基于YOLO v5的带涂层钢结构亚表面缺陷脉冲涡流热成像智能检测

带涂层钢结构亚表面缺陷的存在例如腐蚀、钢基体裂纹及涂层脱粘等,会对整体结构的性能产生影响,并加速涂层系统退化过程。因此,提出一种基于YOLO v5的带涂层钢结构亚表面缺陷脉冲涡流热成像智能检测方法。这一方法可以在不移除涂层的情况下自动检测带涂层钢结构亚表面缺陷,具有重要的工程应用价值。通过所提方法,在保留涂层的情况下,对带涂层钢结构中的腐蚀、裂纹、脱粘等亚表面缺陷进行智能检测。检测结果表明,本文所提方法能够精确地识别和分类带涂层钢结构的4种亚表面缺陷类型:钢基体裂纹、脱粘、严重质量损失(如腐蚀凹坑、腐蚀磨损)以及轻微质量损失(如腐蚀薄层)。4种缺陷类型的检测精度分别高达96%、97%、95%和93%,同时满足实时性检测需求。

桥梁钢管混凝土脱空脉冲涡流热成像检测试验研究

阐述脉冲涡流钢体热成像技术原理,制作试件,对基于该原理的钢管混凝土脱空脉冲涡流热成像检测技术开展试验分析,在试验检测数据的基础上,对脉冲涡流加热影响下的脱空钢管混凝土试件的温度分布、温度时变曲线变化等开展检测试验分析,结果表明,钢管混凝土存在脱空与非脱空状态的温度反应差异明显,内部是否存在脱空病害其表面温度差值较大,完全可以利于这一特性开展钢管混凝土脱空脉冲涡流热成像检测试验分析。

脉冲涡流热成像裂纹检测机理仿真分析

脉冲涡流热成像技术由于在导电材料缺陷检测中的优势而成为无损检测的热点。本文运用电磁感应原理及热传导理论,建立感应加热数学模型,利用有限元法分析电磁激励热成像检测缺陷的机理。利用COMSOL有限元软件建模分析了导磁材料和非导磁材料中两种基本裂纹slot和notch附近涡流场和温度场的分布情况,通过分析裂纹附近涡流密度大小和温度场的变化曲线,指出检测导磁和非导磁材料裂纹的最佳观测时间以及温度响应,为下一步的裂纹定量检测提供理论指导。

面向脉冲涡流热成像的激励电源特性研究

激励电源性能直接影响脉冲涡流热成像的信号特性提取、检测灵敏度和缺陷检出率,针对常规水冷铜管式感应加热电源存在电磁耦合效率低、加热均匀性差等问题,提出了一种含U型磁轭探头的新型脉冲激励电源。基于脉冲涡流热成像检测理论和电磁热耦合方程,提出了一种将激励线圈缠绕在U型磁轭上的探头结构,进一步分析了加热时间对试样裂纹区域温度场的影响;给出了脉冲激励电源整体系统方案,通过对电压源型全桥逆变电路换流过程进行分析,为合理设置IGBT开通、关断控制信号提供参考;为实现快速搜索负载谐振频率并实时跟踪谐振频率,提出了一种改进型全数字定角频率跟踪技术,并详细阐述了该技术的实现过程;对研制的脉冲激励电源性能进行测试以验证理论分析的正确性,并将其应用于脉冲涡流热成像金属表面裂纹的检测。

脉冲涡流热成像的自适应异常提取算法

脉冲涡流热成像通过检测试样表面温度场异常来进行缺陷检测。试样的表面不平整带来的非相关显示,使得缺陷引起的温度异常很难被检测出来。本文提出了自适应异常提取算法,该算法使用基于局部信息模糊C均值聚类图像分割将非相关显示的干扰区域分割开来,然后采用自适应模板对各个分割区域内的像素进行预测。该算法能够用于原始热图像和其他检测算法得到结果图的异常提取。以表面不平整的焊缝裂纹试样为对象来验证算法的有效性,并进行信噪比评价。结果表明该算法能够很好地抑制非相关显示,同时激励不均匀性的干扰也得到较好的消除,缺陷的异常信息被很好地提取出来。

