本發(fā)明涉及紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種線掃描激勵(lì)連續(xù)大面積紅外熱成像檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

復(fù)合材料由于其優(yōu)異的性能應(yīng)用越來(lái)越廣泛，出現(xiàn)了許多大型的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，如飛機(jī)機(jī)翼、風(fēng)電葉片等，復(fù)合材料在減重、耐疲勞、可維護(hù)性方面大大優(yōu)于傳統(tǒng)的金屬材料，相應(yīng)地，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)缺陷損傷的可靠和快速檢測(cè)問(wèn)題越來(lái)越突出。如何對(duì)其進(jìn)行快速有效檢測(cè)是目前無(wú)損檢測(cè)面臨的重要課題。

紅外熱像檢測(cè)技術(shù)可以在很短的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)相對(duì)比較大的范圍，并且對(duì)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的缺陷進(jìn)行實(shí)時(shí)成像。與此同時(shí)，紅外熱像技術(shù)還可以通過(guò)選擇不同的激勵(lì)方式來(lái)檢測(cè)不同的材料。

主動(dòng)式紅外成像無(wú)損檢測(cè)技術(shù)結(jié)合了紅外成像、調(diào)制激勵(lì)、信號(hào)探測(cè)與處理等多方面的技術(shù)。作為主動(dòng)式紅外檢測(cè)，激勵(lì)方式對(duì)紅外熱像無(wú)損檢測(cè)技術(shù)具有關(guān)鍵作用，外部光學(xué)激勵(lì)、內(nèi)部超聲振動(dòng)及電磁感應(yīng)激勵(lì)是三種最主要的激勵(lì)方式。外部光學(xué)激勵(lì)如閃光燈、鹵素?zé)舻扔捎讷@取方便使用最廣泛；超聲振動(dòng)激勵(lì)通過(guò)外部振動(dòng)在缺陷處產(chǎn)生摩擦或彈性波轉(zhuǎn)換為熱量；電磁感應(yīng)激勵(lì)適用于導(dǎo)電體檢測(cè)，是一種“內(nèi)源”式激勵(lì)方法。另外在紅外熱像檢測(cè)中需要采用紅外熱像儀在檢測(cè)時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行序列熱圖像的采集，出現(xiàn)了三種以紅外序列熱圖像處理為基礎(chǔ)的處理方法，這三種方法提高了紅外熱像檢測(cè)的性能，并且都以序列圖像為處理對(duì)象，包含了對(duì)紅外熱像檢測(cè)中時(shí)間信息的分析。

紅外熱像激勵(lì)檢測(cè)方法一次檢測(cè)區(qū)域的大小主要取決于熱像儀成像視場(chǎng)與熱激勵(lì)區(qū)域大小。要完成對(duì)大型試件的檢測(cè)需分區(qū)域多次檢測(cè)，然后通過(guò)拼接融合獲得全試件檢測(cè)結(jié)果。線掃描激勵(lì)檢測(cè)通過(guò)被測(cè)對(duì)象與檢測(cè)設(shè)備間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可以連續(xù)一次完成全試件檢測(cè)，在大型試件的檢測(cè)中具有優(yōu)勢(shì)，但必須解決掃描移動(dòng)過(guò)程中序列熱圖像的采集問(wèn)題，否則將影響后續(xù)圖像信號(hào)處理及檢測(cè)結(jié)果分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提供了一種線掃描激勵(lì)連續(xù)大面積紅外熱成像檢測(cè)方法，滿足了對(duì)大型試件進(jìn)行快速全面檢測(cè)的需要，同時(shí)還可以同樣得到序列熱圖像的分析結(jié)果。

本發(fā)明包括以下步驟：

1)使紅外熱像儀與作為激勵(lì)源的激光線正對(duì)被掃描檢測(cè)區(qū)域，將被測(cè)對(duì)象安裝在機(jī)械臺(tái)架上，使被測(cè)對(duì)象處于紅外熱像儀的視場(chǎng)中，所述的激光線激勵(lì)源采用固態(tài)脈沖激光器作為行掃描激勵(lì)源，采用柱透鏡使其輸出變換成一字線激光束；

2)使激光線照射到被測(cè)對(duì)象上；

3)使被測(cè)對(duì)象按照設(shè)定的方向勻速運(yùn)動(dòng)，依次通過(guò)檢測(cè)區(qū)域；

4)采用紅外熱像儀以一定幀頻采集檢測(cè)時(shí)間段內(nèi)的一組原始熱圖像，此時(shí)被測(cè)對(duì)象與熱像儀相對(duì)運(yùn)動(dòng)；

