[發明專利]一種基于超聲相控陣的零件內部缺陷三維參數提取方法

有效

• 申請號: 201810015577.8
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108226290B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 李兵;李應飛;陳磊;周浩;高飛;魏翔
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/06;G01N29/44
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種基于超聲相控陣的零件內部缺陷三維參數提取方法，根據待測零件的形狀大小，對待測零件進行檢測，通過探頭的移動，檢測到零件內部缺陷并在超聲相控陣儀器上進行顯示，然后保存數據，獲取待測零件內部缺陷的對應切片圖像后，以S顯示為主要的圖像信息進行數據保存；對采集到的缺陷顯示圖像進行圖像處理；求取處理好缺陷的切片圖像的質心，并標定質心的位置，計算得出每個切片圖像上缺陷的面積；采用等面積的圓替換形狀復雜的缺陷，將所有的圖片進行面積等效處理，重構缺陷的三維模型，計算得到零件內部重建缺陷的三維參數用于反映零件的內部結構。本發明方法成本低、耗時相對較少、設備簡易便于攜帶、可實現在線檢測。

技術領域

本發明屬于工業超聲無損檢測技術領域，具體涉及一種基于超聲相控陣的零件內部缺陷三維參數提取方法。

背景技術

工業領域，一方面，大型裝備通常在高溫、強壓、重載荷等惡劣的環境下工作，這樣的工作環境對零部件容易造成疲勞損傷、腐蝕、燒傷、裂紋等不同程度的缺陷，極大地影響著設備的正常工作，甚至直接對設備造成不可修復性的破壞，極大地影響了工業的生產效率，同時，其對技術人員的人身安全也是一個隱患；另一方面，在高溫、強壓、重載荷等惡劣條件下循環工作的零部件，由于在生產、制造、加工等過程中容易產生氣孔、疏松、裂紋、夾渣等形式的缺陷，如燃氣輪機發動機轉子、轉子上安裝的葉片、壓力容器、石油管道等零部件，將嚴重影響設備整機的工作性能、使用壽命以及運行的安全可靠性。因此，研究大型設備零部件內部缺陷的檢測技術、提取缺陷的三維參數，對零部件的出廠合格性檢測、使用壽命預估、提高工業生產效率、降低安全隱患等方面都有重要而深遠的意義。

常規的無損檢測技術主要有射線檢測，超聲檢測，滲透檢測，渦流檢測等方式。常規的滲透檢測，渦流檢測等方式主要是針對待測對象近表面的缺陷進行檢測，一般檢測范圍為幾個毫米，無法有效獲取檢測對象的內部缺陷；射線檢測方法主要采用工業射線對葉片進行透照，借助膠片成像來實現對葉片內部缺陷的檢測。該方法具有成像分辨率高、靈敏度高、直觀可靠等優點，在工業無損檢測領域發揮著重要的作用。但此方法本質上是將零件沿透照方向在膠片上投影成像，故僅能夠清晰顯示出缺陷的二維特征信息，對于缺陷在透照方向上的三維特征信息卻無法顯示，即使是經驗豐富的專業技術人員也很難精確估計這一維度上的信息，工作效率較低、成本較高，且重復性較差；工業CT技術通過對待測對象進行大量切片，然后采用圖像重構技術重建零件的內部結構，可以直觀、準確的反映出零件的內部結構，從而獲取精確的三維特征參數，但由于工業CT設備費用高昂、檢測費用昂貴、對零件需要進行大量切片，時間利用率較低，不適合用于大批量檢測，對不便拆卸的大型設備的零部件的檢測更無從談起。超聲相控陣技術利用相控陣探頭可以對零件內部進行多角度、動態的聚焦掃查，通過合理設計探頭的掃查路徑，結合超聲相控陣設備的S、C、A等多種顯示方式，可以實現對待測零件的實時成像、分層掃查。相比工業CT檢測方法，超聲相控陣技術能實現零件的實時在線檢測、分層掃查，其檢測周期短、設備價格低廉、勞動強度相對較小、檢測精度比工業CT稍低，但已滿足一般工業領域檢測精度的需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于超聲相控陣的零件內部缺陷三維參數提取方法，解決了當前工業領域大型設備，諸如燃氣輪機發動機轉子、轉子上安裝的葉片、壓力容器、石油管道等零部件提取內部缺陷三維參數困難、可靠性不足、方法不成熟等多方面問題。

本發明采用以下技術方案：