基于脉冲涡流热成像的金属结构焊缝表面裂纹识别方法

针对利用脉冲涡流热成像技术检测金属结构焊缝表面裂纹时,受焊缝区域物理属性以及焊缝表面状态等因素的影响,红外图像中裂纹区域特征信号复杂,缺乏有效的焊缝裂纹识别方法的问题,研究了基于三维温度曲面相似性的裂纹识别方法,提出了裂纹评价指标,并进行了验证。结果表明该方法不仅能有效识别焊缝表面裂纹并对其进行定量分析,而且摆脱了对先验信息的需求,降低了检测成本和复杂度,具有较高的工程应用价值。

脉冲涡流热成像图像的BEMD提升小波阈值去噪

在脉冲涡流热成像检测中,有效抑制红外热图的噪声是最终提取特征量识别缺陷的关键环节之一。将提升小波阈值去噪的思想运用到二维经验模态分解(BEMD)中,提出了一种基于BEMD的提升小波阈值去噪方法。针对传统软、硬阈值法的局限性,引入包括带有可变因子的隶属函数的模糊阈值处理方法。将该方法运用于脉冲涡流热成像信号的实际消噪处理,实验结果表明,该方法与小波阈值去噪相比,去噪效果更明显,图像的细节特征更清晰。

钢板局部腐蚀的脉冲涡流热成像定量检测

钢铁腐蚀是威胁工业安全生产的重要原因之一,脉冲涡流热成像缺陷检测技术可以对钢板表面腐蚀进行检测和评估。结合数值模拟和实际腐蚀检测试验,对利用脉冲涡流热成像检测腐蚀缺陷的特点进行了分析,并提取了温度上升较大的高温区宽度和温度最大值为特征量描述腐蚀的宽度和深度。将试件表面沿线圈方向的温度轮廓作为LSSVM的输入,腐蚀的二维轮廓作为输出,由试验测量数据和有限元仿真计算得到的仿真数据组建样本库。建立了由缺陷的温度场信号到缺陷轮廓图像的映射关系,实现了腐蚀缺陷的二维轮廓重构。

平行激励下脉冲涡流热成像响应规律的研究

为探索脉冲涡流热成像技术中涡流与裂纹平行时的响应规律并分析致热机理,运用有限元仿真软件分析了具有贯穿裂纹缺陷的铁磁、非铁磁材料平行激励时的温度分布;运用MATLAB软件提取仿真及实验数据定量分析磁通密度、电流密度、温度等参数并探究了导致铁磁、非铁磁材料温度分布差异的原因;提出铁磁材料除尖端效应外,裂纹内表面趋肤效应导致裂纹边缘温度升高,非铁磁材料裂纹内表面趋肤效应和裂纹边缘涡流密度增大共同作用导致裂纹边缘温度升高。运用高周波电感应加热器进行了实验验证。实验结果与仿真分析存在较好的一致性。研究成果揭示了非铁磁材料平行激励下的温度响应规律,为工程应用中可能的各方向裂纹定性分析和定量表征奠定基础。

脉冲涡流热成像检测金属缺陷的激励参数研究

针对脉冲涡流热成像检测中激励参数选择难的问题,提出了一种激励参数优化选择方法。利用COMSOL4.4仿真软件建立金属铝材料裂纹缺陷检测的脉冲涡流热成像仿真模型,研究提离高度、激励频率、渗透深度、激励电流、加热时间等激励参数下裂纹缺陷的脉冲涡流热特性,分析不同激励参数脉冲涡流作用下的裂纹缺陷周边温度场分布与变化规律,给出相应的最优激励参数。实验结果表明,实验仿真结果与理论分析一致,可为检测系统设计提供参考。

