Page 49 - 无损检测2022年第十期

无损检测新技术发展与应用专题

DOI : 10.11973 / ws j c202210004

基于激光三维扫描的裂纹可视化表征方法

焦 婷 , 宁 宁 , 樊俊铃 , 秦纪仇 2
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( 1. 中国飞机强度研究所 六室 ,西安 710065 ; 2. 上海恩眠机电科技有限公司 技术中心, 上海 200240 )

摘 要:疲劳裂纹是飞机服役过程中的常见损伤, 激光三维扫描技术可通过获取点云数据实

现结构参数的三维重构, 但在用于裂纹识别和表征时, 面临局部裂纹与结构尺寸之间存在跨尺度效
应的问题。为此, 基于目视检测难易程度, 选取人工裂纹、 易于目视可见裂纹、 目视可见裂纹和目视
勉强可见裂纹等 4 种典型裂纹特征作为研究对象, 提取裂纹长度、 裂纹宽度和裂纹两侧高度差作为
重构参数来表征局部裂纹特征, 并采用光学显微镜对裂纹特征参数进行定量。随后对 4 种裂纹特
征开展激光三维扫描建模试验, 分析重构参数对激光三维扫描裂纹特征识别和建模精度的影响。
试验结果表明, 激光三维扫描技术可以精确识别与表征裂纹特征, 为飞机结构裂纹可视化表征提供
了一种新的技术手段。
关键词:激光三维扫描; 点云数据; 扫描精度; 裂纹特征重构; 可见裂纹

中图分类号: V267 ; TB92 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 10-0015-05

Visualcharacterizationmethodofcracksbasedonlaser3Dscannin g

,
,
,
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JIAOTin g NINGNin g FANJunlin g Q INJichou 2
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( 1.De p artment6 , AircraftStren g thResearchInstituteofChina , Xi'an710065 , China ;

2.TechnicalCenter , Shan g haiENM3DElectromechanicalTechnolo gyCo. , Ltd. , Shan g hai200040 , China )

Abstract : Structuralcrackisacommondama g eformforaircraft.Laser3Dscannin gtechnolo gycanrealize3D

reconstructionofstructuralp arametersb yobtainin gp ointclouddata , butitisfaced withthecrossscaleeffect

betweenlocalcrackandstructuresizewhena pp liedtocrackdetectionandidentification.Toaddressthisissue ,

basedonthedifficult yofvisualins p ection , fourcracksofartificialcrack , crackp ro p a g atin g toed g eofthesam p le ,

visiblecrack , andbarel y visiblecrackwereselectedasob j ects , andthreereconstructionp arametersofcracklen g th ,

crackwidthandhei g htdifferenceonbothsidesofcrackwereextractedtocharacterizecrackcharacteristics , andthe

p arameterswere q uantitativel ymeasuredusin go p ticalmicrosco p e.Then , thelaser3Dscannin g crackmodelin g test

wascarried outonthefourcracks , andtheeffectsofreconstruction p arametersonthecrack characteristics

reco g nitionandmodelin gaccurac ywereanal y zed.Theresultsshowthatthelaser3Dscannin g technolo gywasable

toaccuratel y identif yandcharacterizethecharacteristicsofcracks , whichmi g ht p rovidesanoveltechnicalmeansfor

thevisualcharacterizationofaircraftstructurecracks.

Ke ywords : laser3Dscannin g ; p ointclouddata ; scannin gaccurac y ; crackcharacteristicreconstruction ; visible
crack
疲劳裂纹是飞机结构中的典型损伤 [ 1 ] , 会造成 性产生严重威胁。如果不能及时准确地发现裂纹并
飞机结构强度降低, 承载能力下降, 对飞机结构完整 检测其扩展情况, 飞行安全会受到严重威胁 [ 2-3 ] 。对
机体主要承载结构和重要部件进行裂纹检测是增加
收稿日期: 2022-05-30
飞机安全性和可靠性, 降低飞机维修成本和运行成
基金项目: 航空科学基金( 20200009023004 )
本的一种重要手段 [ 4 ] 。
作者简介: 焦 婷( 1983- ), 女, 高级工程师, 主要研究方向为飞
机结构损伤容限分析和结构修理 随着计算机技术的发展, 许多学者尝试使用新
技术检测和表征裂纹。 TAO 等 [ 5 ] 采用卷积神经网
通信作者: 焦 婷, 296513713@ qq .com
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2022 年 第 44 卷 第 10 期
无损检测