用于蜂窝芯-蒙皮连接质量光成像检测的缺陷判别方法技术

本发明专利技术属于无损检测技术领域，涉及一种用于蜂窝芯-蒙皮连接质量光成像检测的缺陷判别方法。本发明专利技术是针对多层蜂窝结构胶接工序特点，基于光成像检测原理，利用来自蜂窝芯-蒙皮连接界面区的光成像信号，从中提取反映蜂窝芯-蒙皮连接界面质量的光学特征信息，构建胶膜形态系数，基于胶膜形态系数与蜂窝芯-蒙皮胶接缺陷的编码联系，评定蜂窝芯-蒙皮胶接质量，克服电信号检测时容易引入电噪声干扰、容易引起误判等不足，大大地降低了检测结果受主观经验影响的程度，明显减少了缺陷误判的可能性，提高蜂窝芯-蒙皮胶接质量光成像检测的可靠性和缺陷判别的准确性，明显提高了工序间的蜂窝芯-蒙皮胶接质量检测效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无损检测
，涉及一种用于蜂窝芯-蒙皮连接质量光成像检测 的缺陷判别方法。
技术介绍
蜂窝结构是航空航天等普遍采用的一种轻质多功能结构，通常采用胶接和焊接等 连接工艺制造成各种各样的蜂窝结构，特别是多层蜂窝夹芯结构，已成为航空领域的一种 非常新颖的多功能结构，为了确保多层蜂窝夹芯结构的质量，需要对其胶接质量进行无损 检测。目前主要采用的检测方法有：（1)声阻/声振检测方法，基于阻抗特性转换后的电信号 进行缺陷判别，其主要不足是:a)采用电信号进行缺陷判别，容易引起电噪声干扰，影响缺 陷的准确判别;b)因难以形成有效的声振激励信号，导致阻抗特性转换后的电信号非常弱 小，难以进行缺陷的判别，进而造成对多层蜂窝结构的内层蒙皮-蜂窝芯胶接质量检测困 难，c)对制造工序间一侧为开口的蜂窝-蒙皮因得不到有效的检测信号，不能进行缺陷的判 另IJ，进而造成不能对其胶接质量进行检测；（2)超声检测方法，基于转换后的超声脉冲电信 号进行缺陷判别，其主要不足是:a)采用电信号进行缺陷判别，容易引起电噪声干扰，影响 缺陷的准确判别;b)因声波在多层胶接结构中的声衰减十分剧烈，导致转换后的超声脉冲 电信号非常弱小，难以进行缺陷的判别，进而造成对多层蜂窝结构的内层蒙皮-蜂窝芯胶接 质量检测困难;c)受多层蜂窝夹芯结构形式的影响，，如图1(a)和(b)中所示，使得超声入射 信号无法从不可接近区一侧进入被检测件内部进行检测。（3)X_射线检测方法，基于射线能 量差转换后的底片或DR图像信号进行缺陷判别，其主要不足是:a)对蒙皮/蜂窝芯连接界面 的缺陷不灵敏，得不到有效的检测信号，而且多层蜂窝内部结构复杂，得不到有效的影像， 从而难以进行缺陷的判别;b)因需要从两侧接近被检测蜂窝结构、严格的射线防护等原因， 不能用于制造工序现场的检测，进而无法进行缺陷的判别。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对多层蜂窝结构胶接工序特点，提出一种用于蜂窝芯-蒙皮连 接质量光成像检测的缺陷判别方法。 本专利技术的技术解决方案是， 1)利用入射光通过光学成像单元中的透镜从蜂窝芯开口一侧照射到蜂窝芯的下 端与蒙皮的上表面，此时， 入射光在蒙皮的上表面及蜂窝芯的下端形成的反射光Ir， Ir=IiRg (1) 式中， Ii 一为入射光的强度， Rg-为入射光在胶层和蒙皮的上表面的反射系数， 2)反射光Ir通过透镜接收后，在光学成像单元中形成光学成像显示，对应的光学 成像信号6(1"，〖，13)表不为： G(r,g,b)=G(r = g = b = kIr) (2) 式中， r--表示光学图像中的红色分量，取值范围0-255之间， g一一表示光学图像中的绿色分量，取值范围0-255之间， b--表示光学图像中的蓝色分量，取值范围0-255之间， k--为比例系数，取值范围0-1之间， Ir--由（1)式确定， 3)从光学成像信号G(r，g，b)中提取反映胶膜形态的特征参量Sg、h g、Sg，其中， Sg+为反映蜂窝芯的下端与蒙皮的上表面连接部位形成的胶层面积的特征参量， hg-为反映蜂窝芯的下端与蒙皮的上表面连接部位的胶层厚度的特征参量， -为反映蜂窝芯的下端与蒙皮的上表面连接部位形成的胶层形状因子的特征 