[发明专利]一种碳纤维复合材料制造缺陷分类、定量评估方法及系统

说明书

本发明公开了一种碳纤维复合材料制造缺陷分类、定量评估方法及系统，包括：以获取的人工缺陷碳纤维复合材料样板的超声检测信号为训练集，对缺陷分类模型进行训练；对待测碳纤维复合材料进行超声预扫描，确定缺陷位置；对缺陷位置进行二次超声扫描得到的待测超声检测信号采用训练后的缺陷分类模型进行分类，确定缺陷类型。对碳纤维复合材料进行综合性的缺陷类型识别和定量检测，以具有缺陷的样板的超声检测信号训练缺陷分类模型，以缺陷分类模型确定缺陷类别，基于缺陷类型识别的结果，有针对性地进行缺陷程度定量分析，将缺陷类型识别和缺陷定量分析结合起来，为碳纤维复合材料的缺陷程度评估提供更加准确可靠的依据。

技术领域

本发明涉及碳纤维复合材料无损检测技术领域，特别是涉及一种碳纤维复合材料制造缺陷分类、定量评估方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

碳纤维复合材料与传统材料相比具有比强度高、比刚度大、质量轻、可设计性强等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、轨道交通、船舶制造、风力发电等领域。随着这些行业的飞速发展，对检测要求越来越高，碳纤维复合材料由于其特殊的制造工艺，制造过程不稳定，在制作过程中不可避免地出现分层、夹杂、纤维断裂、孔洞等缺陷；另外，在使用过程中，外来物对工件的撞击也会造成缺陷损伤。缺陷对碳纤维复合材料的力学性能有很大的影响，如果不能及时准确地检测到缺陷，会引起结构问题，产生巨大的经济损失；同时，在碳纤维复合材料的检测过程中，缺陷的类型、大小和位置都是判定缺陷影响大小的因素，所以对缺陷类型的识别和缺陷大小位置的定量计算至关重要，是对结构件可靠性评估的前提。

超声波检测是对碳纤维复合材料进行质量检测的主要手段，目前，缺陷类型识别方法主要是以超声C扫描或超声B扫描图像为基础，结合聚类分析等算法和一些图像处理手段。但是，发明人发现，在超声C扫描或超声B扫描图像的生成过程中，丢失了原始超声信号中的信息，对缺陷类型判定的准确度较低；其次，闸门、增益等参数的设置对生成的图像有较大影响，缺陷识别方法重复性较差，在实际应用中有很大的局限性；同时，对缺陷类型的识别和缺陷大小位置的定量计算是相互关联的，从单方面对碳纤维复合材料性能进行的评估是不全面的，但现有的检测方法只针对其中一个方面，无法做到对不同类型的缺陷进行针对性的定量检测，缺少综合性的评估检测手段。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种碳纤维复合材料制造缺陷分类、定量评估方法及系统，对碳纤维复合材料进行综合性的缺陷类型识别和定量检测，以具有缺陷的样板的超声检测信号训练缺陷分类模型，以缺陷分类模型确定缺陷类别，基于缺陷类型识别的结果，有针对性地进行缺陷程度定量分析，将缺陷类型识别和缺陷定量分析结合起来，为碳纤维复合材料的制造缺陷程度评估提供更加准确可靠的依据。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种碳纤维复合材料制造缺陷分类方法，包括：

以获取的人工缺陷碳纤维复合材料样板的超声检测信号为训练集，对缺陷分类模型进行训练；

对待测碳纤维复合材料进行超声预扫描，确定制造缺陷位置；

对制造缺陷位置进行二次超声扫描得到的待测超声检测信号采用训练后的缺陷分类模型进行分类，得到制造缺陷类型。

第二方面，本发明提供一种碳纤维复合材料制造缺陷定量评估方法，包括：

基于第一方面所述的方法根据待测碳纤维复合材料的待测超声检测信号确定制造缺陷类型；

根据待测超声检测信号中缺陷回波幅值、缺陷回波延时时间和超声波声速，对待测碳纤维复合材料中已确定的制造缺陷类型的制造缺陷程度进行定量评估。

第三方面，本发明提供一种碳纤维复合材料制造缺陷分类系统，包括：