[發明專利]一種軸類工件缺陷的網格化超聲層析成像檢測方法

有效

• 申請號: 201910735009.X
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110363767B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 胡斌;張琪;原可義
• 申請（專利權）人: 中國特種設備檢測研究院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/70;G01N29/44
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理有限公司 11368
• 代理人: 李世端

1.一種軸類工件缺陷的網格化超聲層析成像檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，網格劃分：根據超聲直探頭的直徑D和待測軸類工件的端面尺寸，在所述工件的掃查端面上劃分邊長為L的正方形網格，每個網格對應一個采樣點；

步驟2，回波采集：將所述正方形網格的中心作為探頭中心點，在所述采樣點依次放置所述探頭，接收超聲脈沖回波信號；

步驟3，聲程轉化處理：將上述超聲脈沖回波信號轉化為深度信號，即二分之一聲程上的回波信號；

步驟4，疊加處理：基于聲束半擴散角θ在所述探頭檢測聲束覆蓋圓區內對各聲程上的回波信號的幅值數據進行正方形網格化的疊加處理，具體如下：

步驟401，計算所述探頭的聲束半擴散角θ，根據θ計算各回波信號對應檢測聲束的擴散距離和覆蓋圓區，擴散距離M為回波信號對應的工件內部橫截面上所述探頭檢測聲束的邊界與聲束中軸線之間的距離，覆蓋圓區是直徑為2*M的圓形區域，其圓心為覆蓋圓圓心；

將掃查端面劃分的網格沿工件軸向投影于覆蓋圓區，從而對應將覆蓋圓區網格化，即實現了所述探頭聲束擴散網格化；覆蓋圓圓心處的網格為中央網格、覆蓋圓區內從中央網格起以L為間距依次向外擴散的網格形成了多個“口”字形區域；

步驟402，計算各個回波信號對應檢測聲束所述覆蓋圓區內中央網格和各個“口”字形區域內網格對應的信號幅值，從而獲得所述覆蓋圓區內網格化的幅值分布數據；

步驟403：幅值疊加：計算所有回波信號所在的待測工件內部橫截面，按照相同橫截面將對應的各個不同采樣點的回波信號數據匯合；當同一橫截面上不同采樣點的聲束覆蓋圓區存在重疊時，重疊的正方形網格的幅值為不同覆蓋圓區內該網格對應的信號幅值的疊加；

步驟5，歸一化處理：將步驟4獲得的超聲回波疊加數據中的幅值數據映射到0-1的范圍內；

步驟6，層析成像：將經步驟5處理后的回波信號數據進行偽彩色圖像處理，采用層析成像以呈現待測軸類工件內部各個回波信號橫截面切片的狀況，從而實現待測工件內部的超聲檢測層析成像，用于對缺陷信號的識別和定位。

2.根據權利要求1所述的一種軸類工件缺陷的網格化超聲層析成像檢測方法，其特征在于，為確保超聲檢測滿足不低于20％重復率覆蓋的要求，所述正方形網格邊長L小于等于在掃查端面上，以所述掃查端面所在圓形的外切正方形一頂點為坐標原點、所述工件軸向為z軸建立三維坐標系，以所述坐標原點為起點、以L為邊長沿x軸、y軸依次劃分正方形網格。

3.根據權利要求1所述的一種軸類工件缺陷的網格化超聲層析成像檢測方法，其特征在于，步驟3所述聲程轉化處理，具體為：

步驟301：獲取回波信號數據，依照其傳播時間與信號幅值對應關系得到超聲掃描信號，即以傳播時間為橫軸、信號幅值為縱軸的回波信號的時域信號；

步驟302：通過聲速、傳播時間和傳播聲程之間的對應關系，計算出其二分之一傳播聲程與信號幅值對應關系，得到空間上的深度信號，即以距離檢測端面的深度為橫軸、信號幅值為縱軸的回波信號的空間信號。

4.根據權利要求1所述的一種軸類工件缺陷的網格化超聲層析成像檢測方法，其特征在于，步驟4所述聲束半擴散角θ＝29(λ/D)，其中，λ為超聲縱波波長。

5.根據權利要求1所述的一種軸類工件缺陷的網格化超聲層析成像檢測方法，其特征在于，步驟5所述歸一化處理，具體為：在步驟4所獲得的幅值疊加結果數據中，將所有幅值V中的最大值作為V_max，將所有幅值中的最小值作為V_min，再根據歸一化公式V’＝(V-V_min)/(V_max-V_min)，將所有幅值數據V映射到0-1的范圍內。

6.根據權利要求1所述的一種軸類工件缺陷的網格化超聲層析成像檢測方法，其特征在于，步驟6中所述將經步驟5處理后的回波信號數據進行偽彩色圖像處理，具體為：依據步驟5獲得的超聲回波信號的幅值歸一化數據，將各個幅值對應的工件內部橫截面正方形網格的顏色按照由顏色A到顏色B的轉變進行標識。

7.根據權利要求5所述的一種軸類工件缺陷的網格化超聲層析成像檢測方法，其特征在于，步驟6中所述采用層析成像以呈現待測軸類工件各個切片橫截面的內部狀況，具體為，

步驟601，將步驟5中獲得的V’映射至RGB值，對相應網格進行偽彩色著色；

步驟602，依據采樣點在掃查端面二維平面的空間位置對其順序標號，使采樣點與該點獲得的回波信號一一對應，采樣點的順序標號代表其(x,y)坐標數據；所有回波信號對應的各個橫截面與掃查端面的距離為相應回波信號位置坐標的z坐標數據；在三維坐標系中根據偽彩色著色結果重建所有回波對應不同深度截面的幅值分布圖像，從而實現待測工件內部的超聲檢測層析成像，用于對缺陷信號的識別和定位。