DSSPI 탐지 기술 개발
1970 년대 레이저 전단 스페 클 간섭계의 발명 이후, 그것은 테스트 이론, 실험 기술 및 응용 분야에서 큰 진전을 이루었습니다. 간섭 원리에 기반한 레이저 디지털 오차 산란 간섭술은 1980 년대에 나타난 표면 변형을 측정하는 새로운 광학 탐지 기술이다. 기존 광학 감지 기술의 한계를 극복하고 감지 프로세스 이미지와 사후 처리를 하나의 완전한 시스템으로 통합합니다. 현재 DSSPI 감지 기술은 주로 복합 재질 구조와 벌집 메자닌 구조를 탐지합니다. 주요 장점은 비접촉, 무공해, 탐지가 가공소재 재료의 형상 및 크기에 의해 제한되지 않는다는 것입니다. 전체 필드 감지 및 비디오 디스플레이 탐지율은 매우 높고, 한 번에 면적 1m2 를 탐지하여 감지 감도가 높다. 결함 치수를 측정할 수 있습니다. 그것은 빛과 특수 칸막이를 피할 필요가 없고, 빠르고 실시간성이 있다. 공작물에 사용할 수 있는 현장 검사로, 검사 결과는 컴퓨터에 의해 실시간으로 기록될 수 있습니다. 따라서 DSSPI 감지 기술은 내장과 외야의 빠른 무손실 감지에 널리 사용됩니다.
레이저 전단 스페 클 간섭계의 간섭 줄무늬는 스페 클 소음의 간섭으로 인해 줄무늬 선명도와 대비가 홀로그램 이미지보다 훨씬 낮습니다. 현재, 이미지 품질을 향상시키기 위해 사람들은 대량의 연구 작업을 진행했다. 공간 필터, 푸리에 변환, 회선 변환, 반복 필터, 영역 밀도 필터 등과 같은 다양한 공간 필터 및 디지털 이미지 필터링 기술을 사용하여 스페 클 노이즈를 약화시킵니다. 위상 시프트 기술은 검출 감도 및 이미지 품질을 향상시키는 데 사용됩니다. 실시간 이미지 향상 기술과 같은 디지털 이미지 처리 또한 2D 전단 간섭술, 전단 간섭술의 전달체 기술 및 시퀀스 이미지 처리 기술에서도 상당한 진전이 있었습니다.
1988 년 미 공군은 DSSPI 를 B-2 항공기 스킨과 코어 접착층의 전체 테스트를 위한 주요 테스트 방법으로 공식 사용했습니다. 케네디 우주센터는 미국 레이저 기술회사의 제품을 사용하여 우주왕복선 외부 연료 탱크의 열보호 코팅과 고체 로켓이 추진한 열보호 코팅을 테스트해 이상적인 결과를 얻었다. 독일도 이 기술을 이용해 전체 3 차원 비접촉 응력/변형률 측정, 변형 측정, 진동 측정, 재질 결함 감지 등을 진행했다. 발표된 문헌에서 레이저 전자 이탈 스페 클 간섭술은 복합 팬 케이스, 자동차 복합 판자, 타이어, 다리, 헬리콥터 로터 및 터빈 엔진 콘크리트의 잔류 응력 감지에 성공적으로 적용되었습니다.
국내에서도 많은 학자들이 이 기술에 대해 심도 있는 연구를 진행했다. 현재 해당 레이저 전단 스페 클 간섭 이미징 시스템이 성공적으로 개발되어 복합 재료의 비파괴 검사에 성공적으로 적용되었습니다. 그러나 항공기 복합 재료의 현장 탐지를 위한 DSSPI 탐지기에 대한 연구는 더디게 진행되고 있다. 현재 항공기 복합 재료의 현장 검사 방법은 주로 초음파, 타악기, 음향 저항법, 판파법, 공진법입니다. 복합 재료는 음파에 대한 감쇠가 크다. 이러한 방법은 얇은 복합 재료의 표면과 표면 근처 결함만 감지할 수 있으며, 한 번에 탐지되는 면적이 매우 작고 커플러가 많이 필요하기 때문에 감지 속도가 느립니다.
DSSPI 테스트의 핵심 기술
현재 DSSPI 감지 기술은 주로 실험실 단계에 머물러 있으며 실용화 및 계측 단계로 나아가기 위해서는 추가 연구가 필요합니다. 다음은 논의할 구체적인 핵심 기술 중 일부입니다.