5)通過(guò)對(duì)采集的原始熱圖像進(jìn)行處理，重構(gòu)時(shí)間序列熱圖。

步驟5)所述的序列熱圖重構(gòu)包括以下步驟：

1)在熱像儀獲取的激光掃描激勵(lì)序列熱圖像中，設(shè)激光中心線所在像素列位置為l，經(jīng)過(guò)熱衰減時(shí)間t后再選取一個(gè)重構(gòu)像素列l(wèi)₁；

2)選取每幅原始熱圖像中的第l₁像素列，將所有這些像素列拼接成為一幅圖像，該圖像表示試件被加熱后延遲時(shí)間t后的熱圖像，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)完整試件熱圖像的重構(gòu)，；

3)選取多個(gè)不同的重構(gòu)像素列l(wèi)₁，重構(gòu)出熱像信號(hào)衰減過(guò)程中不同時(shí)刻的完整熱圖像。其中，所述的l₁離l越近，則完整熱圖像對(duì)應(yīng)的熱衰減時(shí)刻就越靠前。

本發(fā)明有益效果在于：

1、通過(guò)序列熱圖像的重構(gòu)，與一般激勵(lì)下的主動(dòng)紅外熱像檢測(cè)一樣，可以獲得檢測(cè)時(shí)間段內(nèi)不同時(shí)間對(duì)應(yīng)的檢測(cè)熱圖，序列熱圖分析技術(shù)同樣有效。對(duì)超過(guò)熱像儀檢測(cè)視場(chǎng)的大型試件，也可以通過(guò)熱圖重構(gòu)直接得到全試件范圍的檢測(cè)結(jié)果熱圖，無(wú)需拼接。

2、通過(guò)對(duì)激勵(lì)檢測(cè)參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，如掃描移動(dòng)速度、采樣頻率、激勵(lì)強(qiáng)度等，可以控制檢測(cè)時(shí)間，達(dá)到最佳檢測(cè)效果。

3、線激勵(lì)源相比面激勵(lì)源激勵(lì)均勻性更好。

附圖說(shuō)明

圖1為檢測(cè)裝置示意圖。

圖2為時(shí)變序列信號(hào)。

圖3為序列熱圖重構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明包括以下步驟：

1)設(shè)置檢測(cè)裝置，如圖1所示，使紅外熱像儀與激光線正對(duì)被掃描區(qū)域，將被測(cè)對(duì)象安裝在機(jī)械臺(tái)架上，使被測(cè)對(duì)象處于紅外熱像儀的視場(chǎng)中，熱像儀采樣視場(chǎng)大?。篖(長(zhǎng))×H(寬)(單位：線)。所述的激光線采用固態(tài)脈沖激光器作為行掃描激勵(lì)源，采用柱透鏡使其輸出變換成一字線激光束。

2)使激光線照射到被測(cè)對(duì)像上。

3)使被測(cè)對(duì)象以一定速度(單位：n線/秒)移動(dòng)，從熱像儀成像區(qū)域左邊進(jìn)入，右邊出去，依次通過(guò)檢測(cè)區(qū)域，從而完成整個(gè)試件表面的掃描激勵(lì)與檢測(cè)成像。

4)采用紅外熱像儀以一定幀頻采集檢測(cè)時(shí)間段內(nèi)的一組原始熱圖像，如圖2所示，取熱像儀采樣時(shí)間間隔為T秒(采樣幀頻F＝1/T)，此時(shí)被測(cè)對(duì)象與熱像儀相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

5)通過(guò)對(duì)采集的原始熱圖像進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)序列熱圖的重構(gòu)。

步驟5)所述的序列熱圖重構(gòu)如圖3所示，包括以下步驟：

1)在熱像儀獲取的激光掃描原始圖像中，設(shè)激光中心線所在像素列位置為l，經(jīng)過(guò)熱衰減時(shí)間t后再選取一個(gè)重構(gòu)像素列l(wèi)₁；

2)選取采集的每幅圖像中的第l₁像素列，將所有這些像素列拼接成為一幅圖像，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)完整試件熱圖像的重構(gòu)，該圖像表示的是試件被加熱后延遲時(shí)間t后的熱圖像；

3)選取多個(gè)不同的重構(gòu)像素列l(wèi)₁，重構(gòu)出熱像信號(hào)衰減過(guò)程中試件不同時(shí)刻的完整熱圖像。其中，所述的l₁離l越近，則完整熱圖像對(duì)應(yīng)的熱衰減時(shí)刻就越靠前。

本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。