一种碳纤维缠绕壳体分层、脱粘缺陷检测评定方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维缠绕壳体分层、脱粘缺陷检测评定方法，该方法包括如下步骤：1)训机；2)检测参数设置；3)面阵探测器校正；4)透照布置，X射线源、碳纤维缠绕壳体的透照部位、面阵探测器的中心区域位于同一直线上；5)壳体透照方向确定，透照时X射线束的中心束与碳纤维缠绕壳体的外壳径向方向平行，且与其轴向方向垂直；6)壳体检测，利用X射线机的检测系统进行积分降噪处理，获取积分降噪后的静态数字图像；7)缺陷定位；8)缺陷性质评定。本发明专利技术方法具有检测结果直观、可量化分析、可对缺陷深度进行定位等优点，极大地提高了碳纤维缠绕壳体的质量可靠性和使用安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维缠绕壳体分层、脱粘缺陷检测评定方法
本专利技术涉及无损检测
，具体地指一种碳纤维缠绕壳体分层、脱粘缺陷检测评定方法。
技术介绍
高性能碳纤维复合材料由于具有高比强度、比模量高、尺寸稳定性和材料可设计性等特点，使得碳纤维缠绕方法制造壳体已成为重要发展方向。由于复合材料的各项异性、组织不均匀等特点，使常规的检测技术对其检测均不具备完整的有效性，检测结果的可靠性低。碳纤维缠绕壳体是采用碳纤维浸入树脂后在芯模上缠绕固化成型，碳纤维缠绕壳体在缠绕固化过程中会产生分层、脱粘等缺陷，分层缺陷具体指的是碳纤维缠绕壳体的碳纤维缠绕层部位，分层是指碳纤维缠绕层的层与层间出现的分离，脱粘缺陷具体指的是碳纤维缠绕壳体的碳纤维缠绕层与绝热橡胶粘接部位，脱粘是指碳纤维缠绕层与绝热橡胶层粘接界面的分离，分层、脱粘等缺陷均会直接影响壳体的使用安全性。为保障产品质量，提高碳纤维缠绕壳体的使用安全性，必须采用有效的检测技术手段对碳纤维缠绕壳体进行完整的质量控制。X射线检测是利用射线在穿透物体的过程中会与物质发生复杂的相互作用，因吸收和散射而使其强度产生衰减。强度的衰减变化与被检测物体的衰减系数(如：材质密度)和射线在物质中穿过的厚度相关。当被检物体的局部存在缺陷时，由于缺陷部位与正常无缺陷区域的衰减系数不同，使缺陷部位透过的射线强度与周围产生差异；将成像探测器放在适当的位置，接收采集缺陷部位和正常区域衰减变化的透射射线，形成灰度(或黑度)变化的灰度图像，图像中缺陷部位的灰度(或黑度)与正常区域存在一定差异，灰度(或黑度)的差异将形成一定的对比度，评定时可根据图像中缺陷影像形态、位置和对比度对缺陷情况进行评定。目前，主要采用超声波检测方法对碳纤维缠绕壳体的分层、脱粘缺陷进行检测，能有效确定分层、脱粘缺陷的二维平面位置，但受到超声波检测方法的限制，超声波检测无法对碳纤维缠绕壳体中的分层、脱粘缺陷深度位置进行确定。而采用X射线检测以一定的方向透照可以对分层、脱粘缺陷的深度位置进行定位，但由于分层、脱粘是面积型缺陷，在进行检测时缺陷的检出具有一定的方向性。常规X射线胶片照相检测对比度低，无法对缺陷进行量化分析评定，分层、脱粘只能依靠人为经验判定，检测结果的可靠性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种碳纤维缠绕壳体分层、脱粘缺陷检测评定方法，该方法能够对对缺陷进行有效检测和量化分析评定。为实现上述目的，本专利技术所设计的一种碳纤维缠绕壳体分层、脱粘缺陷检测评定方法，包括如下步骤：1)训机采用X射线机对碳纤维缠绕壳体进行分层脱粘缺陷检测，启动X射线机的电源，选择训机模式开始训机；2)检测参数设置根据测试需求设定X射线机的X射线源的焦点尺寸、图像采集积分时间、积分帧数、以及增益模式；3)面阵探测器校正根据测试需求调节X射线机的X射线源、射线源光栅、面阵探测器光栅、面阵探测器的位置，启动X射线机的检测系统，与面阵探测器通讯连接，然后对面阵探测器依次进行暗校正、亮校正；4)透照布置将碳纤维缠绕壳体放置在射线源光栅与面阵探测器光栅之间，保证X射线源、碳纤维缠绕壳体的透照部位、面阵探测器的中心区域位于同一直线上；5)壳体透照方向确定将X射线