一种基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法，包括如下工艺步骤：1)，在复合材料板表面用铜丝分别在经纬纱两方向上进行标记，建立坐标；2)，从标记好的复合材料板上取一单元下来，通过CT扫描检测装置进行CT扫描，获取高分辨率图像；3)，图像分析：找出经纱和纬纱方向上重复的纤维结构即为元胞；4)，将标记好的试样进行相控阵超声扫描，获得的数据信息进行3D化处理，结合CT扫描模型进行对比，判断损伤的类型及位置的检测。本发明专利技术将CT扫描检测技术和相控阵超声检测图像3D化方法结合，能高效率且准确的实现对复合材料构件内部损伤类型判断和定位。部损伤类型判断和定位。部损伤类型判断和定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法


[0001]本专利技术涉及一种材料内部损伤检测方法，具体涉及一种基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法，属于无损检测


技术介绍

[0002]为了能更好的检测材料内部损伤类型和精确定位损伤，超声无损检测方法被广泛地应用于复合材料构件的无损检测领域，其能很好地检测内部损伤。但是，超声无损检测方法在应用中仍具有一定的局限性，其存在对大构件损伤定位准确性不高、层状各项异性影响等问题。
[0003]因此，为解决上述问题，确有必要提供一种创新的基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法，其可以对构件内部损伤精确定位以及判断损伤类型，及时发现并采取相应措施进行修复损坏，避免导致灾难性后果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法，其将CT扫描检测技术和相控阵超声检测图像3D化方法结合，能高效率且准确的实现对复合材料构件内部损伤类型判断和定位。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法，其包括如下工艺步骤：
[0006]1)，在复合材料板表面用铜丝分别在经纬纱两方向上进行标记，建立坐标；
[0007]2)，从标记好的复合材料板上取一单元下来，通过CT扫描检测装置进行CT扫描，获取高分辨率图像；
[0008]3)，图像分析：找出经纱和纬纱方向上重复的纤维结构即为元胞；
[0009]4)，将标记好的试样进行相控阵超声扫描，获得的数据信息进行3D化处理，结合CT扫描模型进行对比，判断损伤的类型及位置的检测。
[0010]本专利技术的基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法进一步为：所述步骤1)中，铜丝以相同步长分别在经纬纱两方向上进行标记。
[0011]本专利技术的基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法进一步为：所述步骤2)中，CT扫描检测装置包括依次排布的放射源、操作台以及平板探测器；将取下来的单元紧贴固定在操作台上，经放射源的X射线扫描，由平板探测器获得试样内部的详细信息，最后用计算机信息处理和图像重建，以图像形式显示出来。
[0012]本专利技术的基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法进一步为：所述操作台为旋转操作台，其能驱动标记试样转动，以实现各个角度CT扫描。
[0013]本专利技术的基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法进一步为：所述步骤3)具体为：先观察复合材料板单元经纱方向内部纤维结构分布情况；再观察复合材料板单元纬纱方向内部纤维结构分布情况，分别找出经纱方向与纬纱方向内部的重复的纤维结构作
为整个试样内部结构的元胞。
[0014]本专利技术的基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法进一步为：所述步骤4)具体为：将相控阵探头紧贴在标记试样的表面，两者接触之间使用流体耦合剂连接，扫描路径沿单一方向至完全覆盖整个扫查区域表面；相控阵探头发射和接收超声波信号，编码器将超声波信号转为电信号传送给探伤仪，最后将采集的数据信息进行3D化处理。
[0015]本专利技术的基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法进一步为：所述超声数据3D化处理具体如下：
[0016]4‑
1)，计算超声数据中采样点的实际物理位置x、y、z，计算公式如下：x＝Δl
·
s；z＝7.2
·
(m
‑
1)+0.3
·
c；其中Δl表示扫描路径的步长，s表示位置指数，u表示声速，n表示采样点数，f表示采样频率，m表示沿z方向上某点的位置指数，c表示通道数；
[0017]4‑
2)，使用三维标量矩阵表示体积，该矩阵等价于由i、j、k索引的三维笛卡尔网格；计算该索引指数计算公式如下：
[0018][0019][0020][0021]其中T
i
、T
j
、T
k
分别表示x、y、z方向上网格的分辨率；
[0022]上述两个步骤将原始超声数据中的每个采样点映射到三维矩阵中，采用6db下降法对损伤大小进行量化，从而实现直接损伤识别、定位。
