[发明专利]一种碳纤维增强型复合材料铺层顺序识别方法及系统

权利要求书

1.一种碳纤维增强型复合材料铺层顺序识别方法，其特征在于，所述方法包括：

采用超声探头对碳纤维增强型复合材料层合板在一个平面内进行逐点扫描获得三维超声信号，所述三维超声信号是以层结构所在平面为二维平面且以所述超声探头接收到的反射信号的时间为第三维度的三维超声信号空间；

确定所述三维超声信号的时间维度中所述超声探头接收到对所述碳纤维增强型复合材料层合板的反射信号的时间范围；

将所述时间范围内各时刻的二维平面内的反射信号定义为各时间帧信号；

根据所述时间帧信号内的反射信号确定所述时间帧信号对应的波数域信号；

确定所述波数域信号中所包含的角度及所述角度对应的像素点；

将所述波数域信号中与所述角度对应的像素点的波数域信号强度值进行累加，得到各角度的信号强度累加值；

根据所述时间帧信号中各信号强度累加值中最大值对应的角度确定所述时间帧信号对应时刻的纤维铺层角度；

将各时刻的纤维铺层角度按照时间顺序进行排列，确定所述碳纤维增强型复合材料层合板的纤维铺层顺序。

2.根据权利要求1所述的一 种碳纤维增强型复合材料铺层顺序识别方法，其特征在于，所述超声探头的发射信号频率为20MHz，所述超声探头的接收反射信号的采样频率为100MHz，所述超声探头在水平方向(x,y)上的扫描点数为100×100，扫描间隔为1mm。

3.根据权利要求1所述的一 种碳纤维增强型复合材料铺层顺序识别方法，其特征在于，所述确定所述超声探头接收到反射信号的时间范围的具体方法包括：

随机提取一个扫描点的反射信号，根据所述反射信号中上表面反射波中最大幅值对应的时刻T₀和下表面反射波中最大幅值对应的时刻T₁确定所述时间范围为不小于T₀且不大于T₁。

4.根据权利要求1所述的一 种碳纤维增强型复合材料铺层顺序识别方法，其特征在于，所述波数域信号中各像素点对应的角度的计算方法：

对各所述时间帧信号中反射信号做二维傅里叶变换：将二维空间内反射信号A(x,y,t₀)转换至二维波数域(k_x，k_y)内，t₀表示各所述时间帧信号对应的时刻；

利用公式计算像素点(k_x，k_y)对应的角度θ。

5.根据权利要求1所述的一 种碳纤维增强型复合材料铺层顺序识别方法，其特征在于，所述超声探头通过机械手臂连接到二维扫描平台上，所述超声探头在所述机械手臂的驱动下实现二维空间的S形扫描。

6.一种碳纤维增强型复合材料铺层顺序识别系统，其特征在于，所述系统包括：

三维超声信号获取模块，用于采用超声探头对碳纤维增强型复合材料层合板在一个平面内进行逐点扫描获得三维超声信号，所述三维超声信号是以层结构所在平面为二维平面且以所述超声探头接收到的反射信号的时间为第三维度的三维超声信号空间；

时间范围确定模块，用于确定所述三维超声信号的时间维度中所述超声探头接收到对所述碳纤维增强型复合材料层合板的反射信号的时间范围；

时间帧信号定义模块，用于将所述时间范围内各时刻的二维平面内的反射信号定义为各时间帧信号；

波数域像素点对应角度确定模块，用于根据所述时间帧信号内的反射信号确定所述时间帧信号对应的波数域信号；确定所述波数域信号中所包含的角度及所述角度对应的像素点；

信号强度累加模块，用于将所述波数域信号中与所述角度对应的像素点的波数域信号强度值进行累加，得到各角度的信号强度累加值；

纤维角度确定模块，用于根据所述时间帧信号中各信号强度累加值中最大值对应的角度确定所述时间帧信号对应时刻的纤维铺层角度；

纤维铺层顺序确定模块，用于将各时刻的纤维铺层角度按照时间顺序进行排列，确定所述碳纤维增强型复合材料层合板的纤维铺层顺序。