源发射出的X射线束沿碳纤维缠绕壳体的透照部位方向平行透照，并保证透照时X射线束的中心束与碳纤维缠绕壳体的外壳径向方向平行，且与其轴向方向垂直；6)壳体检测利用检测系统中的获取工具获取动态图像，再通过调节射线源光栅、面阵探测器光栅分别对X射线束的透照角度和面阵探测器的接收区域进行限定，并调节图像评定区内的灰度值，最后利用X射线机的检测系统进行积分降噪处理，获取积分降噪后的静态数字图像；7)缺陷定位利用检测系统中的测量工具，对步骤6)所得的静态数字图像中缺陷部位进行深度定位；8)缺陷性质评定利用检测系统中的线灰度分析工具，对步骤6)所得的静态数字图像上拉一根灰度曲线横跨缺陷部位和正常部位，得到线灰度分析曲线图，分别读取缺陷部位灰度值G1和正常部位灰度值G2，再计算相对灰度差G，根据相对灰度差的大小对缺陷性质进行评定。进一步地，所述步骤2)中，X射线源的焦点尺寸≤0.5mm；图像采集积分时间设定为900～1200ms/帧。进一步地，所述步骤2)中，积分帧数设定为20～30帧，增益模式设定为1.0pF。进一步地，所述步骤3)中，面阵探测器进行亮校正时调节X射线机的管电压和管电流使图像灰度值为25000～35000。进一步地，所述步骤6)中，图像评定区内的灰度值设定为3000～10000。进一步地，所述步骤8)中，相对灰度差G的计算方法如下：先用缺陷部位灰度值G1减去正常部位灰度值G2得到两个部位的灰度差值ΔG，再用灰度差值ΔG与正常部位灰度值G2相除，得到的百分数即为相对灰度差G。进一步地，所述步骤8)中，若该缺陷部分的相对灰度差G≥20％，且存在于碳纤维缠绕壳体的碳纤维缠绕层部位，则该缺陷部位存在分层缺陷。再进一步地，所述步骤8)中，若该缺陷部分的相对灰度差G≥20％，且存在于碳纤维缠绕壳体的碳纤维缠绕层与绝热橡胶粘接部位，则该缺陷部位存在脱粘缺陷。更进一步地，所述步骤8)中，若该缺陷部分的相对灰度差G＜20％，则该缺陷部位不存在分层、脱粘缺陷。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：其一，本专利技术方法将X射线源发射出的X射线束沿碳纤维缠绕壳体的透照部位方向平行透照，并保证透照时X射线束的中心束与碳纤维缠绕壳体的外壳径向方向平行，且与其轴向方向垂直，可以提高检测的对比度。其二，本专利技术方法具有检测结果直观、可量化分析、可对缺陷深度进行定位等优点，检测方法适用于碳纤维缠绕壳体的大批量生产检测，极大地提高了碳纤维缠绕壳体的质量可靠性和使用安全性。其三，本专利技术的方法通过对X射线机的X射线源的焦点尺寸、图像采集积分时间、积分帧数、增益模式、图像灰度值等参数进行设定得到最佳的测试条件，保证获取的数据准确度高。附图说明图1为碳纤维缠绕壳体为透照时的布置图；图2为本专利技术实施例1的静态数字图像；图3为本专利技术实施例1的线灰度分析曲线图；图4为本专利技术实施例2的静态数字图像；图5为本专利技术实施例2的线灰度分析曲线图；图中，碳纤维缠绕壳体1、X射线源2、射线源光栅3、面阵探测器光栅4、面阵探测器5、透照部位6。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述：实施例1：本专利技术一种碳纤维缠绕壳体分层、脱粘缺陷检测评定方法，包括如下步骤：1)训机采用X射线机对碳纤维缠绕壳体1进行分层脱粘缺陷检测，X射线机训机操作前，先完全关闭面阵探测器光栅4，防止X射线直接照射在面阵探测器5上，再启动X射线机的电源，对训机模式进行选择，然后按开机按钮开始训机；2)检测参数设置根据测试需求在对碳纤维缠绕壳体进行检测时，X射线源的焦点尺寸设定为≤0.5mm，图像采集积分时间设定为999ms/帧，积分帧数设定为30帧，增益模式设定为1.0pF；3)面阵探测器校正根据测试需求调节X射线机的X射线源2、射线源光栅3、面阵探测器光栅4、面阵探测器5的位置，启动X射线机的检测系统，点击“连接”工具，使检测系统与面阵探测器5通讯连接，然后对面阵探测器依次进行暗校正、亮校正；暗校正是在不开启X射线机的情况下，对面阵探测器5的本底进行的校正，