[发明专利]红外热像检测缺陷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种红外热像检测缺陷的方法。

背景技术

红外热像无损检测技术是随着热成像技术等的发展而逐渐成熟的一种无损检测新技术。红外热像检测是通过接收物体发出的红外辐射，采用红外热像仪将其以热图像的形式显示出来。当物体存在缺陷时，其导热特性与物体材料本身存在明显差异。在一定的热激励下，缺陷会影响热传导，导致表面温度分布异常，采用红外热像仪等传感装置测量被检构表面温度变化，再通过分析处理获得其内部缺陷的特征，完成检测判断。红外检测具有直观、实时、快速、无污染等优点，引起人们极大兴趣，但由于容易受到干扰、信噪比低，在热扩散等因素的影响下，其检测定量化水平不高。

层析重建是定量检测的终极目标，热像检测的层析重建与传统CT等层析重建不同，原因在于热波的传递与通常的波动不同，并且热量在传递过程中衰减严重，因此称为热层析。热层析重建主要可以分为两类：一是基于缺陷深度的重建方法；二是基于热波散射的重建方法。基于热波散射的重建一般采用点探测方式，获取不同角度的热波散射数据，经过扫描完成缺陷重建，检测速度慢，实际应用价值不大。

基于缺陷深度的重建方法，是在深度探测的基础上得到缺陷形状，并进而完成缺陷重建的。显然缺陷深度、大小检测质量对重建具有决定性意义。中国发明专利“红外热波检测层析图像的重建方法”(公开号CN1696674A)也对基于深度的红外检测层析重建方法进行研究，但仅给出了不同深度平底盲孔缺陷的平面层析图像，并没有给出层析重建的立体图像或其剖面图，且检测对象只是深度不同的缺陷，没有考虑缺陷大小的提取问题，而深度和大小是缺陷图像重建的两个方面。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种红外热像检测缺陷的方法，包括以下步骤：

步骤1，对被测试件进行热激励，并同时使用红外热像仪获取激励前、激励中及激励后一段时间内的被测试件的表面的时间序列检测热图像；

步骤2，对获得的所述时间序列检测热图像的升温阶段和降温阶段进行温度拟合；

步骤3，对所述时间序列检测热图像的平均温度求导取最大值，以确定检测中的激励开始时间点和结束时间点，为分析缺陷与时间的关系建立时间基准；

步骤4，对所述时间序列检测热图像的平均温度求二阶导数并取极值，以确定温差出现的精确时间；

步骤5，在激励结束后，对缺陷面积大小进行检测，将半最大对比度宽度法中的阈值系数确定在0.5至0.7之间；

步骤6，按照时间顺序，根据图像相同灰度值构建等值面，并采用投影方法获取缺陷三维重建结果。

较优选地，在所述步骤2中，对所述温度拟合采用多项式拟合。更优选地，所述多项式拟合采用4阶多项式。

较优选地，在所述步骤2中，对所述温度拟合采用指数拟合。更优选地，所述指数拟合采用6阶多项式。

较优选地，在所述步骤2中，所述采用多项式+指数拟合的分段拟合方法，即升温阶段采用多项式拟合，降温阶段采用指数拟合，以实现红外检测全程拟合处理。更优选地，所述多项式拟合采用3阶多项式，所述指数拟合采用4阶指数。

较优选地，在所述步骤5中，将半最大对比度宽度法中的阈值系数确定为0.632。

较优选地，在所述步骤6中，所述缺陷三维重建结果采用三维效果图。

本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点和有益效果:

本发明可以通过序列图像数据本身确定缺陷深度，不再需要一般方法中使用的外部时间同步控制器；全程拟合处理不仅适合于脉冲快速激励，而且可以应用于大厚度试件的长时间激励；横向根据热扩散衰减效应确定图像分割阈值提高了缺陷面积大小的提取精度，从而实现了高精度的缺陷投影重建。通过观察重建结果图可知，缺陷的内部结构已经形象、直观地显示出来，且比单纯的基于深度的重建方法质量更高，达到了缺陷定量化分析的目的，并对工程应用有一定的指导作用。

附图说明

图1是不同深度缺陷温差出现时间。

图2是不同拟合结果。

图3是激励开始、结束时间的确定。

图4是温度对比度时间变化拟合及其二阶导数曲线。

图5是缺陷半最大对比度宽度示意。

图6是不同时间(深度)缺陷热图像分割结果。

图7A是缺陷形状为三角形的试件的(i)缺陷形状、(ii)仅基于深度的重建结果效果图、(iii)基于本发明的深度与等值面缺陷重建结果效果图。