基于磁轭结构的脉冲涡流热成像激励效果比较

针对目前脉冲涡流感应热成像无损检测中激励线圈加热不均匀、受提离影响大的问题,将导线缠绕在磁轭装置上加载电流,分析其激励效果。为确定线圈缠绕位置对激励效果的影响,比较了不同装置激励时裂纹两端和底部的涡流分布及温度分布。结果表明,引入磁轭装置后系统的能量传递效率得到很大提高,同时激励的不均匀性减弱。激励线圈均匀分布在磁轭装置横梁及两极靴时激励效果最好。利用最优激励模型对不同方向的裂纹进行检测,结果表明,铁磁材料表面各个方向角的裂纹都可以被检测到,非铁磁材料方向角较小的裂纹不能被检测到。根据试件表面最高温度随裂纹方向角增大而线性增加的特点可以识别裂纹的方向角。

不锈钢覆面焊缝脉冲涡流热成像检测技术研究

不锈钢覆面广泛应用于核电站各种高放射性水池、高放射性工具存放间、核燃料转运通道,是隔离和阻挡放射性的第一道重要屏障。国内外核电站不锈钢覆面泄漏失效时有发生,查漏修复技术难度高,代价高昂。众多案例表明泄漏事故大多直接或间接与建造期间焊接原始缺陷相关。受钢覆面结构限制和渗透、目视、真空罩气泡法等常规无损检测方法本身的局限,大量焊缝内部缺陷无法有效检出,成为覆面泄漏失效的敏感部位。本文介绍了开展不锈钢覆面焊缝脉冲涡流检测技术研究的相关工作,研究表明该技术具有缺陷直观可测,干扰因素小,检测效率高等优点,解决了不锈钢覆面焊缝内部缺陷无法有效检出的问题,可用于建安阶段不锈钢覆面焊缝的焊接质量控制。

基于脉冲涡流热成像钢材表面裂纹检测效果分析

基于脉冲涡流热成像检测技术原理设计开发检测平台,以截面125 mm×125 mm,壁厚5 mm的Q345D方矩管为试验材料,在其表面机加工不同深度和角度的矩形凹槽作为裂纹。裂纹区域和无裂纹区域的温差大小直接决定检测效果的优劣,以被检材料传送速度、感应加热功率和线圈提离为3个因素做正交试验,带有裂纹的方矩管在匀速动态状态下被检测,通过对每组试验不同深度裂纹和无裂纹区域的温差数据分析,得到各因素对检测效果的影响趋势和程度。最后通过试验判定感应加热对不同角度裂纹检测效果的影响。结果表明:加热功率和线圈提离对裂纹检测效果影响显著,传送速度影响较小;裂纹自身深度和角度对检测效果有很大影响,深度越大,越容易检测;裂纹与涡流之间的角度越大,检测效果越好。

便携式脉冲涡流热成像电源系统设计

为实现脉冲涡流热成像技术应用于现场检测,针对锂电池单独供电存在功率低、电压小等问题,设计了一种基于“锂电池+超级电容”复合电源技术的便携式电源系统方案。通过超级电容的充放电实现功率变换,采用DC/DC变换器实现电压转换,实现锂电池的高效利用。首先分析了脉冲涡流热成像电源需求,介绍了电源拓扑结构并搭建了便携式电源系统,之后详细分析了系统开关控制策略,最后对其性能进行测试并通过裂纹检测实验验证了便携式电源的实用性。结果表明:该便携式电源系统额定功率可达1.5 kW,重量在10 kg以内,满足脉冲涡流热成像对便携式电源的初步需求。

螺纹结构对脉冲涡流热成像检测效果的影响

脉冲涡流热成像是一种相比渗透和磁粉方法更环保的金属表面裂纹无损检测技术,其检测效果与测试对象表面形状密切相关。现有研究仅关注平面和规则圆柱,缺少对更复杂形状零部件检测规律的分析。以螺杆为对象,采用COMSOL软件建立电磁激励螺杆模型,分析轴向和周向磁化方法下试样表面温升和焦耳热分布的规律,并与螺杆试样温升分布规律进行对比验证。结果显示:在轴向磁化时,漏磁等效应导致螺纹牙底裂纹检测灵敏度低;而在周向磁化时,螺纹牙底处周长减小使该处涡流截面积减小,该处裂纹检测灵敏度反而提高。热扩散和边缘热聚集效应会导致螺纹边缘处温度显著偏高并干扰裂纹显示,需与无裂纹参考图像相减对裂纹进行识别。该研究结果可作为复杂形状零部件脉冲涡流热成像检测系统设计过程的理论参考。

