基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及渦流熱成像無損檢測領域，具體涉及一種基于三維溫度曲面相似性分 析的渦流熱成像缺陷識別方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 渦流熱成像檢測技術是渦流檢測技術和熱成像檢測技術的結合，其原理為：載有 高頻交流電的線圈靠近導體試件時，由于電磁感應現(xiàn)象，試件的表面或內(nèi)部會感應出渦流； 根據(jù)焦耳定律，部分渦流將轉化為焦耳熱；該熱量會在試件內(nèi)部進行傳播，由于缺陷的存 在，會導致試件表面的溫度分布不均勻；利用紅外記錄儀獲得試件表面的熱像圖，并進行分 析比較，就可以達到缺陷識別的目的。
[0003] 對試件的熱像圖進行分析從而識別缺陷，是渦流熱成像檢測技術的關鍵環(huán)節(jié)。實 際應用中的渦流熱成像檢測，多通過人工選擇特定時刻的熱像圖進行分析比較，從而實現(xiàn) 缺陷識別。此外，國內(nèi)外學者針對熱圖像的分析識別進行了大量研宄，提出了差分法、自參 考法、小波分析、閾值分割法基于統(tǒng)計分析的圖像重構等理論，但這些研宄大多注重于用特 定的算法來提高熱圖像的信噪比，并未給出熱像圖的自動分析識別方法。
[0004] 總而言之，現(xiàn)有的渦流熱成像檢測技術，主要存在以下不足：
[0005] (1)需要人工篩選熱像圖進行分析比較從而識別缺陷，隨著檢測次數(shù)增加，操作人 員勞動強度大；
[0006] (2)熱像圖的識別算法研宄還不成熟，尚未提出供機器自動運算從而識別缺陷的 方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提出了一種基于三維溫度曲面相似性分析 的渦流熱成像缺陷識別方法，可以自動識別渦流熱成像的缺陷。
[0008] 本發(fā)明所采用的技術方案是：
[0009] 提供一種基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法，包括以下步 驟：
[0010] 利用渦流加熱待檢測試件，并用紅外熱像儀記錄待測試件表面的溫度變化，獲得 其不同時刻的熱像圖；
[0011] 根據(jù)熱像圖的信息建立起待測試件的三維溫度曲面，然后計算三維溫度曲面上各 點的法向量，構成法向量矩陣；
[0012] 將待檢測試件的法向量矩陣與健康試件的法向量矩陣進行相似性分析，從而識別 待檢測試件中的缺陷。
[0013] 本發(fā)明的基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法中，三維溫度 曲面的坐標系，是以熱像圖角點為原點、以熱像圖長度與寬度方向為xy軸、以溫度為z軸建 立的。
[0014] 本發(fā)明的基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法中，三維溫度 曲面，是在已知坐標的各離散像素點的基礎上，通過計算機軟件進行插值、擬合得到的。
[0015] 本發(fā)明的基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法中，三維溫度 曲面上各點的法向量，指的是各像素中心點的法向量。
[0016] 本發(fā)明的基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法中，進行兩個 三維溫度曲面的相似性分析時，在法向量矩陣的基礎上，定義兩曲面的夾角矩陣。
[0017] 本發(fā)明的基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法中，進行兩個 三維溫度曲面的相似性分析時，在夾角矩陣的基礎上，定義兩曲面的判別矩陣，通過對判別 矩陣的分析，獲得待測試件中缺陷的位置信息。
[0018] 本發(fā)明的基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法中，進行兩個 三維溫度曲面的相似性分析時，利用兩曲面的判別矩陣定義曲面相似性系數(shù)，根據(jù)相似性 系數(shù)識別待測試件中是否含有缺陷。
[0019] 本發(fā)明的基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法中，通過分析 待檢測試件與健康試件的三維溫度曲面相似性系數(shù)隨時間的變化規(guī)律，獲得待測試件中缺 陷的深度信息。
[0020] 本發(fā)明還提供了一種基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別系統(tǒng)， 包括：
[0021] 熱像圖獲取模塊，用于利用渦流加熱待檢測試件，并用紅外熱像儀記錄待測試件 表面的溫度變化，獲得其不同時刻的熱像圖；
[0022] 法向量矩陣計算模塊，用于根據(jù)熱像圖的信息建立起待測試件的三維溫度曲面， 然后計算三維溫度曲面上各點的法向量，構成法向量矩陣；
[0023] 相似性分析模塊，用于將待檢測試件的法向量矩陣與健康試件的法向量矩陣進行 相似性分析，從而識別待檢測試件中的缺陷。
[0024] 本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，所述相似性分析模塊具體用于：在進行兩個三維溫度曲面 的相似性分析時，在法向量矩陣的基礎上，定義兩曲面的夾角矩陣，并在夾角矩陣的基礎 上，定義兩曲面的判別矩陣，通過對判別矩陣的分析，獲得待測試件中缺陷的位置信息。
[0025] 相比于現(xiàn)有的渦流熱成像檢測技術，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明用渦流加熱方 式激勵被檢測試件，并利用紅外熱像儀記錄試件表面的溫度變化，獲得試件表面的熱像圖， 根據(jù)熱像圖利用軟件擬合成三維溫度曲面；計算各像素點對應的曲面微元的法向量，構成 熱像圖所對應三維溫度曲面的法向量矩陣；將待檢測試件的法向量矩陣與提前獲得的健 康試件的法向量矩陣進行相似性分析，得出待檢測試件是否有缺陷的結論，從而實現(xiàn)利用 計算機軟件的自動熱圖像識別，輕了檢測過程中工人的勞動量，提高了檢測效率。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明實施例的流程圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明另一實施例的流程圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明實施例的建立三維溫度曲面示意圖；
[0029]圖4為本發(fā)明實施例的相似性系數(shù)-時間圖像。
【具體實施方式】
[0030] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容與技術方案更加清楚明白，以下結合附圖，對本發(fā)明做進一 步詳細說明。
[0031] 本發(fā)明實施例的基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法，如圖 1所示，包括以下步驟：
[0032] S1、利用渦流加熱待檢測試件，并用紅外熱像儀記錄待測試件表面的溫度變化，獲 得其不同時刻的熱像圖；
[0033] S2、根據(jù)熱像圖的信息建立起待測試件的三維溫度曲面，然后計算三維溫度曲面 上各點的法向量，構成法向量矩陣；
[0034]