基于BF-Net与孪生分差的飞机结构裂纹检测方法

针对目前飞机结构疲劳试验损伤检测中计算机视觉识别模型面临的主要问题是如何从同为毫米级的表面纹理、划痕、污迹中识别出疲劳裂纹，提出了基于双向融合网络（bidirectional fusion network，简称BF-Net）和孪生分差的飞机结构裂纹检测方法。首先，采用分级检测策略，提取出可能出现裂纹的重点区域；其次，设计面向微小目标识别的BF-Net，通过自上而下和自下而上的特征融合操作从区域图像中自动获取高质量的裂纹特征信息；最后，采用孪生分差法，基于重点区域的自身特征信息以及与模板间的特征差异信息来综合判别裂纹。试验结果表明，该方法能够实现对微小裂纹的精确检测，为飞机结构疲劳试验中裂纹的自动化检测提供了有效的技术途径。     

拆除铆钉法在飞机结构修理中的应用与探讨

介绍了飞机翼梁损伤试验,针对试验中蒙皮孔边早期出现疑似可检裂纹可能导致试验无法正常进行的情况,提出了拆除裂纹孔边铆钉的方法达到延缓裂纹扩展的目的。通过有限元分析软件,建立含裂纹结构应力强度计算模型,研究了拆除铆钉法在飞机整体翼梁损伤容限试验中的具体应用,通过静强度理论及断裂力学理论分析,对蒙皮孔边铆钉孔的受力状态、临界裂纹长度、疲劳寿命进行计算,指出拆除铆钉法本质是通过疲劳危险部位的逐渐转移来延长结构的疲劳寿命。给出的理论分析方法,可供飞机结构设计及修理参考。     

单通道AE信号盲分离的飞机构件监测方法研究

基于声发射(AE)技术的飞机结构件疲劳裂纹检测是飞机健康状态识别的一种有效方法。由于声发射信号的瞬态性、不确定性、微弱性和易受机电干扰性,使声发射检测技术很大程度上已演变成信号处理问题,目前多数研究报道的是单源声发射信号的降噪处理。然而,在实际应用中,不仅结构件出现疲劳裂纹时会产生AE信号,而且紧耦合的结构体之间也会因冲击载荷产生弹性波,以至观测信号一般是多源AE混合信号,波的传播时延的存在使得信号混合方式为卷积混合。针对目前测试方法不能正确识别AE信号,以致难以识别结构体是否存在疲劳裂纹的问题,提出一种具有信号源个数估计的单通道非负矩阵分解解卷积盲源分离算法。首先采用经验模态分解方法将单通道混合信号分解为多个本征模态函数;然后采用主成分分析法估计信号源个数,并重构观测信号;最后通过非负矩阵分解解卷积得到各个源信号。实验结果表明,单通道盲源分离算法能正确分离AE信号,为飞机关键结构件的疲劳裂纹监测提供了一种方法。     

基于非线性超声调制方法的损伤识别与定位

在结构健康监测技术中,非线性弹性波谱方法具有对结构微小变化敏感的特性,能够有效地对裂纹等非线性损伤进行识别。笔者针对采用两个持续激励的普通非线性弹性波谱方法不能定位损伤的问题,提出了一种能够识别并且定位铝板中疲劳裂纹的非线性超声调制方法。该方法通过识别脉冲与高频超声波之间的调制现象来进行损伤检测。实验中,压电阵列粘贴于疲劳裂纹铝板表面,汉宁窗调制的正弦脉冲激励和正弦持续激励同时施加在压电阵列上。通过采集不同的作动传感路径的响应,利用短时傅里叶变换对响应进行频域分析,构造损伤指数量化损伤程度,对疲劳裂纹进行识别和定位。实验结果表明,所提出的方法可以成功地检测并定位疲劳裂纹损伤。     