参量； 其中，Sg、hg』g的取值方法为： ①根据蜂窝芯的下端包围的蒙皮的上表面部位充满有效胶层面积确定Sg，以完全 有效填充胶层面积为So,实际得到的有效填充胶层面积为S,，则，& = #，由于总有SoWu 因此，sg的取值范围为，其中，Sg=l，表示对应蜂窝芯的下端与蒙皮的上表面连接部位 完全填满正常厚度的胶层，sg=0,表示对应蜂窝芯的下端与蒙皮的上表面连接部位完全没 有胶层， ②hg的取值，当Sg = 0时，贝ljhg = 0;当Sg=l时，贝ljhg=l，即，hg的取值范围为， 其中，hg = 1，表示充满正常有效胶层，hg = 0，表示无胶层， ③由蜂窝芯的下端与蒙皮的上表面部位相连接处的根部形成的胶层连接角确定 ，当有正常胶层连接角时，取δ8 = 1;当没有胶层连接角，取δ8 = 〇;当有部分胶层连接角，取 δε = 0.5;依次类推，因此，δ8的取值范围为;其中，δ8=1，表示沿蜂窝芯的下端形成了 完整的胶膜连接角，Sg = 0,表示沿蜂窝芯的下端没有胶膜连接角，δ8 = 〇.5,表示沿蜂窝芯的 下端形成了胶膜连接角， 4)根据58、心4特征参量构建胶膜形态系数％， ng={Sg,hg,5g} (3) 根据构建胶膜形态系数％进行蜂窝芯与蒙皮之间的胶接质量检测与评定： ①当蜂窝芯的下端包围的蒙皮的上表面部位10%以下面积充满胶层时，判别蜂窝 芯的下端与蒙皮的上表面连接界面脱粘； ②当蜂窝芯的下端包围的蒙皮的上表面部位20%-50%面积充满胶层时判别蜂窝 芯的下端与蒙皮的上表面连接界面重度胶接不良；③当蜂窝芯的下端包围的蒙皮的上表面部位50 % -60 %面积充满胶层时，判别蜂 窝芯的下端与蒙皮的上表面连接界面轻度胶接不良；④当蜂窝芯的下端包围的蒙皮的上表面部位60%以上面积充满胶层时，取Sg=l， 贝1J，hg=l，且此时： 一一无胶膜连接角时，判别蜂窝芯的下端与蒙皮的上表面连接界面欠胶接； 一一无明显胶膜连接角时，判别蜂窝芯的下端与蒙皮的上表面连接界面胶接良 好； 一一有明显胶膜连接角时，判别蜂窝芯的下端与蒙皮的上表面连接界面胶接最 优。 根据公式（1)和公式(3)，利用公式(2)，选择不同的k值，用于不同材料的蜂窝芯与 不同材料的蒙皮的胶接质量的光成像检测的缺陷判别，包括各种金属蜂窝芯、纸蜂窝芯、复 合材料蜂窝芯以及各种金属蒙皮、复合材料蒙皮的胶接质量检测的缺陷判别。 根据公式（1)和公式(3)，利用公式(2)，选择不同的k值，用于不同连接工艺的蜂窝 芯与蒙皮的连接质量光成像检测的缺陷判别，包括各种蜂窝芯-蒙皮胶接结构、蜂窝芯-蒙 皮焊接结构的连接质量光成像检测的缺陷判别。 根据构建胶膜形态系数进行蜂窝芯与蒙皮之间的胶接质量检测与评定， ①当蜂窝芯的下端包围的蒙皮的上表面部位10%以下面积充满胶层时，取Sg = 0， 贝lj，hg = 0、3g = 〇，对应％ = {〇，〇，〇}，判别蜂窝芯的下端与蒙皮的上表面连接界面脱粘； ②当蜂窝芯的下端包围的蒙皮的上表面部位20%_50%面积充满胶层时取Sg = 0.5，则，心=0.5、68 = 0.5，对应％={0.5,0.5,0.5}，判别蜂窝芯的下端与蒙皮的上表面连 接界面重度胶接不良；③当蜂窝芯的下端包围的蒙皮的上表面部位50%_60%面积充满胶层时，取Sg = 0.8，则，心=0.8、68 = 0.5，对应％={0.8,0.8,0.5}，判别蜂窝芯的下端与蒙皮的上表面连 接界面轻度胶接不良；④当蜂窝芯的下端包围的蒙皮的上表面部位60%以上面积充满胶层时，取Sg=l， 贝1J，hg=l，且此时： 一一无胶膜连接角时，取δ8 = 0,对应％={1，1，0}，判别蜂窝芯的下端与蒙皮的上 表面连接界面欠胶接； --无明显胶膜连接角时，取= 0.5，对应％ = {1，1，0.5}，判别蜂窝芯的下端与 蒙皮的上表面连接界面胶接良好； 