[0023]本专利技术的基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法还可为：所述步骤4)中，对比验证的具体方法为：将超声扫描3D化处理的图像与CT扫描的图像进行坐标对齐，在图像中，对于试样中的同一个位置若只在3D化处理图像中视为损伤或只在CT扫描图像中视为损伤又或分别在两个图像中都视为损伤，即可断定试样该区域位置损伤。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0025]1.本专利技术的基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法利用CT扫描检测技术，具有增强的缺陷检测以及定位能力，以及利用相控阵超声检测图像3D化方法来判断损伤类型和位置的方法，从而能高效率且准确的实现对复合材料构件内部损伤类型判断和定位。
[0026]2.本专利技术的基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法可以揭示编织复合材料的精确几何结构，包括织物结构和初始制造缺陷，因此，可以方便地预测大型复合材料样件内部任何一处缺陷的类型以及精准确定该缺陷的位置，以及时发现并采取相应措施进行修复损坏，避免导致灾难性后果。
[0027]3.本专利技术的基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法可以方便地为各向异性材料指定材料方向，以便用于研究复合材料的力学性能。
【附图说明】
[0028]图1是本专利技术的基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法的整体流程图。
[0029]图2是本专利技术的步骤1)中铜丝标记试样的示意图。
[0030]图3是本专利技术的步骤2)中CT扫描检测装置的示意图。
[0031]图4是本专利技术的步骤3)中经纬纱方向内部纤维结构的示意图。
[0032]图5是本专利技术的步骤4)中相控阵超声检测装置的示意图。
【具体实施方式】
[0033]请参阅说明书附图1至附图5所示，本专利技术为一种基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法，其包括如下工艺步骤：
[0034]1)，在复合材料板1表面用铜丝2分别在经纬纱两方向上进行标记，建立坐标。在本实施方式中，所述铜丝2以相同步长分别在经纬纱两方向上进行标记。
[0035]2)，从标记好的复合材料板1上取一单元6下来，通过CT扫描检测装置进行CT扫描，获取高分辨率图像。
[0036]具体的说，所述CT扫描检测装置由依次排布的放射源3、操作台4以及平板探测器5等几部分组成。所述操作台4为旋转操作台，其能驱动标记试样6转动，以实现各个角度CT扫描。所述平板探测器5负责采集扫描数据。所述CT扫描检测装置可设置屏蔽设施，确保射线不外泄以及扫描过程的安全。
[0037]将取下来的单元6紧贴固定在操作台4上，经放射源3的X射线扫描，由平板探测器5获得试样内部的详细信息，最后用计算机信息处理和图像重建，以图像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：1)，在复合材料板表面用铜丝分别在经纬纱两方向上进行标记，建立坐标；2)，从标记好的复合材料板上取一单元下来，通过CT扫描检测装置进行CT扫描，获取高分辨率图像；3)，图像分析：找出经纱和纬纱方向上重复的纤维结构即为元胞；4)，将标记好的试样进行相控阵超声扫描，获得的数据信息进行3D化处理，结合CT扫描模型进行对比，判断损伤的类型及位置的检测。2.如权利要求1所述的基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法，其特征在于：所述步骤1)中，铜丝以相同步长分别在经纬纱两方向上进行标记。3.如权利要求1所述的基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法，其特征在于：所述步骤2)中，CT扫描检测装置包括依次排布的放射源、操作台以及平板探测器；将取下来的单元紧贴固定在操作台上，经放射源的X射线扫描，由平板探测器获得试样内部的详细信息，最后用计算机信息处理和图像重建，以图像形式显示出来。4.如权利要求3所述的基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法，其特征在于：所述操作台为旋转操作台，其能驱动标记试样转动，以实现各个角度CT扫描。5.如权利要求1所述的基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法，其特征在于：所述步骤3)具体为：先观察复合材料板单元经纱方向内部纤维结构分布情况；再观察复合材料板单元纬纱方向内部纤维结构分布情况，分别找出经纱方向与纬纱方向内部的重复的纤维结构作为整个试样内部结构的元胞。6.如权利要求1所述的基于多源数据构建数字孪生模型的无损检测方法，其特征在于：所述步骤4)具体为：将相控阵探头紧贴在标记试样的表面，两者接触之间使用流体耦合剂连接，扫描路径...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐浩东，程晓颖，应志平，吴震宇，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：