A system and method for inspecting defects on a surface of a structure includes an inspection device having a heating device for heating a section of the surface of the structure, an infrared camera for receiving infrared radiation from the surface in response to heating, a controller configured to generate thermal imaging from the received infrared radiation, and a communication device. The training system includes an expert system module configured to determine the correlation between a set of thermal images generated by thermal simulation of a defective modeling structural element and the parameters of the modeling structural element. A computer system communicatively connected to the training system and the inspection device is adapted to receive thermal imaging received from the inspection device and to detect quantitative parameters of defects in the structure using the correlation obtained from the training system.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用定量红外热成像检查复合材料结构的设备、系统和方法
本专利技术涉及材料检查和表征，并且具体地说涉及一种用于使用定量红外热成像检查复合材料结构的设备、系统和方法。
技术介绍
复合材料(Compositematerials)(在下文中“复合材料(composites)”)由于其耐腐蚀性目前在许多工业应用中用作金属材料的替代物。举例来说，在石油和天然气工业中，复合材料用于长丝缠绕复合材料结构，如管道和容器罐。由复合材料制备的管线在图14中示出，以指示目前在现场使用的复合结构的规模。虽然耐腐蚀性的益处有利于它们的使用，但是复合材料可易受其它类型的损坏，如冲击、蠕变和老化。鉴于复合材料对某些类型的损坏的敏感性，定期检查复合材料以测试这类损坏是否已经发生或正在积累是重要的。还要求检查为非破坏性的，因为采用中断现场结构的持续操作的侵入性技术是不可行的。合适的非破坏性试验(NDT)技术应能够准确检测在复合材料中的典型缺陷、易于应用，并且允许快速和自动检测大面积。对于这类技术来说，提供具有最小表面准备的在役检查也将是有利的。在常见的NDT技术中，红外热成像作为候选突出，因为它提供无接触测量(不需要联接介质)、全局和聚焦区域扫描、快速采集和容易操作。迄今为止，红外热成像设备灵敏度的局限性限制此技术的定性和边界检查，这两种检查都无法提供准确的缺陷尺寸、深度数据或任何夹带介质的性质数据，并且限于检测位于靠近检查结构的表面的缺陷。因此，有需要一种非破坏性技术，用于以精确的定量的方式快速、可靠并且成本有效地...
【技术保护点】
1.一种用于检查结构的表面的缺陷的系统，包含：/n检查设备，其包括用于加热所述结构的所述表面的区段的加热装置，用于响应于加热从所述表面接收红外辐射的红外相机，被配置成从接收的红外辐射生成热成像的控制器，和通信装置；/n训练系统，其包括专家系统模块，所述专家系统模块被配置成确定在一组热成像和具有缺陷的建模结构元件的参数之间的相关性，所述热成像是通过所述建模结构元件的热模拟生成；和/n计算机系统，其通信地联接到所述训练系统和所述检查设备，所述计算机系统适于接收从所述检查设备接收的热成像并且使用从所述训练系统获得的所述相关性检测在所述结构中的缺陷的定量参数。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170418 US 15/490,5781.一种用于检查结构的表面的缺陷的系统，包含：
检查设备，其包括用于加热所述结构的所述表面的区段的加热装置，用于响应于加热从所述表面接收红外辐射的红外相机，被配置成从接收的红外辐射生成热成像的控制器，和通信装置；
训练系统，其包括专家系统模块，所述专家系统模块被配置成确定在一组热成像和具有缺陷的建模结构元件的参数之间的相关性，所述热成像是通过所述建模结构元件的热模拟生成；和
计算机系统，其通信地联接到所述训练系统和所述检查设备，所述计算机系统适于接收从所述检查设备接收的热成像并且使用从所述训练系统获得的所述相关性检测在所述结构中的缺陷的定量参数。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述结构由复合材料构成。
3.根据权利要求1所述的系统，其中通过所述计算机系统检测的所述定量参数包括位置、深度、取向、缺陷类型和夹带的介质类型。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述训练系统进一步包括缺陷微结构数据库模块，其被配置成生成所述一组建模结构元件，每个结构元件包括集成缺陷。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述训练系统进一步包括虚拟热成像数据库模块，其被配置成执行每个所述建模结构元件的热分析并且生成对应于所述结构元件的瞬态热成像。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述热分析是使用有限元分析执行。
7.根据权利要求1所述的系统，其中每个建模结构元件的参数包括位置、缺陷类型、缺陷大小、缺陷取向和夹带的介质。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述缺陷类型为分层、独特空隙、基质开裂、纤维-基质脱粘、多个空隙和孔中的一种。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述夹带的介质为选择用于检查的液体或气体。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述训练系统进一步包括优化的采集参数模块，其被配置成基于所述结构的材料特性、环境条件和建模结构元件的热分析自动确定用于控制所述检查设备的采集参数。
11.根据权利要求10所述的系统，其中通过所述优化的采集参数模块确定的所述采集参数包括加热模式、加热时间和用于操作所述加热装置的目标热通量水平、以及用于操作所述检查设备的所述红外相机的采集时间。
12.根据权利要求10所述的系统，其中对具有最小和最深缺陷中的至少一种的建模结构元件执行所述热分析。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述计算机系统从所述训练系统接收所述采集参数，并且将所述采集参数传输到所述检查设备。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述专家系统模块采用神经网络来确定在所述一组热成像和所述对应一组建模结构元件之间的所述相关性。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述检查设备包括用于将所述设备固定到所述结构的所述表面的夹紧元件，和用于容纳所述加热元件和红外相机的底盘单元。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述底盘单元滑动地联接到所述夹紧元件并且能够相对于所述结构的所述表面周向旋转。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述底盘单元和夹紧元件联接到可旋转和可平移轮，使得所述检查设备能够周向旋转并且沿所述结构的所述表面纵向平移。
18.一种用于检查结构的表面的缺陷的系统，包含：
检查设备，其包括用于加热所述结构的所述表面的区段的加热装置，用于响应于加热从所述表面接收红外辐射的红外相机，被配置成从接收的红外辐射生成热成像的控制器，和通信装置；
训练系统，其包括专家系统模块，所述专家系统模块被配置成确定在一组热成像和建模结构元件的参数之间的相关性，和优化的采集参数模块，所述优化的采集参数模块被配置成基于所述结构的材料特性和环境条件自动确定用于控制所述检查设备的参数；和
计算机系统，其通信地联接到所述训练系统和所述检查设备，所述计算机系统适于接收从所述检查设备接收的热成像并且使用从所述训练系统获得的所述相关性检测在所述结构中的缺陷的定量参数；
其中所述定量参数包括夹带的介质类型。
19.一种训练系统以使得检查设备能够对结构的表面进行缺陷的精确定量检查的方法，所述方法包含：
接收关于所述结构的特性和在所述结构处的环境条件的操作员输入；
使用所述操作员输入生成一组结构元件，每个所述建模结构元件包括集成缺陷；
通过应用瞬态热分析生成对应于每个所述结构元件的热成像；
计算在所述热成像和对应的结构元件的所述参数之间的相关性；
其中所述相关性使得能够分析对结构获取的热成像以确定在所述结构中的缺陷的定量参数。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述结构由复合材料构成。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述瞬态热分析采用有限元分析。
22.根据权利要求19所述的方法，其中所述结构元件的特征为位置、缺陷类型、缺陷大小、缺陷取...
【专利技术属性】
技术研发人员：T维勒特，A特拉迪亚，A埃默，F阿卜杜拉蒂夫，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA
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