基于脉冲涡流热成像的表面缺陷实验研究

针对碳纤维增强复合材料、铁磁性材料、非铁磁性材料,采用脉冲涡流热成像技术对其表面裂纹进行了实验研究,由于红外热像仪采集到的红外热图像边缘信息模糊以及提取的信息不完整,提出了一种Sobel算子的优化算法,研究发现改进后的算法能够有效提高对裂纹缺陷的边缘识别能力,实现对裂纹缺陷的定性分析。研究了不同材料缺陷深度的温度分布规律以及涡流加热方式,并分析了感应加热后不同裂纹深度与温度响应曲线的关系,为裂纹缺陷的定量分析提供了理论依据。

基于脉冲涡流热成像的铁磁性构件缺陷检测

针对铁磁性构件损伤探测问题,提出了二维大津法(Ostu)与多尺度形态学梯度边缘检测相结合的方法,该方法基于脉冲涡流热成像的缺陷无损检测技术,处理分析红外图像,得到缺陷边缘特征,用于监测铁磁性构件的健康状态。首先利用脉冲涡流热成像装置对铁磁性构件加热,并使用红外热像仪摄取红外图像;然后利用二维Ostu算法对获得的红外图像进行分割,得到二值缺陷区域,并对其进行连通性计算,从而得到涡流线圈内缺陷区域,提取裂纹缺陷;最后对所得裂纹缺陷进行多尺度形态学梯度边缘检测,并运用物象关系,测量缺陷几何尺寸。构件缺陷试验证明该方法对缺陷边缘检测效果良好,实现了铁磁性构件缺陷的无损检测。

脉冲涡流热成像缺陷检测技术优化研究现状

脉冲涡流热成像缺陷检测技术是一种重要的无损检测手段,其在复杂形状的缺陷检测中具有优势而备受关注。对脉冲涡流热成像检测优化目的在于寻找合适的激励手段,提高缺陷的检测能力。对脉冲涡流热成像检测技术进行优化的手段主要三种,在结合工程应用实际的基础上,介绍了目前国内外三种检测优化手段的研究进展。为了提高缺陷检测的能力,需要对激励线圈和参数进行优化设计。

钢轨裂纹深度对脉冲涡流热成像的影响

我国高铁的快速发展对钢轨裂纹的巡检提出了越来越高的要求,基于电、磁、热等多物理场耦合的脉冲涡流热成像(ECPT)技术,可实现对钢轨表面裂纹的非接触、快速检测,对保障高铁安全运行意义重大。相对于表面裂纹长度和宽度,裂纹侵彻深度和侵入角度更加隐蔽,也更加难以检出和区分。本文通过电磁感应加热有限元仿真和钢轨表面人工裂纹检测实验,对比研究了垂直裂纹侵彻深度和斜裂纹侵入角度对钢轨表面热分布的影响,及其红外成像的区别。研究表明垂直裂纹侵彻深度超过1 mm时,高温区由励磁线圈附近趋向于裂纹两个顶端;斜裂纹则当侵彻深度超过2 mm时高温区发生迁移,且高温区沿裂纹非对称分布。因此,根据高温区分布位置及形状可实现多种类型钢轨表面裂纹的检测与识别。

基于深度迁移学习的脉冲涡流热成像裂纹缺陷检测

提出一种迁移学习与深度学习相结合的钢板裂纹缺陷检测方法。首先,通过非负矩阵分解(NMF)建立红外缺陷数据集的目标域特征空间,以余弦相似度为衡量指标选取可见光缺陷数据集的源域样本,对深度学习模型进行预训练,并将模型权重参数迁移至目标域,实现相似领域的知识迁移;然后,在YOLO v5算法基础上引入自适应空间特征融合(ASFF)模块,提高缺陷检测精度。实验结果表明:所提方法对钢板脉冲涡流热成像裂纹缺陷的检测精度达到98.6%,可实现不同长度裂纹的准确识别与定位。