基于BOW-HOG特征的活塞裂纹在线识别研究

为解决疲劳模拟台架试验中裂纹在线识别问题,应用并改进了基于BOW-HOG特征的机器学习方法,采用HOG特征提取方法提取了多种形态的裂纹特征。通过词袋模型和k-means聚类方法生成了裂纹的特征描述词典,以旋转、对称的增强训练方法改善了方向保持性,以图像金字塔的方式改善了尺寸保持性;采用联合灰度级分布图像差分法提取了图片感兴趣区域,以支持向量机作为分类器实现了复杂化环境下的活塞裂纹在线识别功能。试验及研究结果表明:改进后BOW-HOG算法准确率达到84.1%,表现出了良好的尺寸和旋转保持性,消耗更少的计算资源,显著提高了训练样本较为有限和复杂情况下的裂纹识别算法的准确率和鲁棒性。     

基于实测应变的飞机结构疲劳裂纹检测方法

全机疲劳试验中,准确、高效地根据实测应变数据检测疲劳裂纹至关重要.提出基于分段线性回归的裂纹检测算法,通过建立回归模型并估计模型参数,实现对结构裂纹的准确检测.将其与传统方法的“阈值法”相结合,提高了算法效率,并在此基础上开发了全机疲劳试验数据分析系统,取得了良好的实际效果.     

基于声发射技术飞机关键部件健康监测方法

为解决飞机关键结构部件疲劳损伤的有效监测,及时发现潜在的安全隐患,避免灾难性事故的发生.对于采用先进声发射技术所监测到的某飞机水平尾翼的原始声发射信息,提出采用小波包分析与支持向量机相结合的方法对匕机水平尾翼的健康状况进行识别与诊断.该方法将飞机水平尾翼产乍的原始声发射信号进行多级小波包分解,提取其频带能量作为特征向量,输入到由支持向量机构建的健康监测器对其进行健康识别与诊断.实验结果表明,该方法可以有效、准确地识别并诊断出飞机水平尾翼的疲劳裂纹,为飞机结构部件健康状态的有效监测提供了新途径.     

定向有机玻璃裂纹扩展性能试验研究

有机玻璃由于具有较好的强度和透光性而广泛应用于飞机风挡及座舱盖等结构中,其抵抗裂纹扩展性能对飞机安全性及使用寿命具有重要的影响。采用中心裂纹拉伸(CCT)试样对三种定向有机玻璃进行了疲劳裂纹扩展试验,采用七点递增多项式法对试验结果进行处理,求得不同试验条件下定向有机玻璃疲劳裂纹扩展速率与应力强度因子的关系式,对比分析了相同条件下三种定向有机玻璃的疲劳裂纹扩展性能,考核了应力比及残余应力对疲劳裂纹扩展速率的影响,为飞机座舱盖航空有机玻璃选材、使用及维护提供了试验依据。     

机器视觉及激光轮廓扫描的电流互感器外观信息自动识别算法

为了提高电流互感器外观信息的识别精度,对基于机器视觉及激光轮廓扫描的电流互感器外观信息自动识别算法进行了研究.利用线激光轮廓传感器获取了电流互感器外观轮廓的三维点云数据,依据三维点云数据重构了电流互感器外观轮廓图像,丰富了外观细节信息.按照外观图像形状信息特征参数,采用二叉决策树分类器识别了污渍与裂纹等外观形状信息.利用形态学字符定位方法与垂直投影法,自动识别外观图像空间信息即字符信息.实验结果表明,该算法识别电流互感器外观信息的准确率高于９９％ ,识别速率为 １．０１ 个/ s ,具备较好的自动识别性能.     

