3D discrete model for thermal contrast enhancement and defects depth estimation in CFRP slabs.

Restrepo Girón, Andrés D. | 2015-05-21

Two finite difference discretization approaches of the Fourier’s 3D heat propagation model are introduced, from which a new technique is proposed to enhance the thermal contrast of infrared sequences of images acquired from pulsed active thermography experiment for non-destructive testing of CFRP slabs. The discrete models defined are easily adaptable to a spatial filter structure, which can be applied to each image of the infrared sequence to obtain a better contrast between possible internal flaws and sound regions of material, and hence, a better probability of flaws detection. The performance of the technique proposed is evaluated using artificial thermal sequences generated by ThermoCalc6L, software that is able to compute dynamic thermal distributions in anisotropic layered solids, simulating internal defects and different excitation sets. Results show that this technique offers a better contrast between defects and image background than other relevant techniques like modified-differential absolute contrast, and a potentially faster execution than techniques based on thermal distribution reconstruction like the 3D thermal filtering method. Resumen Se introducen dos aproximaciones por diferencias finitas al modelo clásico de Fourier de propagación del calor en 3D a partir de las cuales se propone una nueva técnica para mejorar el contraste térmico en secuencias de imágenes infrarrojas adquiridas a partir de experimentos de termografía activa pulsada para ensayo no destructivo de láminas delgadas de CFRP. Los modelos anteriores se adaptan fácilmente a una estructura de filtro espacial que puede aplicarse a cada imagen de la secuencia con el fin de obtener un mejor contraste entre posibles defectos internos y las regiones sanas del material, y por tanto, una mayor probabilidad de detección. El desempeño de la técnica propuesta se evalúa empleando secuencias artificiales sintetizadas con el software ThermoCalc6L, que permite computar las distribuciones de temperatura en láminas sólidas anisotrópicas, simulando defectos internos y diferentes esquemas de excitación. Los resultados muestran que la técnica propuesta ofrece un mejor contraste térmico que técnicas relevantes como el contraste absoluto diferencial modificado, y una velocidad potencialmente superior de ejecución sobre las técnicas basadas en la reconstrucción de la distribución térmica, como el caso del método de filtrado térmico 3D.