[发明专利]复合材料结构件损伤检测方法及系统

说明书

本发明涉及用于检测复合材料结构件损伤程度的检测系统，主要包括光源和照相等部分组成。

复合材料结构件在制造和使用中，常常会由于受到外界物体的冲击作用而引起损伤，这种损伤会影响复合材料的正常使用。所以，需要对正在使用中的复合材料进行经常性的、常规的损伤检测。目前，国内外用于复合材料结构件损伤检测的方法主要有四种：1、超声波检测法：是利用超声波对损伤区的特性不同进行检测。但由于该方法只能逐点测量，而且需要液体传播介质，因此尚处于研究阶段，未能用于实际的复合材料结构件的检测。2、声发射检测法：由于只能在材料损伤的一瞬间方能采集到信息，而且损伤部位难以确定，所以，不可能将其作为复合材料结构件实时检测的实用手段。3、x射线法：x光检测复合材料时，必须在损伤区的内部渗透增强剂，而且必须事先知道损伤部位。所以该方法对于实际仍然是不适用的。4、激光干涉法：对于检测物体和被检测物体有严格的隔振要求，事实上是很难达到的。而且，根本无法实现对大型的、实际的复合材料结构件的检测。

本发明的目的是提供一种实用的、可以实时测量的复合材料结构件的检测系统。该系统可以对全场实时地采集、记录复合材料结构件的损伤部位及损伤程度，以便能及时评价工程实际中的复合材料结构件的完好程度，为保证复合材料结构的安全提供可靠的依据。

本发明的技术思想是：利用一个小角度平行光源，照射复合材料的表面。该表面在小角度平行光源的照射下，起伏不平之处将呈现比较明显的灰度比，其特征在于：以图像处理系统3控制摄像机系统2，借助小角度平行光源1，将复合材料表面的起伏现状如实的拍摄下来;图像处理系统3根据复合材料的形状及特点，发出指令控制摄像机系统2对所检测的材料进行由上到下，由左到右的全场全方位的进行摄像，由摄像机系统拍摄的图像信号送入图像处理系统，处理系统根据所摄图像的灰度值，进行实时分析处理，可以掌握复合材料表面的损伤情况。

实现本发明的系统是由光源、图像处理系统和摄像机系统组成。图像处理系统3由视频放大器8、视频A/D转换器9、386计算机11、高分辨率监视器12、和I/O接口14组成，整个控制和处理过程是在386计算机的控制之下进行的。与386计算机相联的I/O接口将控制指令转送到摄像机系统。摄像机系统采集的图像信息由视频放大器接收，并对其进行放大整形后，由与其相联的视频A/D转换器变为数字信号，然后送入386计算机进行数据处理;处理后的数据被送入386机相联的高分辨率显示器，由显示器上可以观察到被测复合材料表面的损伤部位和程度。

摄像机系统2由摄像机4、云台5、控制单板机6和机械转动装置7组成。摄像机是用于拍摄的，它的运动由单板机控制。单板机通过I/O接口于计算机相联，并接收计算机发出的控制信息，它的输出电路联接云台和机械转动装置，同时还联接着小角度平行光源，控制其电源的电压。云台固定在机械转动装置上，摄像机固定在云台上。工作时，单板机控制云台和机械转动装置作上、下、左、右、前、后的移动，摄像机就可以作全方位的摄像。

为了保证图像的清晰度，以对比度自动调节器13分别联结386计算机11、高分辨率监视器12和I/O接口14。该对比度自动调节器13与监视器同时接收了处理后的数据，并对其监视器的接收起伏界限自动地调节图像的对比度。

录像机10分别与视频放大器8、386计算机11联结，将实时记录的复合材料表面的图像信息复制到录像带上，以作为事后分析所用。

为摄像提供的小角度平行光源的光线与被测复合材料切面的角度必须小于30度，而且最好固定在摄像机上。

附图说明：

图1：检测系统总方框图

图2：摄像机系统方框图

图3：图像处理系统方框图

1-小角度平行光源    2-摄像机系统    3-图象处理系统    4-摄像机    5-云台    6-控制单板机    7-机械转动装置    8-视频放大器    9-视频A/D转换器    10-录像机    11-386计算机    12-监视器    13-对比度自动调节器    14-I/O接口器

现结合实施例（附图）对本发明作进一步描述：