多联式方法对缺陷定量计算

多联式方法对缺陷定量计算

 
介绍

提出了一种改进的方法,它允许一个锁相热成像,以确定光激发的缺陷的深度和结构特点系列。透视图像,这是记录在一个相似的几何形状,服务与他们已知的成像几何作为参考。这些X射线数据,我们结合的图像处理方法的热成像Profilometriedaten的。基于显着的结构特点或人为的附加注册标志着深度解析热数据记录的X射线数据和使用仿射变换对齐。其结果是,我们创建了一个多模态的可视化,使得它可以测试对象中的缺陷的几何形状进行量化。

使用的测试方法

在所使用的测试方法是光激发锁相热成像与卤素灯作为外部热源和无线电复制。由于物理多样性的测量方法,包含的信息在不同的图像或不同的数据集。

1。1光学兴奋的锁相热成像

由一个调制时间激发辐射温度的调制是在样品表面上产生的。的边界处的表面,此热波反射,因此,非常适合在样品内的热特性的变化检测当前激励型。图1所示的示意图。从像素由傅立叶分析给出了热响应的幅值和相位。图像幅度依赖于激发辐射的吸收和发光强度分布。在相位图像中,这些影响不干扰。的相位角是依赖于热波的路径,其中一个可以得出结论有关的缺陷的深度。
红外摄像机

图1:光激发的热示意图
该方法特别适用于近表面缺陷,并允许即使最薄的层图。随着缺陷深度的增加,热响应是模糊的,它代表深层的缺陷和大尺度衰落。

1。2数字投影射线透视

当无线电复制图像采集由X射线放射装置。一种X射线锥形束衰减,因为它穿过试样和登记在平板检测器(参见图2)。在每个像素的强度信息的本质上取决于被照射物,其吸收能力。因此,一个获取信息从成交量的对象,所以它使一个很大的区别在什么位置相对辐射源,对象被添加。

图2:图中数字无线电副本
这种测试方法提供了已知的试样的几何形状,和通过被照射物的壁厚的灰度值编码的蛋白质上的倍率准确的信息。在下面的部分中更详细地讨论这壁厚测定。

2缺陷的深度和壁厚测定

在本节中,介绍了一种可能性来确定锁定在相位图像的深度位置的缺陷。另外,所示的方法作比较,它提供数字数据的投影射线透视照射壁厚。

2。1热成像缺陷深度位置的确定

光激发的锁相热成像缺陷的深度位置的确定是基于与校准的测量数据[5]从模型函数计算得到的数据的比较。校准是基于一个参考相位测量。它是用来补偿的结构的影响,并在实验室进行了使用与定义的属性的参考体。低地的重建是一个数字,个别测量(轮廓),根据热传导的分析模型,并通过初始的参数估计(看到素描图3)。从相的温度波场的计算模型函数:
 
校准的测量进行比较,以计算出的响应的模型函数,参数是多种多样的,直到所不同的是最小的。这些所谓的某些缺陷的深度位置,然后输出。

图3:热成像深度方向的流程图

2。2射线壁厚决心

数据从无线照射壁厚复制的计算是由在材料的X-射线的衰减。这是显示在图4中的平行光束的几何形状。

μ(X-Y)
I = I0·S-I

图4:无线电副本的平行光束几何光束衰减原理

对于最常见的锥形束几何结构中的一些几何校正是必要的,自照射壁厚X'y'的不对应于xy材料的厚度,可以看出,在图第五因此,要计算的聚焦检测器的距离FD的厚度,以及所需数量的像素的检测器#N的几何尺寸和实际的像素Δpx。对于衰减系数μ的计算中,无衰减的强度I0和中央束的材料厚度是必需的。

图5:在锥形束几何素描几何校正壁厚测定
3纤维复合材料试样的结果

据调查后盲孔碳纤维增强塑料(CFRP)的样品板。由于在这种情况下,对应于缺陷的深度的渗透壁厚,档案部的图像是可比的。在图6中,你可以看到后面的样品板(左)和(右)前面的照片。该样品板的总厚度为8毫米,孔的深度为1毫米至6毫米。从光滑的一面(正面)的光学激发的锁头在热成像图像。

照片CFRP板样品返回(左)和前(右)
对于光学激发的热成像锁频率:0.008赫兹,0.01赫兹,0.02赫兹,0.04赫兹,0.08赫兹,0.1赫兹,0.2赫兹,由上面描述的方法与从光滑的一面决定的后盲孔的深度。这些计算的结果示于图7(左)。相比较而言,在图7(右)介绍无线电副本为壁厚的计算结果。清楚地看到在无线电复制矩形的非金属夹杂物,有较高的碳纤维复合材料的吸收比。因此,其厚度大于在现实中,上面描述的方法确定,因为仅用于均质材料,是根据在没有减少的衰减材料。由于孔被放置在一侧,无论是热的图形的方法,以及radioscopically一定壁厚的深度确定剩余壁厚。因此,在这种特殊情况下,公司具有可比性。剩余壁厚在两个图像将已经非常相似,显然是在图8中的型材。

计算出的缺陷的深度图像从热成像(左),剩余壁厚计算从所述无线副本(右)
通过最大的孔(图8左)在型材断面上,可以清楚地看到的结果的一致性好。孔越小,更坏的结果提供了热成像深度方向(见图8,中,右)。会出现这种情况特别是在相关后壁孔的,因为一个明确的信号的相位锁定在孔只发生在较低的频率,以及信号的模糊。也会发生这种模糊的图像中计算出的深度,是在配置文件中的部分,尤其是在比较陡峭侧面钻孔射线透视看。

通过较低的三个行,通过与模板P1最大的孔(20毫米),P2轮廓型材(17毫米)的第二大和P3配置文件(13毫米)的中间排孔。

方法在这里特别的组合提供的可能的缺陷的深度位置从热成像总壁厚确定,即链接的无线电副本,在其低位置的两方面的缺陷,以及对他们的背面的纵深程度缺乏物质,以及它们的横向尺寸可以量化的。

4总结与展望

通过结合与热成像Profilometriedaten的X-射线数据是可能,量化测试对象中的缺陷的几何形状。从热成像缺陷的深度信息相关联的横向几何结构的信息和对绝对厚度的材料,这样的缺陷,可以准确测量。通过连接这些两维的方法,可以提高测试的主要的板状试样,其他的量化方法是难以进入或需要很长的测试。此外,这样的组合可以被用来确定模糊取决于深度位置中的温度记录,照相,因此热轮廓的几何校准。到目前为止,只有结合通过二维的方法进行了研究,,结合轮廓仪热成像计算机断层扫描数据和数据,以评估其对未来的机会和利益,这是一个有趣的挑战。

证书

[1] A.滑翔机,间谍C.伯杰,G.布斯“相位角热成像深度解决的缺陷的表征”:2008年QIRT诉讼,第435
[2] C.间谍滑翔机,伯杰,A. G.布斯,“数据融合锁相热成像相位图”:2008年QIRT诉讼,第483
[3] C. Zoecke,迈耶A.龙,R. RAM,W.阿诺德:“一种新方法的缺陷形状重建锁定相的theromography图像”:2008年QIRT诉讼,第507
[4] T.M. Buzug,计算机断层扫描,斯普林格,2004
[5] B. v.Stackelberg,S.棉铃虫,T.福克斯,U.哈斯勒:“深方向在光激发的热,”:热2009年学术讨论会论文集


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