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基于LabVIEW的红外热波图像缺陷检测系统设计

谭丹 张志杰 王禄祥 尹武良

谭丹, 张志杰, 王禄祥, 尹武良. 基于LabVIEW的红外热波图像缺陷检测系统设计[J]. 红外技术, 2024, 46(4): 483-490.
引用本文: 谭丹, 张志杰, 王禄祥, 尹武良. 基于LabVIEW的红外热波图像缺陷检测系统设计[J]. 红外技术, 2024, 46(4): 483-490.
TAN Dan, ZHANG Zhijie, WANG Luxiang, YIN Wuliang. Design of Infrared Thermal Wave Image Defect Detection System Based on LabVIEW[J]. Infrared Technology , 2024, 46(4): 483-490.
Citation: TAN Dan, ZHANG Zhijie, WANG Luxiang, YIN Wuliang. Design of Infrared Thermal Wave Image Defect Detection System Based on LabVIEW[J]. Infrared Technology , 2024, 46(4): 483-490.

基于LabVIEW的红外热波图像缺陷检测系统设计

详细信息
    作者简介:

    谭丹(1997-),女,四川南江人,硕士研究生,主要从事红外热成像缺陷检测、图像处理方面的研究。E-mail:tandan97319@163.com

    通讯作者:

    张志杰(1965-),男,山西五台人,教授,博士生导师,主要从事动态测试理论与信号处理、动态误差及不确定度等方面的研究。E-mail:zhangzhijie@nuc.edu.cn

  • 中图分类号: TP274

Design of Infrared Thermal Wave Image Defect Detection System Based on LabVIEW

  • 摘要: 碳纤维增强复合材料大量应用于航空领域,对其质量提出了更高的要求。但是传统人工检测方法工作强度高、效率低。为了提高碳纤维复合材料的缺陷检测效率,本文基于LabVIEW软件开发平台设计CFRP(carbon fiber reinforced plastics)缺陷检测系统,提取缺陷边缘并进行数量统计。本研究采用主动式红外热成像无损检测技术,通过红外热像仪获取激光扫描的损伤试样表面热图像。针对红外图像对比度及均匀性差的特点,使用HSL(hue, saturation, luminance)进行颜色平面提取,灰度变换,选用适用于处理光照分布不均匀图像的Niback局部阈值分割处理算法进行感兴趣区域图像阈值分割处理。最后通过形态学处理增强图像并实现缺陷特征提取和缺陷数量统计。本文通过搭建红外热成像缺陷检测实验平台完成红外热波缺陷图像的采集、处理,设计软件平台及用户界面以实现缺陷特征的提取。相比于人工检测,该系统的设计极大地减少了检测用时,有助于实现缺陷检测的自动化。
  • 图  1  层压板缺陷试样

    Figure  1.  Laminate defect sample

    图  2  红外热成像缺陷检测系统组成示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of infrared thermal imaging defect detection system

    图  3  扫描样板示意图

    Figure  3.  Schematic diagram of scanning template

    图  4  直径为3 mm的圆形平底孔缺陷热序列

    Figure  4.  Defect heat sequence of circular flat bottom hole with diameter of 3 mm

    图  5  圆形及矩形平底孔缺陷的平面热图像

    Figure  5.  Plane thermal images of circular and rectangular flat bottom hole defects

    图  6  软件设计流程图

    Figure  6.  Software design flow chart

    图  7  HSL三分量图像

    Figure  7.  HSL three-component image

    图  8  灰度变换结果

    Figure  8.  Gray transformation results

    图  9  灰度变换前后图像直方图

    Figure  9.  Image histogram before and after gray transformation

    图  10  阈值分割前面板

    Figure  10.  Front panel of threshold segmentation

    图  11  形态学处理增强子系统用户界面

    Figure  11.  User interface of morphological processing enhancement subsystem

    图  12  0°矩形平底孔缺陷形态学增强过程:(a) 二值图;(b) 自动中值;(c) 去除边界;(d) 过滤颗粒;(e) 孔洞填充;(f) 标记颗粒;(g) 缺陷可视化

    Figure  12.  Morphological enhancement process of 0° rectangular flat bottom hole: (a) Binary graph; (b) Automatic median; (c) Boundary removal; (d) Filter particle; (e) Hole filling; (e) Label particle; (f) Defect visualization

    图  13  红外图像缺陷检测结果前面板

    Figure  13.  Infrared image defect detection results front panel

    图  14  缺陷边界提取结果:(a) 3mm圆形;(b) 5 mm圆形;(c) 0°矩形;(d) 90°矩形

    Figure  14.  Defect boundary extraction results: (a) 3 mm circle; (b) 5 mm circle; (c) 0° rectangle; (d) 90° rectangle

    表  1  圆形缺陷几何尺寸

    Table  1.   Circular defect geometry

    No. Diameter D/mm Depth H/mm
    #1 3 0.5
    #2 3 1.0
    #3 3 1.5
    #4 3 2.0
    #5 5 0.5
    #6 5 1.0
    #7 5 1.5
    #8 5 2.0
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    表  2  矩形缺陷几何尺寸及方位

    Table  2.   Rectangular defect geometry and orientation

    No. Length L/mm Width W/mm Depth H/mm 长轴
    方向
    #9 10 1 0.5
    #10 10 1 1.0
    #11 10 1 1.5
    #12 10 1 2.0
    #13 10 1 0.5 90°
    #14 10 1 1.0 90°
    #15 10 1 1.5 90°
    #16 10 1 2.0 90°
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-04-12
  • 修回日期:  2023-05-23
  • 刊出日期:  2024-04-20

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