数字图像处理在光学检测中的应用分析

《数字图像处理在光学检测中的应用分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、昆明理工大学硕士学位论文第一章绪论1．1无损检测技术的发展概况随着航空、航天和核工业等尖端技术的发展，一系列新材料、新结构及新工艺也随之雨后春笋般蓬勃发展起来，其中复合材料以其密度小、强度、刚度、弹性、耐高温高压和比强度比弹性模量高、以及稳定性、可设计性好等优点，被公认是宇航工业中火箭、导弹、卫星、宇宙飞船和航天飞机等的理想新材料【1J。近年来，复合材料己拓展到汽车、造船、化工、机械信息技术工程和生物工程等多种领域，而且，目前各类先进的复合材料正在逐渐取代传统的机体的结构材料和发动机的结构材料。随着复合材料及其构件的产生和发展，对复合材料的无损检测技术也应运而生。在二十世纪50年代，人们

2、为了发现随机分布在材料或制件中的缺陷以提高其使用可靠性，研发了无损检测技术(NDT-nondestructivetesting)，并使其得到蓬勃发展。近几十年来，国内外许多学者在复合材料的无损检测及无损评价等方面开展了一些卓有成效的工作，先后开发的应用于复合材料无损检测的技术有：超声技术(水浸或接触)、射线照射与射线照射仪(x射线与中子)、目视与光学(包括激光全息等)、表面浸透(着色和射线不透明液体)、热学(热图和热声)、电磁波(涡流和微波)、声发射(包括应力波)、计算机层析技术等。虽然各种无损检测技术琳琅满目，但由于复合材料的缺陷尤以脱粘和分层最为显著，也是影响产品质量的直接原因，因此

3、国内外应用较多的仍是针对叠层复合材料粘接界面质量检测的技术。如激光、红外、声发射技术、高能X射线计算机层析技术、超声技术等【21。1．激光无损检测激光全息是激光无损检测中最重要的和使用最多的一种方法。早在二十世纪60年代，英国和美国就开始了对该技术的研究，70年代初已广泛应用于航空航天部门，范围为金属与非金属蜂窝结构、叠层结构和复合材料的脱粘、分层、气孔等缺陷及蜂窝心损坏、冲击损伤的检测；涡轮叶片、固体药柱包覆层、航空轮胎、复合材料压力容器的粘接质量及其整体性的检测。对大型构件亦可采用这种方法，如用热加载法检测直径为2．7m的宇宙飞船天线；用大功率脉冲全息检测昆明理工大学硕士学位论支面积

4、为1．8m×6．6m的大型机翼叠层结构。国外还研究了几种补偿技术用来消除和减少连续输出干涉系统对隔振台的依赖，从而迅速地推动了这一技术的发展。全息无损检测在我国的应用始于1974年t2]，当时天津大学与南昌洪都机械厂合作．用He—Ne激光器研制了一台JD一2全息干涉检测仪，用于铝蜂窝夹层结构的检测。随后，航空航天系统开始了激光全息无损检测的热潮，并取得了重大进展。为把激光无损检测从实验室推向生产现场，国内～些学者还开展了散斑干涉测量技术的研究，并用电视代替照相系统，即所谓电子散斑干涉技术以及无须引入参考光的散斑错位干涉技术，进而形成一种新的激光检测技术一一剪切散斑干涉术。用计算机代替模拟

5、倩号处理器，则构成数字剪切散斑干涉计量术，该技术在复合材料的无损检测中起着举足轻重的作用。2．红外无损检测技木红外无损检测技术也是无损检测的一种重要方法。通过对样品进行热加载，应用红外技术检测样品表面温度场，温度场随时间变化的信息中包含了样品缺陷的信息。国外在二十世纪60年代开始了红外无损检测的应用研究【”，主要用于金属蜂窝结构与叠层结构，陶瓷、玻璃、塑料、橡胶、复合材料等非金属构件以及发动机喷管胶接质量的检测。60年代末，我国开始研究红外检测技术，当时主要用于检测两种金属胶接而成的核燃料棒的粘接质量和固体火箭发动机第一、二、三界面脱粘。80年代中期，我国广泛地开展了红外热像无损检测技术

6、研究，并把它用于固体推进剂药柱与包覆层粘接体的检测。90年代以后，国内对该技术进行了广泛的研究，并取得了极大进展【4’8】。红外无损检测可以大面积快速进行，适宜于现场操作，并且是非接触式的。但是由于缺陷深度对温度场最大温差及延迟时间都有影响，特别是对亚表面缺陷更加明显，因此随缺陷深度的增加，最大温差及延迟时间都要减小，所以红外检测技术对于缺陷深度的检测是有限的。3．声发射技术德国于二十世纪50年代初就开始了声发射技术的研究，60年代美国出现了声发射技术研究的高潮，而声发射技术的研究在我国始于70年代初期，并且主要着眼于应用。声发射技术的原理基于材料受外部因素作用产生弹性形变、断裂或相变等

7、内部结构变化，而内部结构变化导致能量产生和释放，从而导致发声。近年来国外进行了大量的声发射技术研究工作，加拿大学者【91为了检测碳／环氧复合材料，在材料内嵌入供该技术检测用的光导纤维传感器；比利时的Leuren[10】大学的学者分别对未经处理和己处理过的碳纤维进行了研究，发现在很多情况下用R昆明理工大学硕士学位论文声发射技术都能对纤维和基体之间的纤维断裂和层间剥离过程进行监测和辨别。然而该技术对气孔、脱粘等静态缺陷却无能为力。4．超