Data fusion of ultrasonic and thermal nondestructive testing of metal-polymer composite

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Non-destructive testing is an integral part of quality inspection for critical products. The complex structure of metalpolymer hydrogen cylinders makes it difficult to reliably detect defects using a single type of an NDT technique. In this context, the application of hybrid NDT is of interest. This paper considers the combined use of acoustic and thermal techniques of defect detection and the fusion of their results. Experimental verification has shown that the fusion of thermal and acoustic inspection data using the approach developed in this study provides an increase in defect detection compared to the separate use of these types of NDT methods.

Full Text

Restricted Access

About the authors

D. O. Dolmatov

National Research Tomsk Polytechnic University

Author for correspondence.
Email: dolmatovdo@tpu.ru
Russian Federation, 634050 Tomsk, 30 Lenin Ave

A. O. Chulkov

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: chulkovao@tpu.ru
Russian Federation, 634050 Tomsk, 30 Lenin Ave

D. A. Nesteruk

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: nden@tpu.ru
Russian Federation, 634050 Tomsk, 30 Lenin Ave

E. B. Kashkarov

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: ebk@tpu.ru
Russian Federation, 634050 Tomsk, 30 Lenin Ave

V. P. Vavilov

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: vavilov@tpu.ru
Russian Federation, 634050 Tomsk, 30 Lenin Ave

References

  1. Fateev V.N., Alekseeva O.K., Korobtsev S.V., Seregina E.A., Fateeva T.V., Grigoriev A.S., Aliev A.Sh.S., Aliev A.Sh. Problems of hydrogen accumulation and storage // Kimya Problemlеri. 2018. No. 4 (16). P. 453—483 (in Russian).
  2. Barthélémy H., Weber M., Barbier F. Hydrogen storage: Recent improvements and industrial perspectives // International J. of Hydrogen Energy. 2017. V. 42 (11). P. 7254—7262 .
  3. Semenischev S.P., Glukhov V.P., Merzlyakov P.P., Kilina O.V., Popov V.K. Manufacturing of metal-composite cylinders (first stage) // Transport on alternative fuel. 2013. No. 3 (33). P. 19—21 (in Russian).
  4. Semenischev S.P., Glukhov V.P., Merzlyakov P.P., Kilina O.V., Popov V.K. Manufacturing of metal-composite cylinders (second stage) // Transport on alternative fuel. 2013. No. 4 (34). P. 52—54 (in Russian).
  5. Boychuk A.S., Dikov I.A., Chertischev V.Y., Generalov A.S., Gorbovets M.A. Ultrasonic control of radius zones of monolithic structures made of carbon fibre-reinforced plastic by a radius phased array and a special mandrel // Proceedings of VIAM. 2023. No. 5 (123). P. 111—123 (in Russian).
  6. Torbali M.E., Zolotas A., Avdelidis N.P. A state-of-the-art review of non-destructive testing image fusion and critical insights on the inspection of aerospace composites towards sustainable maintenance repair operations //Applied Sciences. 2023. V. 13. No 4. Article number: 2732.
  7. Chulkov A.O., Vavilov V.P., Nesteruk D.A., Bedarev A.M., Yarkimbaev S., Shagdyrov B.I. Synthesizing data of active infrared thermography under optical and ultrasonic stimulation of products made of complex-shaped CFRP // Defectoskopiya. 2020. No. 7. P. 54—60.
  8. Bevan R.L., Budyn N., Zhang J., Croxford A.J., Kitazawa S., Wilcox P.D. Data fusion of multiview ultrasonic imaging for characterization of large defects // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 2020. V. 67. No. 11. P. 2387—2401.
  9. Petrov I., Vdovenko A., Dolmatov D., Sednev D. The implementation of post-processing algorithm for ultrasonic testing of welds // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. V. 510. No. 1. Article number: 012004.
  10. Samokrutov A.A., Shevaldykin V.G. Ultrasonic tomography of metal structures using the digitally focused antenna array method // Defectoskopiya. 2011. No 1. P. 21—38.
  11. Zamiela C., Jiang Z., Stokes R., Tian Z., Netchaev A., Dickerson C., Tian W., Bian L. Deep multi-modal U-Net fusion methodology of thermal and ultrasonic images for porosity detection in additive manufacturing // Journ. of Manufacturing Science and Engineering. 2023. V. 145. No. 6. Article number: 061009.
  12. Xiao X., Gao B., yun Tian G., Qing Wang K. Fusion model of inductive thermography and ultrasound for nondestructive testing // Infrared Physics & Technology. 2019. V. 101. P. 162—170.
  13. Yilmaz B., Ba A., Jasiuniene E., Bui H.K., Berthiau G. Evaluation of bonding quality with advanced nondestructive testing (NDT) and data fusion // Sensors. 2020. V. 20 (18). Article number: 5127.
  14. Daryabor P., Safizadeh M.S. Image fusion of ultrasonic and thermographic inspection of carbon/epoxy patches bonded to an aluminum plate // NDT & E International. 2017. V. 90. P. 1—10.
  15. Liu Z., Forsyth D.S., Komorowski J.P., Hanasaki K., Kirubarajan T. Survey: State of the art in NDE data fusion techniques // IEEE transactions on Instrumentation and Measurement. 2007. V. 56. No. 6. P. 2435—2451.
  16. Vorobei V.V., Markin V.B. Quality control of manufacturing and repair technology of composite structures. Novosibirsk: Nauka, 2006. 189 p. (In Russian).
  17. Winfree W.P., Cramer K.E., Zalameda J.N., Howell P.A., Burke E.R. Principal component analysis of thermographic data // Thermosense: thermal infrared applications XXXVII. 2015. V. 9485. P. 211—221.
  18. Shepard S.M., Beemer M.F. Advances in thermographic signal reconstruction // Thermosense: thermal infrared applications XXXVII. 2015. V. 9485. P. 204—210.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Test sample: photograph of the sample (a); diagram of defects (b).

Download (388KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Laboratory setup for thermal control.

Download (351KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Laboratory setup for acoustic control.

Download (399KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Results of TC of the control sample (one-way procedure, heating for 15 s): original thermogram at 40 s (a); PCA image (3rd component) (b); TSR image (1st derivative) (c).

Download (379KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Results of acoustic testing of the test sample: defect map, depth 2-3 mm (a); defect map, depth 3-4 mm (b); defect map, depth 4-5 mm (c).

Download (417KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Typical images and signal profiles: original IR thermogram (a); acoustic image, depth range 5-7 mm (b); temperature profile (c); profile of ultrasonic echo signals (d).

Download (478KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Synthesis of acoustic images and thermograms of a test sample without using threshold values.

Download (182KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Results of data synthesis using the algorithm with the introduction of thresholds: synthesis of acoustic images (a); synthesis of IR thermograms (b); synthesis of acoustic images and IR thermograms without noise suppression (c); synthesis of acoustic images and IR thermograms with the introduction of noise suppression thresholds (d).

Download (185KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».