[发明专利]一种基于Faster R-CNN的多层金属点阵结构材料内部缺陷检测方法

说明书

本发明公开了一种基于Faster R‑CNN的多层金属点阵结构材料内部缺陷检测方法，结合卷积神经网络，通过工业CT对多层金属点阵结构材料样件进行扫描检测，得到样件内部结构的三维立体结构，截取点阵结构横向截面的二维灰度图像，对灰度图中大量的缺陷样本进行采样学习，用学习到的缺陷特征对灰度图中的缺陷进行识别定位。经过试验验证，对多层金属点阵结构材料内部缺陷检测的平均正确率达到99.5％。

技术领域

本发明涉及多层金属点阵结构材料内部缺陷检测技术领域，特别是一种基于Faster R-CNN的多层金属点阵结构材料内部缺陷检测方法。

背景技术

金属点阵结构材料由有序微结构呈周期排列而成，是一种新型结构-功能一体化的有序多孔材料，能够有效解决材料的轻量化问题。金属点阵结构材料具有超轻、高比强度、高比刚度、减震、耐冲击等结构特性和高效散热隔热、耐火、吸声、电磁波吸收等功能特性，因而广泛应用于航空航天、武器装备、交通运输、医疗、机械、建筑、化工等行业。

多层金属点阵结构材料在近年来得到了广泛的应用，传统的制造工艺已经不能满足其结构功能特性。不同于传统的金属的点阵结构制造技术，增材制造技术是通过自下而上对熔融材料进行逐层堆积粘合的一种制造方法，其设计和制造的自由度较大，能够有效解决复杂多层金属结构材料的制备问题，国内外对由增材制造技术制备的多层金属点阵结构材料展开了相关研究。Ushijima K等用选择性激光金属熔融技术制备了金属点阵结构，研究了不同激光功率和扫描速度对金属点阵结构力学性能造成的影响。Maskery I等研究了由选择性激光熔融技术制备Al-Si10-Mg材质金属点阵结构在准静态负载下的力学性能，验证了热处理对于改善点阵结构结构功能特性的有效性。Van H B等对用选择性激光熔融技术制备的Ti-6Al-4V材质金刚石晶胞结构点阵材料进行研究，分析了影响点阵材料疲劳寿命的因素并提出了改善材料疲劳寿命的方法。Mines R A W等使用选择性激光熔融技术将Ti-6Al-4V钛合金制成的体心立方(BCC)点阵结构同传统铝蜂窝的机械性能进行比较，结果表明前者在结构性能上更具优势。Maskery I等]研究了由增材制造(AM)工艺制成点阵结构的破碎行为、机械性能和能量吸收，在点阵结构两个正交方向施加压缩载荷并评估它们的机械各向异性。Liu Y J等分别对由电子束熔炼(EBM)和选择性激光熔化(SLM)制造的β型Ti-24Nb-4Zr-8Sn多孔结构进行分析，并对两种结构的微观结构，缺陷和力学行为的差异进行分析。Horn T J等用电子束熔化(EBM)技术将Ti-6Al-4V钛合金制造开孔点阵结构，并将其用于医疗类骨组织支架和低刚度植入物，对填充有不同尺寸和密度的菱形十二面体晶胞的棱柱棒进行四点弯曲测试。Taniguchi N等研究了不同孔径大小对由选择性激光熔化(SLM)制造的孔隙率恒定多孔钛植入物的影响，得出了合适的孔径尺寸。Bai L等提出了一种体心四方晶格结构，用选择性激光熔化(SLM)技术将Ti-6Al-4V钛合金制备优化的BCT结构和BCC参考结构的试验样品，并分别对其进行准静态单轴研所试验来验证理论分析结果。Liu F等]用选择性激光熔化(SLM)技术按照体积分数的不同制成多个多孔钛，并在压缩载荷下进行实验验证，确定变形和破坏机理。Warmuth F等提出了一种具有负泊松比的三维全增强多孔结构，用电子束熔化(EBM)技术将Ti-6Al-4V钛合金制成多孔金属点阵结构，并对其进行力学性能和变形行为的研究。