亮校正时需开启X射线机，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维缠绕壳体分层、脱粘缺陷检测评定方法，其特征在于：包括如下步骤：1)训机采用X射线机对碳纤维缠绕壳体(1)进行分层脱粘缺陷检测，启动X射线机的电源，选择训机模式开始训机；2)检测参数设置根据测试需求设定X射线机的X射线源(2)的焦点尺寸、图像采集积分时间、积分帧数、以及增益模式；3)面阵探测器校正根据测试需求调节X射线机的X射线源(2)、射线源光栅(3)、面阵探测器光栅(4)、面阵探测器(5)的位置，启动X射线机的检测系统，与面阵探测器(5)通讯连接，然后对面阵探测器(5)依次进行暗校正、亮校正；4)透照布置将碳纤维缠绕壳体(1)放置在射线源光栅(3)与面阵探测器光栅(4)之间，保证X射线源(2)、碳纤维缠绕壳体(1)的透照部位(6)、面阵探测器(5)的中心区域位于同一直线上；5)壳体透照方向确定将X射线源(2)发射出的X射线束沿碳纤维缠绕壳体(1)的透照部位(6)方向平行透照，并保证透照时X射线束的中心束与碳纤维缠绕壳体(1)的外壳径向方向平行，且与其轴向方向垂直；6)壳体检测利用检测系统中的获取工具获取动态图像，再通过调节射线源光栅(3)、面阵探测器光栅(4)分别对X射线束的透照角度和面阵探测器的接收区域进行限定，并调节图像评定区内的灰度值，最后利用X射线机的检测系统进行积分降噪处理，获取积分降噪后的静态数字图像；7)缺陷定位利用检测系统中的测量工具，对步骤6)所得的静态数字图像中缺陷部位进行深度定位；8)缺陷性质评定利用检测系统中的线灰度分析工具，对步骤6)所得的静态数字图像上拉一根灰度曲线横跨缺陷部位和正常部位，得到线灰度分析曲线图，分别读取缺陷部位灰度值G1和正常部位灰度值G2，再计算相对灰度差G，根据相对灰度差的大小对缺陷性质进行评定。...

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维缠绕壳体分层、脱粘缺陷检测评定方法，其特征在于：包括如下步骤：1)训机采用X射线机对碳纤维缠绕壳体(1)进行分层脱粘缺陷检测，启动X射线机的电源，选择训机模式开始训机；2)检测参数设置根据测试需求设定X射线机的X射线源(2)的焦点尺寸、图像采集积分时间、积分帧数、以及增益模式；3)面阵探测器校正根据测试需求调节X射线机的X射线源(2)、射线源光栅(3)、面阵探测器光栅(4)、面阵探测器(5)的位置，启动X射线机的检测系统，与面阵探测器(5)通讯连接，然后对面阵探测器(5)依次进行暗校正、亮校正；4)透照布置将碳纤维缠绕壳体(1)放置在射线源光栅(3)与面阵探测器光栅(4)之间，保证X射线源(2)、碳纤维缠绕壳体(1)的透照部位(6)、面阵探测器(5)的中心区域位于同一直线上；5)壳体透照方向确定将X射线源(2)发射出的X射线束沿碳纤维缠绕壳体(1)的透照部位(6)方向平行透照，并保证透照时X射线束的中心束与碳纤维缠绕壳体(1)的外壳径向方向平行，且与其轴向方向垂直；6)壳体检测利用检测系统中的获取工具获取动态图像，再通过调节射线源光栅(3)、面阵探测器光栅(4)分别对X射线束的透照角度和面阵探测器的接收区域进行限定，并调节图像评定区内的灰度值，最后利用X射线机的检测系统进行积分降噪处理，获取积分降噪后的静态数字图像；7)缺陷定位利用检测系统中的测量工具，对步骤6)所得的静态数字图像中缺陷部位进行深度定位；8)缺陷性质评定利用检测系统中的线灰度分析工具，对步骤6)所得的静态数字图像上拉一根灰度曲线横跨缺陷部位和正常部位，得到线灰度分析曲线图，分别读取缺陷部位灰度值G1和正常部位灰度值G2，再计算相对灰度差G，根据相对灰度差的大小对缺陷性质进行评定。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓勇，余天雄，刘凯，周娥，马永刚，黄美霞，
申请(专利权)人：湖北三江航天江北机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42