Способ анализа результатов активного теплового неразрушающего контроля изделий из полимерных композиционных материалов
METHOD OF THE ACTIVE THERMAL NON-DESTRUCTIVE CONTROL RESULTS ANALYSIS OF ARTICLES FROM POLYMER COMPOSITE MATERIALS

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий методом теплового контроля и может быть использовано для повышения надежности диагностики при ручном и автоматизированном активном тепловом контроле изделий из полимерных композиционных материалов.
Изобретение предназначено для обеспечения достоверной интерпретации результатов контроля, повышения температурного сигнала от дефекта и исключения ложных дефектных областей.
Для анализа результатов теплового контроля широко применяется преобразование массива полученных в ходе контроля термограмм в искусственную термограмму, на которой температурный сигнал дефекта максимален.
Известен способ активного одностороннего теплового контроля, основанный на нормализации последовательности термограмм, которая заключается в том, что все термограммы последовательности делят на опорную термограмму (одну из термограмм в начале нагрева), в которой присутствуют оптические помехи, но еще отсутствуют температурные аномалии от дефектов (В.П. Вавилов. Инфракрасная термография и тепловой контроль. - Москва, ИД «Спектр», 2009. С. 570). Недостатком данного метода является то, что в результате его применения температурный сигнал от дефекта на искусственной термограмме не возрастает, что затрудняет процесс расшифровки полученной термограммы.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является метод обработки результатов активного теплового контроля с применением анализа Фурье и метода главных компонент (Применение Фурье-анализа и метода анализа главных компонент для обработки данных динамического теплового контроля [В.П. Вавилов и др.] // Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. - 2008. - Т. 312, № 2: Математика и механика. Физика. Приложение: Неразрушающий контроль и диагностика. - С. 279-285). К недостаткам данного метода относятся высокая трудоемкость и невысокое быстродействие в силу сложности алгоритма обработки.
Задачей заявленного изобретения является упрощение процесса анализа результатов теплового контроля при сохранении достоверности выявления дефектов.
Задача решается следующим образом.
Способ анализа результатов активного теплового неразрушающего контроля изделий из полимерных композиционных материалов, включающий проведение тепловизионной съемки поверхности изделия под внешней стимуляцией, измерение интенсивности излучения изделия в инфракрасном спектре, получение массива термограмм, отличающийся тем, что термограммы преобразуют в числовые матрицы, элементами которых являются значения яркости каждого из пикселей, получают трехмерный числовой массив введением номера термограммы в качестве третьего измерения, применяют робастный метод оценки, основанный на вычислении медианы всевозможных частных углов наклона, получают матрицу скоростей нагрева, затем генерируют искусственную термограмму скоростей нагрева.
В результате активного теплового контроля изделий из ПКМ получают массив термограмм, разрешение которых соответствует разрешению матрицы тепловизора. Количество термограмм в массиве зависит от времени нагревания и частоты регистрации тепловизором. Пример термограмм в начале измерения и при нагреве приведен на фиг. 1.
На первом этапе анализа результатов термограммы преобразовывают в числовые матрицы, элементами которых являются значения яркости каждого из пикселей. Затем из полученных числовых матриц получают трехмерный числовой массив, вводя номер термограммы в качестве третьего измерения. На фиг. 2 представлена зависимость яркости двух случайно выбранных пикселей от времени нагревания образца.
Наклон касательной к графику после точки изгиба (фиг. 2) определяется скоростью нагрева соответствующего участка образца. Для дальнейшего преобразования применяют робастный метод оценки, основанный на вычислении медианы всевозможных частных углов наклона:
при i < j,
j
i
где y, у - значения яркости пикселя на термограммах с номерами i, j,
j
i
x, x - порядковые номера термограмм i, j.
Такой подход избавляет от необходимости определять точку начала нагрева (точка изгиба). В результате применения алгоритма получают матрицу скоростей нагрева (углов наклона).
На последнем этапе полученная числовая матрица скоростей нагрева (углов наклона) визуализируется (по значениям матрицы генерируется искусственная термограмма) с использованием различных фильтров (числа градаций по яркости). Примеры такой визуализации приведены на фиг. 3.
В результате применения описанного способа анализа существенно повышается температурный сигнал от дефектов, уменьшаются шумы, облегчается процесс поиска дефектных областей. Описанный способ имеет существенно меньшую трудоемкость, чем имеющиеся аналоги, и вследствие простоты алгоритма обладает большим быстродействием.