[发明专利]一种融合超声和机器视觉技术的中空板式陶瓷膜缺陷的三维重建方法

说明书

一种融合超声和机器视觉技术的中空板式陶瓷膜缺陷的三维重建方法。本发明通过融合中空板式陶瓷膜内部缺陷三维重建数据和中空板式陶瓷膜表面缺陷三维重建数据实现中空板式陶瓷膜完整缺陷的三维重建，前者由超声检测技术采集，后者由机器视觉技术采集；采用证据理论分别计算由超声技术采集的中空板式陶瓷膜内部缺陷三维数据和基于机器视觉采集的中空板式陶瓷膜表面缺陷三维数据的权值，并对上述获得的权值设定闭值,以确定最终的缺陷边界并获取中空板式陶瓷膜完整缺陷的三维数据；对重新分配后的完整缺陷的三维数据进行基于约束的非刚性对齐，从而实现三维重构。本发明方法可以有效解决缺陷复杂各异、材料浪费的问题。

技术领域

本发明涉及一种融合超声和机器视觉技术的中空板式陶瓷膜缺陷的三维重建方法，属于机械工程和计算机工程技术领域。

背景技术

面对日益严峻的缺水形势, 向占地球水资源总储量96. 5%的大海要水是解决缺水问题的必由之路。在众多的海水淡化方法中, 反渗透海水淡化()技术具有占地少、建造周期短、操作简单、比投资小、无相变、能耗低和起动运行快等特点, 在海水淡化领域发展迅速。目前 预处理工艺可分为传统方法和膜法，膜法预处理工艺包括有机膜法和无机膜法。作为无机膜的一种, 中空板式陶瓷膜具有孔径分布窄、孔隙率高、分离层薄、过滤阻力小等优点，而且单位膜表面积处理量高、产水能力大，膜的化学性质稳定，可以在海水中长期稳定运行，更适用于海水淡化预处理。中空板式陶瓷膜是脆性材料，杨氏模量较高，即使微小的缺陷或轻度应变都会导致极大的机械应力。裂纹类缺、内部气孔、夹层等缺陷是陶瓷材料中经常出现的非完备现象。要准确地探知缺陷的形貌、位置、分布等性状特征，因此需要实现上述缺陷的快速检测与三维重建。针对中空板式陶瓷膜内部缺陷检测，传统的基于二维CT图像检测手段容易出现误判、漏判，超声技术用于三维空间的缺陷检测、识别和测量是今后的发展方向。针对中空板式陶瓷膜表面检测，在传统的管道内壁检测技术中，漏磁法和涡流法受于检测材料的限制不能使用，而超声波检测法检测精度太低。机器视觉检测技术作为发展前景最好的管道内壁检测方法，具有测量速度快，测量精度高，图像包含信息完整，容易实现自动连续检测，可满足生产线上的速度要求等诸多优点。由超声技术能够实现中空板式陶瓷膜深层缺陷的三维检测，基于机器视觉能够实现中空板式陶瓷膜表面缺陷的三维检测，基于非刚性对齐融合两者的检测数据，来准确地探知各种缺陷的形貌、位置、分布和大小等特征，并能构建相应的三维重建模型。根据缺陷的体积计算，估算中空板式陶瓷膜质量的分类，有效解决缺陷复杂各异、材料浪费的问题。