一一有明显胶膜连接角时，取δ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于蜂窝芯‑蒙皮连接质量光成像检测的缺陷判别方法，其特征是，1)利用入射光通过光学成像单元(1)中的透镜(1a)从蜂窝芯(2)开口一侧照射到蜂窝芯(2)的下端与蒙皮(4)的上表面，此时，入射光在蒙皮(4)的上表面及蜂窝芯(2)的下端形成的反射光Ir，Ir＝IiRg                  (1)式中，Ii—为入射光的强度，Rg—为入射光在胶层(3)和蒙皮(4)的上表面的反射系数，2)反射光Ir通过透镜(1a)接收后，在光学成像单元(1)中形成光学成像显示，对应的光学成像信号G(r,g,b)表示为：G(r,g,b)＝G(r＝g＝b＝kIr)              (2)式中，r——表示光学图像中的红色分量，取值范围0‑255之间，g——表示光学图像中的绿色分量，取值范围0‑255之间，b——表示光学图像中的蓝色分量，取值范围0‑255之间，k——为比例系数，取值范围0‑1之间，Ir——由公式(1)确定，3)从光学成像信号G(r,g,b)中提取反映胶膜形态的特征参量Sg、hg、δg，其中，Sg—为反映蜂窝芯(2)的下端与蒙皮(4)的上表面连接部位形成的胶层(3)面积的特征参量，hg—为反映蜂窝芯(2)的下端与蒙皮(4)的上表面连接部位的胶层厚度的特征参量，δg—为反映蜂窝芯(2)的下端与蒙皮(4)的上表面连接部位形成的胶层形状因子的特征参量；其中，Sg、hg、δg的取值方法为：①根据蜂窝芯(2)的下端包围的蒙皮(3)的上表面部位充满有效胶层面积确定Sg，以完全有效填充胶层面积为S0，实际得到的有效填充胶层面积为Si，则，由于总有S0>Si，因此，Sg的取值范围为[0,1]，其中，Sg＝1，表示对应蜂窝芯(2)的下端与蒙皮(4)的上表面连接部位完全填满正常厚度的胶层(3)，Sg＝0，表示对应蜂窝芯(2)的下端与蒙皮(4)的上表面连接部位完全没有胶层(3)，②hg的取值，当Sg＝0时，则hg＝0；当Sg＝1时，则hg＝1，即，hg的取值范围为[0,1]，其中，hg＝1，表示充满正常有效胶层(3)，hg＝0，表示无胶层，③由蜂窝芯(2)的下端与蒙皮(3)的上表面部位相连接处的根部形成的胶层连接角(3a)确定δg，当有正常胶层连接角(3a)时，取δg＝1；当没有胶层连接角，取δg＝0；当有部分胶层连接角，取δg＝0.5；依次类推，因此，δg的取值范围为[0,1]；其中，δg＝1，表示沿蜂窝芯(2)的下端形成了完整的胶膜连接角(3a)，δg＝0，表示沿蜂窝芯(2)的下端没有胶膜连接角(3b)，δg＝0.5，表示沿蜂窝芯(2)的下端形成了胶膜连接角(3c)，4)根据Sg、hg、δg特征参量构建胶膜形态系数ηg，ηg＝{Sg,hg,δg}               (3)根据构建胶膜形态系数进行蜂窝芯(2)与蒙皮(4)之间的胶接质量检测与评定，①当蜂窝芯(2)的下端包围的蒙皮(3)的上表面部位10％以下面积充满胶层时，判别蜂窝芯(2)的下端与蒙皮(4)的上表面连接界面脱粘；②当蜂窝芯(2)的下端包围的蒙皮(3)的上表面部位20％‑50％面积充满胶层时判别蜂窝芯(2)的下端与蒙皮(4)的上表面连接界面重度胶接不良；③当蜂窝芯(2)的下端包围的蒙皮(3)的上表面部位50％‑60％面积充满胶层时，判别蜂窝芯(2)的下端与蒙皮(4)的上表面连接界面轻度胶接不良；④当蜂窝芯(2)的下端包围的蒙皮(3)的上表面部位60％以上面积充满胶层时，取Sg＝1，则，hg＝1，且此时：无胶膜连接角(3c)时，判别蜂窝芯(2)的下端与蒙皮(4)的上表面连接界面欠胶接；无明显胶膜连接角(3b)时，判别蜂窝芯(2)的下端与蒙皮(4)的上表面连接界面胶接良好；有明显胶膜连接角(3a)时，，判别蜂窝芯(2)的下端与蒙皮(4)的上表面连接界面胶接最优。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘松平，刘菲菲，傅天航，李乐刚，
申请(专利权)人：中航复合材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11