森林火灾图像自动识别与报警系统的研究与应用

介绍森林火灾图像自动识别和报警系统的总体结构和软件算法设计的方案,基本实现了林火图像的自动识别、林火报警与定位等功能。经实践测试表明,该系统的火灾图像识别算法的准确率高,识别速度快,抗干扰能力强,在火灾监测实际工程项目中有广泛的应用前景。     

基于非线性超声调制的疲劳裂纹识别方法

由于应力作用、撞击以及周期载荷等因素的影响,金属结构中不可避免地产生疲劳裂纹损伤。若结构存在边界非线性,传统的非线性调制方法将无法有效识别疲劳裂纹损伤。针对该问题,提出一种能够避免边界非线性干扰的非线性超声调制方法。该方法采用正弦脉冲信号和持续正弦信号作为激励,通过识别信号之间的非线性调制现象来进行损伤检测。分别以铝制裂纹梁和完整梁为实验对象,粘贴两个压电片作为作动器和传感器,利用短时傅里叶变换对响应信号进行时频分析,提取非线性调制信号成分,对疲劳裂纹损伤进行有效的识别。     

识别疲劳裂纹损伤的瞬时基准方法研究

传统的基于超声导波的结构健康监测及损伤识别方法是通过对比当前测量信号与结构完好时的基准信号进行损伤识别,但这类基准信号对工况及环境变化十分敏感。为降低对这类基准信号的依赖,提出了一种基于瞬时基准的疲劳裂纹损伤识别方法。利用疲劳裂纹在不同幅值激励下不同的超声非线性特性,以小幅值激励下结构响应为瞬时基准信号,以大幅值激励下结构响应为当前信号,使用比例相减法提取当前信号与瞬时基准信号间的差信号,对疲劳裂纹损伤进行识别。分别以完整铝梁及疲劳裂纹铝梁为实验对象,使用压电片激励和接收应力波信号。实验结果表明,该瞬时基准方法可有效识别疲劳裂纹损伤,而无需结构完好时的基准信号。     

基于灰色系统理论的疲劳裂纹扩展速率计算方法

灰色系统理论是解决不确定性问题的方法之一。在分析灰色系统理论的特点基础上,提出一种疲劳裂纹扩展速率的计算方法,该方法可以解决裂纹扩展速率测定试验中信息不完全对计算裂纹扩展速率造成的困难。典型数值算例证明,灰色系统计算方法计算裂纹扩展速率具有稳定性好和精度高的优势。     

基于损伤力学的某飞机构件冲击疲劳寿命预估

某飞机起落系统中某重要构件在飞机往复起落中承受循环冲击载荷作用,需对该构件的冲击疲劳强度进行分析。损伤力学方法对冲击疲劳问题来说是一种新的分析方法。首先分析构件在静载荷作用下的细节应力,判明疲劳危险点,接着分析得到危险点在冲击载荷作用下的应力响应。然后构建冲击型损伤演化方程,并识别其中的材质参数,提出将应力响应视为载荷谱的应力应变场—损伤场解耦处理方式,发展了损伤力学—有限元法,使其可用于预估构件冲击疲劳裂纹萌生寿命。而后应用该方法对构件在冲击疲劳载荷与非冲击疲劳载荷作用下的疲劳裂纹萌生寿命进行预估,得到寿命预估结果,进而比较得到冲击疲劳载荷作用下和非冲击疲劳载荷作用下构件寿命的当量关系,为该构件的等效疲劳试验提供重要参考依据。     

一种计算轮毂疲劳损伤的数值模拟新算法

针对轮毂结构复杂和周期载荷的特点,采用刚性元法简化轮毂有限元模型, 基于材料疲劳损伤规律、应变等效假设理论和有限元方法,提出了一种计算旋转轮毂结构疲劳损伤的新算法。该算法采用拟合得到的损伤演化材质参数和ANSYS的二次开发工具对轮毂的疲劳损伤过程进行数值计算,在得到裂纹全寿命的同时,给出裂纹群扩展路径,真实地模拟了轮毂动态旋转损伤进程。试验研究证明了该方法的可行性和有效性。     

