包括：

将缺陷位置信息以及任意缺陷点的深度信息组合，形成代表缺陷点的三元组信息；

设定三元组信息的三维显示坐标空间；

将三元组信息在三维坐标空间进行标绘，得到缺陷三维重建图像。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.内部缺陷的三维重建。本方法基于红外无损检测技术，同时结合传热学理论，可以将合金固件内部缺陷进行三维模拟，直观有效的呈现内部缺陷的三维影像，通过该方法可以探测到合金固件内部的缺陷情况，同时不损伤固件本身。

2.某些合金固件做为重大装备中的重要部件，其缺陷是装备失效的重要原因。通过三维重建技术，方便技术人员可以多方位、多层次的对固件内部缺陷的三维影像进行详细观察，可以辅助其对缺陷进行定性甚至定量分析，为固件的使用情况乃至寿命分析提供检测依据，因而具有极其重要的实际意义和研究价值。

附图说明

图1本发明合金固件内部缺陷三维重建方法学流程图(一)；

图2本发明合金固件内部缺陷三维重建方法学流程图(二)；

图3为本发明方法中的红外成像的二维图；

图4为本发明方法缺陷位置范围提取结果图；

图5为本发明方法一维传热模型图；