1. 마운트 모드
DSSPI 기술을 이용한 무손실 감지, 감지된 객체 로드, 각기 다른 결함에 적합한 로드 방법을 채택하는 것이 중요합니다. 기존의 로드 방식에는 일반적으로 진공 로드, 열 로드 및 전자기 인센티브 로드가 포함됩니다. 여기서 진공 하중은 스페 클 간섭의 비파괴 검사에서 일반적으로 사용되는 하중 방식이며, 힘의 하중은 균일 한 음압, 즉 진공 하중을 통해 달성 될 수 있습니다. 이러한 하중 방식 기술 조건은 성숙하고 수량화하기 쉬우며 유기 유리, 플라스틱, 고무와 같은 저탄성 계수 재질의 결함 감지에 적합합니다. 그러나 작은 부품의 검사에만 국한되어 온라인 빠른 검사의 요구 사항을 충족시킬 수 없습니다. 열부하법 설비는 간단하고, 로드 범위는 자체적으로 조절할 수 있으며, 항공기 현장 현장 테스트 로드에 사용할 수 있지만 결함 깊이로 인해 온도에 민감하지 않은 일부 재질 테스트 효과에 적합하지 않습니다. 전자기 인센티브 하중은 일반적으로 압력 세라믹을 충격기로 테스트된 물체에 붙이는 것이다. 충격기가 탐지된 물체와 직접 접촉하기 때문에 접촉 로드에 속하며 테스트 효과에 직접적인 영향을 줍니다.
기존 로드 방식은 현장 환경, 테스트된 객체의 물리적 크기, 부품의 분해 제한 등의 조건에 따라 제한되며 적용이 제한됩니다. 비행기의 현장 현장 검사 요구를 충족시키기 위해 테스트된 물체에 대한 음향 인센티브 로드를 할 수 있다. 고조파 주파수가 물체 결함의 고유 주파수와 동일하거나 가까울 때 공진이 발생하고 공진시 진폭이 산반점으로 기록되므로 컴퓨터 이미지 시스템에서 진폭이 다른 산반장을 빼서 산반줄무늬 패턴을 얻을 수 있습니다. 로드 시스템은 오디오 스캔 인센티브 로드 시스템이라고 하는 주 발진기, 전력 증폭기, 주파수계, 스피커 및 전원 공급 장치로 구성됩니다. 주 진동기에는 연속 스윕 출력 기능이 있습니다. 스윕 신호가 전력으로 확대되면 스피커는 광대역 여기 음파를 방출하여 재료 표면에 작용하여 재료 결함을 자극합니다. 실험에 따르면, 이 로드 방식은 효과가 뚜렷하고, 감지된 얼룩무늬 줄무늬가 뚜렷하며, 빠르고 연속적이며, 전체 필드 스캔의 특징을 가지고 있는 것으로 나타났다. 하지만 현장 검증이 필요합니다.
2. 기기의 소형화
엔지니어링 응용 프로그램에서 DSSPI 감지 시스템에는 레이저 오차 간섭 시스템, CCD 카메라 시스템, 이미지 카드 수집 시스템, 컴퓨터 이미지 처리 시스템 및 로딩 시스템이 포함됩니다. 레이저 기술, 비디오 기술, 컴퓨터 이미지 처리 기술, 광섬유 기술 및 마이크로기계 시스템이 발전함에 따라 DSSPI 테스트 기기의 소형화를 실현할 수 있습니다. 첫째, 레이저 기술이 발달하면서 고출력 에너지, 작고 견고한 단일 종 방향 고체 레이저와 같은 소형 고출력 레이저가 개발되었습니다. 둘째, 소형, 고성능, 고해상도 CCD 카메라 시스템의 발전, 컴퓨터 이미지 처리 소프트웨어의 발전, 광섬유 이동 기술의 발전은 기기의 소형화를 위한 토대를 마련했다. 3. 전단 기술
DSSPI 레이저 전단 이미징의 핵심 기술 중 하나는 기존의 시간 이동 기술 대신 공간 이동 기술을 사용하여 신호 처리를 매우 간단하게 하는 것입니다 (한 번의 이미징 프로세스에는 두 개의 비디오 이미지만 필요하고, 시간 영역 이동이 필요한 경우 한 개의 이미지에는 6 개의 비디오 이미지가 필요합니다). 전단 이미징 방법은 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 하나는 진폭 분할 전단 간섭법이고, 마이클슨 간섭법은 가장 전형적인 방법이다. 클리핑 이미징 다이어그램은 그림 2 에 나와 있습니다. 맥레슨 산반 광학머리를 사용하면 압력 세라믹 (PZT) 반사경을 움직여 광파의 이동을 가능하게 하고 반사경 2 를 회전시켜 전단량을 조절할 수 있다. 마이클슨법의 강도는 1 에 가깝고 장내에 고르게 분포되어 있다. 조리개 재구성이 필요 없기 때문에 조리개가 크고 빛 에너지 활용도가 높습니다.
