[發(fā)明專利]一種高清晰焊縫超聲成像無損檢測(cè)方法及檢測(cè)系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710120133.2
• 申請(qǐng)日: 2007-08-10
• 公開（公告）號(hào): CN101101277A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳鐵群;戴光智;薛家祥;謝寶忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/06
• 分類號(hào): G01N29/06
• 代理公司: 北京捷誠(chéng)信通專利事務(wù)所
• 代理人: 魏殿紳

1.一種高清晰焊縫超聲成像無損檢測(cè)方法，其特征在于，采用水浸聚焦探頭對(duì)焊縫進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，并對(duì)每一點(diǎn)的超聲反射回波檢波信號(hào)采樣，組成焊縫截面的超聲掃描圖像，然后通過將微掃描成像和多圖像重建超分辨率圖像結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)圖像的超分辨率重建。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高清晰焊縫超聲成像無損檢測(cè)方法，其特征在于：將被測(cè)工件裝配于檢測(cè)系統(tǒng)水槽中的夾具上，使焊縫被測(cè)截面與超聲入射聲束垂直，并調(diào)整檢測(cè)系統(tǒng)參數(shù)，其中檢測(cè)參數(shù)主要包括微掃描模式、材料聲速、焊縫厚度及探頭掃描范圍，且將該探頭置于焊縫上方，根據(jù)檢測(cè)參數(shù)，三維精密掃描裝置帶動(dòng)探頭對(duì)被測(cè)焊縫截面自動(dòng)聚焦。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高清晰焊縫超聲成像無損檢測(cè)方法，其特征在于：掃描采樣間距可以根據(jù)分辨率要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，圖像像素級(jí)可以選擇256級(jí)或者16級(jí)，且圖像顯示可以采用偽彩色圖像或者灰度圖像兩種方式。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高清晰焊縫超聲成像無損檢測(cè)方法，其特征在于：還包括：

根據(jù)發(fā)射回波檢波信號(hào)確定采樣閘門位置，對(duì)被測(cè)焊縫截面進(jìn)行自動(dòng)掃描，并且實(shí)時(shí)成像，然后通過微掃描模式，來調(diào)整掃描器初始定位位置，將同一焊縫截面進(jìn)行多次掃描，經(jīng)精密掃描裝置的控制，得到同一焊接缺陷和損傷場(chǎng)景序列或多幀圖像，然后經(jīng)過圖像合成處理，得到高清晰、超分辨率的圖像；

將多幅同一焊縫截面的不同圖像合成超分辨率圖像的算法，是由移植于嵌入式計(jì)算機(jī)上通用掃描成像檢測(cè)軟件實(shí)現(xiàn)的，也可以由信號(hào)處理及控制單元的FPGA(Field?Programmable?Gate?Array現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)中實(shí)現(xiàn)，也可以將得到的多幅圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

5.一種高清晰焊縫超聲成像無損檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括：

嵌入式計(jì)算機(jī)單元：通過操作系統(tǒng)輸入檢測(cè)參數(shù)，并傳輸相應(yīng)的參數(shù)于FPGA(Field?Programmable?Gate?Array現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)；

信號(hào)處理及控制單元：包括參數(shù)設(shè)置、超聲發(fā)射接收系統(tǒng)、掃描控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、掃描控制系統(tǒng)分別與嵌入式計(jì)算機(jī)連接，掃描控制系統(tǒng)通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與三維精密掃描裝置連接且由FPGA對(duì)超聲波發(fā)射接收系統(tǒng)中的波束進(jìn)行發(fā)射和接收，并對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的信號(hào)進(jìn)行采集，及掃描控制系統(tǒng)中工件的成像掃描。

掃描單元：包括由FPGA控制和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高精度三維精密掃描裝置與探頭，且通過探頭將工件連結(jié)于超聲發(fā)射接收系統(tǒng)。

6根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高清晰焊縫超聲成像無損檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還通過超聲發(fā)射/接收電路和三維精密掃描裝置實(shí)現(xiàn)連接，并將多路經(jīng)過調(diào)理的電壓信號(hào)并行進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并傳輸給計(jì)算機(jī)。

7根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高清晰焊縫超聲成像無損檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述超聲發(fā)射接收系統(tǒng)主要由超聲波發(fā)射電路和接收放大電路組成，超聲發(fā)射電路以產(chǎn)生加在超聲探頭上的高壓脈沖，使傳感器發(fā)射超聲波，而超聲接收電路把傳感器接收到的回波信號(hào)通過接收電路轉(zhuǎn)換成微弱電信號(hào)，再經(jīng)接收放大器放大后送給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

8根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高清晰焊縫超聲成像無損檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述掃描控制系統(tǒng)通過微掃描成像把焦平面器件對(duì)場(chǎng)景每次采樣得到的圖像進(jìn)行存儲(chǔ)，然后將該存儲(chǔ)的圖像像素按照?qǐng)D像獲取的方式和順序進(jìn)行交叉，并經(jīng)過處理得到最終的圖像；

其中微掃描主要包括1×1，2×2，3×3，4×4四種模式，且在每種工作模式中，每一次的位移為相同的步長(zhǎng)。

9根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高清晰焊縫超聲成像無損檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述三維精密掃描裝置由X軸、Y軸、Z軸三維運(yùn)動(dòng)模塊組成，X軸和Y軸將探頭實(shí)現(xiàn)水平運(yùn)動(dòng)，Z軸使探頭實(shí)現(xiàn)垂直運(yùn)動(dòng)，且X、Y、Z軸都采用滾珠絲杠傳動(dòng)，由步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)提供轉(zhuǎn)動(dòng)力，并且掃描方式可采用單探頭、陣列探頭或相控陣進(jìn)行掃描。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高清晰焊縫超聲成像無損檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：其中在嵌入式計(jì)算機(jī)單元與信號(hào)處理及控制單元上運(yùn)行有三維超聲成像系統(tǒng)軟件，該系統(tǒng)軟件包括：參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、圖像處理模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊及數(shù)據(jù)庫模塊。