断裂粘连激光印刷数字串识别算法

相对于印品质量较高的传统印刷数字串,激光印刷数字串由于存在断点、边缘粗糙、时有粘连等问题,采用传统算法无法对其进行准确的分割与识别。为此,提出了一种对激光印刷数字串进行切分和识别的算法。该算法采用膨胀结构元消除激光数字串断点,对粘连数字串进行极值切分法从而分离数字,最后用6个几何和拓扑特征构造数字原型用于区分数字,从而对数字进行识别。实际的网银盾数字识别实验表明此识别方法对数字串的识别准确率高达99%,平均识别时间为0.15s。该算法识别准确率高,并具有一定的实时性,对该算法进行进一步的改进,即可应用于激光打印生产线的在线监测,以及产品出厂前产品与包装的一致性校验。     

基于声音信号的结构损伤识别方法

随着对设备可靠性要求的提高,在生产过程中需要对关键设备的重要零部件在主要工序之后全部进行结构损伤检测,在服役过程中需要对关键设备重要零部件定期在线进行无损检测。为了克服现有的结构损伤检测方法的不足,满足工程实际的迫切需要,利用基于声音信号的结构损伤检测具有非接触测量、高效、可在线检测等优点,构建了一种基于声音信号的结构损伤识别模型。该模型的核心包括信号降噪、特征提取、基于距离评估的损伤敏感特征选择以及基于支持向量机的状态识别。将该模型应用于实验悬臂梁和铁路转辙机动作杆的裂纹损伤识别,结果表明,识别准确率均为100%,且识别过程仅需几秒,验证了该模型的有效性和可行性     

LD10CS腐蚀疲劳裂纹扩展速率评价的可靠性模型

腐蚀损伤会加速疲劳载荷下的飞机铝合金结构裂纹的萌生和扩展,威胁结构安全性。针对腐蚀影响下的疲劳裂纹扩展的随机性本质,对预腐蚀LD10CS合金的预腐蚀疲劳试验进行了数据分析,提出了基于可靠性的腐蚀裂纹扩展速率表征方法,与试验结果对比表明,该方法可以给出LD10CS腐蚀疲劳裂纹扩展速率的上下限,进而给出该种材料铝合金构件的疲劳裂纹扩展寿命的上下限,为评估铝合金构件的寿命提供了依据。     

基于中心投影形状特征的车载移动测量系统交通标志自动识别

针对车载移动测量系统所拍摄图像中的交通标志的自动识别问题,提出了一种基于中心投影特征的交通标志自动识别算法。文中详细研究了基于自适应图像分割和中心投影变换的交通标志图像的形状特征计算方法,利用信息熵解决了中心投影变换的最佳投影个数确定问题。在中心投影特征计算的基础上,利用训练后的概率神经网络实现了交通标志具体含义的自动识别。使用车载移动测量系统所拍摄的实际交通标志图像对本文算法进行了实验,并将中心投影形状特征和不变矩特征及SIFT特征的识别效果进行了对比,实验结果表明基于中心投影特征的识别方法具有最高的识别准确率。     

航空发动机篦齿盘表面裂纹的视觉检测

基于内窥镜的视觉检测技术在现代航空发动机故障诊断中发挥着重要的作用.针对航空发动机篦齿盘均压孔上产生的表面裂纹,采用基于工业视频内窥镜的孔探技术对其进行自动视觉检测.在对均压孔裂纹形成原因和裂纹形态进行分析的基础上,提出一种基于定位-识别模型的盘孔表面裂纹检测方法.该方法采用一种新的模糊快速Hough算法检测均压孔的圆形边界,对盘孔进行定位;然后根据裂纹分布情况确定感兴趣区域,并对该区域内的图像进行二值化和细化;最后采用链码分析实现裂纹识别.在实验中,对比了模糊快速Hough变换、标准Hough变换和随机Hough变换检测盘孔边界的效果,结果表明模糊快速Hough变换可以快速准确地识别出圆形边界,并对盘孔进行定位.采用上述方法对80幅均压孔图像进行裂纹检测试验,结果表明检测的准确率可达91.2%.