두 번째 범주는 파면 분할 전단 간섭술로 다양한 구조가 있습니다. 웨지법은 가장 간단하고 실용적인 방법이다. 그림 3 과 같이 두 개의 직각 프리즘으로 구성된 로라스턴 프리즘도 있습니다. 그 특징은 광로가 간단하고, 큰 오차 전단을 실현할 수 있고, 참고광을 끌어낼 필요가 없다는 것이다. 한편, 로라스턴 프리즘에서 얻은 두 개의 직교 편광은 편진 이동 기술을 쉽게 도입하여 줄무늬의 위상 값을 얻고 측정 정확도를 크게 높인다. 일반적으로 전자 전위 스페 클 변위 도수 측정의 감도가 첫 번째입니다. 수식에서 알 수 있듯이, 비트 오류량 *9 peck x 를 변경하면 변위 도수 측정의 감도를 변경할 수 있으며, 이중 렌즈 이미징 장치를 사용하는 경우 오프셋 렌즈의 양쪽 끝에 렌즈를 추가하고 오프셋 거울과 물체 사이의 거리를 이동하여 이미징에 영향을 주지 않고 * 9 peck X 를 변경할 수 있습니다. 그러나 구체적인 광학 매개변수 기준은 실험에서 더 검증해야 합니다. 그림 4 와 같이
4. 디지털 이미지 처리 기술
컴퓨터 기술과 전자 기술의 급속한 발전에 따라 디지털 이미지 처리 방법이 광범위하게 응용되었다. 디지털 이미지 처리 방법을 사용하면 DSSPI 감지 시스템의 이미지 처리에 대한 하드웨어 요구 사항을 줄여 기기의 볼륨을 줄일 수 있습니다. 디지털 이미지 처리에는 주로 점 연산, 기하학 연산, 대수 연산 등이 포함됩니다. 이를 통해 이미지의 히스토그램 분포 및 그레이스케일 값을 변경하고 이미지 해상도를 높이며 임의 노이즈의 영향을 제거할 수 있습니다. 디지털 이미지는 통계 이론으로 분석하고 설명할 수 있는 이산 이미지입니다. 스펙클 줄무늬 처리는 디지털 이미지 처리를 통해 수행할 수 있습니다. 일반적인 이미지 처리 방법에는 기하학적 변환, 그레이스케일 조정, 디지털 필터, 부드러운 노이즈 제거, 가장자리 감지, 고속 푸리에 변환, 이산 코사인 변환, 위상 확장, 디지털 상관 등이 있습니다. 이미지 처리 기술이 발전함에 따라 DSSPI 감지 기술이 광범위하게 적용될 것이다.
5. 위상 시프트 기술
위상 이동 간섭술은 위상 변화를 사용하여 변위 및 변위 미분을 해결함으로써 전체 필드의 위상 분포를 얻고 결함을 더욱 식별합니다. 인식 정확도가 높고, 측정 속도가 빠르며, 적용 범위가 넓다는 장점이 있어 널리 활용되고 있으며, 인기 있는 연구 분야입니다. 헤테로 다인 간섭 측정은 빛의 변조 주파수를 변경하고 전자 위상계를 사용하여 간섭 줄무늬 위상을 계산하는 방법입니다. 1/1000 파장까지 정확하게 측정하여 고정밀 측정을 할 수 있습니다. 그러나 이 방법은 복잡한 광학 장치와 점별 측정으로 인해 거의 사용되지 않습니다. 광송파 기술은 기울기가 충분한 선형 반송파 줄무늬 위상 분포에 단조롭지 않은 줄무늬 위상 분포를 추가하여 변조 위상을 단조롭게 하고, 반송파 줄무늬가 반송파에서 벗어나는 정도를 조절하거나 반송파 조정 기술을 이용하여 전체 필드의 위상 분포를 얻을 수 있습니다. 1980 년대 초, 서로 다른 위상 이동 아래의 2 차 관련 줄무늬를 계산하여 위상을 풀기 위해 전자 산란 간섭술이 처음 제기되었다. 위상 감산, 즉 변형 전후의 스페 클 간섭 필드의 위상을 먼저 찾은 다음 위상 감산을 통해 변형으로 인한 위상 변화를 얻습니다. 위상 알고리즘에는 단일 단계 위상 이동 방법이 있습니다. 서로 다른 이동을 실현하는 데 있어서, 편진 이동과 왜곡된 LCD 가 연이어 제기되었다.
전망
2 1 세기 DSSPI 테스트의 핵심 기술이 크게 발전함에 따라 DSSPI 의 현장 감지 기술도 획기적인 발전을 이루었습니다. DSSPI 감지 기술, 오디오 스캔 인센티브 로드 방식, 실시간 시간 시차 조정 가능, 면 변위를 나타내는 도수 (피크) 오버레이 등의 개념을 제시했습니다. 특히 피크 중첩법을 사용하여 결함을 기록하는 산간도는 탐지의 속도와 결함의 직관성을 크게 높였다. 물체 변형 전 t0 시간의 전단 반점 필드와 임의의 시점의 TN (n= 1, 2,3 ... N) 의 반점 필드를 겹쳐서 물체 결함의 크기, 모양 및 위치에 대한 도수 피크 줄무늬 (흰색 영역은 결함을 나타냄) 를 빠르게 얻을 수 있습니다. 또한 오디오 스캔 인센티브 로드 방식이 제시되어 DSSPI 감지 기술을 위한 새로운 현장 로드 방식을 제공합니다. 이는 중요한 실용적인 의미를 지닙니다. 한편, 시각적 이미지 처리 소프트웨어 기술, 퍼지 신경망 기술, 데이터베이스 기술, 시뮬레이션 기술, 전문가 시스템 및 프랙탈 이론이 발전함에 따라 DSSPI 탐지 기술은 지능화 및 자동화 방향으로 발전하여 항공기 복합 재료의 현장 탐지를 위한 더 나은 탐지 수단을 제공합니다.