本技术涉及一种三维卷积数据增强技术,专门用于复合材料缺陷的红外热成像检测,属于工业缺陷检测技术领域。该技术通过以下步骤实现:首先,收集红外热成像缺陷图像数据;其次,对图像进行预处理;接着,应用三维卷积神经网络对数据进行增强,以提高缺陷检测的准确性和效率。
背景技术
随着材料科学的迅猛发展,复合材料在各个领域的应用日益普及。以碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)为例,其具有高比强度、高比模量、低密度、耐高温和抗腐蚀等优点,已广泛替代传统金属材料,应用于飞行器、汽车制造以及能源等领域。然而,复杂的结构使得CFRP在制造和使用过程中容易出现脱粘、孔隙、分层、疏松和夹杂等缺陷,这些缺陷显著降低了其剩余刚度和承载能力。因此,定期进行缺陷检测显得尤为重要。
目前,内部缺陷检测主要分为两类:破坏性检测和无损检测。破坏性检测通常仅能进行抽样检查,并可能导致产品的浪费。相比之下,无损检测因其不损伤被检材料、检测范围广泛且效率高,已被广泛应用。当前用于复合材料的无损检测方法包括超声检测、红外热成像、射线检测和涡流检测等。其中,红外热成像(Infrared Thermography,IRT)因其成本低、操作简单和适用范围广而受到广泛欢迎。
红外热成像是一种基于红外辐射原理的无损检测方法,通过扫描和记录被测表面的温度变化,分析被检测工件的表面及内部缺陷。根据是否需要外部热源激励,红外热成像可分为被动和主动红外热成像。由于复合材料通常不含内热源,故一般采用主动红外热成像技术进行缺陷检测。常见的热激励方式包括脉冲激励、卤素灯激励、超声激励和电磁激励,其中脉冲激励因其适用于大面积表面检测而广泛应用于工业检测。
尽管IRT技术具有众多优势,但所获取的热图像常常存在模糊和噪声较大的问题。此外,由于脉冲激励功率大、加热和冷却时间短,可能导致温度分布不均匀,从而使缺陷与背景信息的对比度不明显。因此,采用数据增强技术以减少图像中的不均匀背景和噪声,对提升红外热成像无损检测的有效性至关重要。
近年来,随着计算机技术和信息技术的发展,深度学习算法在目标识别、语音识别、图像分类等领域得到了广泛应用。然而,利用深度学习增强红外热成像缺陷信息的研究相对较少。
实现思路