[發(fā)明專(zhuān)利]一種軸類(lèi)工件缺陷的網(wǎng)格化超聲層析成像檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910735009.X
• 申請(qǐng)日: 2019-08-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110363767B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡斌;張琪;原可義
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T7/70;G01N29/44
• 代理公司: 北京世譽(yù)鑫誠(chéng)專(zhuān)利代理有限公司 11368
• 代理人: 李世端

一種軸類(lèi)工件缺陷的網(wǎng)格化超聲層析成像檢測(cè)方法，該方法對(duì)工件一端的端面區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化劃分，以網(wǎng)格中心作為超聲探頭采樣點(diǎn)，利用超聲脈沖回波法依次采集各個(gè)采樣點(diǎn)的時(shí)域信號(hào)后再轉(zhuǎn)化為空間上的深度信號(hào)，得到每個(gè)深度上所對(duì)應(yīng)的回波幅值，清晰定位缺陷回波所在位置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)軸類(lèi)工件內(nèi)部缺陷的檢測(cè)；本發(fā)明還考慮了聲束擴(kuò)散性，將所有能夠擴(kuò)散到某一處的反射信號(hào)幅值疊加，采用疊加處理后的幅值數(shù)據(jù)重建工件內(nèi)部不同深度處橫截面的回波幅值并以層析成像顯示工件內(nèi)部橫截面信息，這不僅有效識(shí)別出處缺陷的深度和二維分布，并且大大提高了缺陷的檢出率。本發(fā)明無(wú)需設(shè)置復(fù)雜的掃查陣列，對(duì)軸類(lèi)工件內(nèi)部缺陷實(shí)現(xiàn)了全面、直觀、有效的檢測(cè)和定位成像，降低了檢測(cè)操作難度，提高了操作效率、檢出率和檢測(cè)結(jié)果的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種軸類(lèi)工件缺陷的網(wǎng)格化超聲層析成像檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

軸類(lèi)工件是各種機(jī)械設(shè)備中最常用的零部件和易損部件之一，軸類(lèi)工件的缺陷會(huì)導(dǎo)致機(jī)器劇烈振動(dòng)和產(chǎn)生噪聲等一系列問(wèn)題，甚至?xí)鹪O(shè)備的損壞。超聲檢測(cè)穿透力強(qiáng)、靈敏度高、成本低、速度快，可檢測(cè)長(zhǎng)達(dá)幾米的大型鋼鍛件，因此超聲波無(wú)損檢測(cè)方法適合對(duì)軸類(lèi)工件進(jìn)行檢測(cè)。

然而，傳統(tǒng)的軸類(lèi)超聲檢測(cè)多采用徑向檢測(cè)、沿圓周連續(xù)掃查的方式，這種方式檢測(cè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢測(cè)效率低；同時(shí)其對(duì)于回波數(shù)據(jù)的處理，是基于探頭發(fā)射信號(hào)僅自探頭軸線筆直輻射的假設(shè)，然而實(shí)際檢測(cè)中，超聲波波源輻射的波束并不是自波源筆直輻射的，而是以一定的角度向外擴(kuò)散發(fā)射的，因而上述假設(shè)導(dǎo)致處理獲得的回波數(shù)據(jù)從根本上無(wú)法精確反應(yīng)缺陷的情況。另外，檢測(cè)缺陷的傳統(tǒng)成像通過(guò)A、B、C、D掃描顯示，不能夠遍歷呈現(xiàn)每個(gè)檢測(cè)面的檢測(cè)情況來(lái)直觀判斷缺陷位置和范圍。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種軸類(lèi)工件缺陷的網(wǎng)格化層析成像的超聲檢測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟1，網(wǎng)格劃分：根據(jù)超聲直探頭的直徑D和待測(cè)軸類(lèi)工件的端面尺寸，在所述工件的掃查端面上劃分邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格對(duì)應(yīng)一個(gè)采樣點(diǎn)；

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

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

步驟4，疊加處理：基于聲束半擴(kuò)散角θ在所述探頭檢測(cè)聲束覆蓋圓區(qū)內(nèi)對(duì)各聲程上的回波信號(hào)的幅值數(shù)據(jù)進(jìn)行正方形網(wǎng)格化的疊加處理，具體如下：

步驟401，計(jì)算所述探頭的聲束半擴(kuò)散角θ，根據(jù)θ計(jì)算各回波信號(hào)對(duì)應(yīng)檢測(cè)聲束的擴(kuò)散距離和覆蓋圓區(qū)，擴(kuò)散距離M為回波信號(hào)對(duì)應(yīng)的工件內(nèi)部橫截面上所述探頭檢測(cè)聲束的邊界與聲束中軸線之間的距離，覆蓋圓區(qū)是直徑為2*M的圓形區(qū)域，其圓心為覆蓋圓圓心；

將掃查端面劃分的網(wǎng)格沿工件軸向投影于覆蓋圓區(qū)，從而對(duì)應(yīng)將覆蓋圓區(qū)網(wǎng)格化，即實(shí)現(xiàn)了所述探頭聲束擴(kuò)散網(wǎng)格化；覆蓋圓圓心處的網(wǎng)格為中央網(wǎng)格、覆蓋圓區(qū)內(nèi)從中央網(wǎng)格起以L為間距依次向外擴(kuò)散的網(wǎng)格形成了多個(gè)“口”字形區(qū)域；

步驟402，計(jì)算各個(gè)回波信號(hào)對(duì)應(yīng)檢測(cè)聲束所述覆蓋圓區(qū)內(nèi)中央網(wǎng)格和各個(gè)“口”字形區(qū)域內(nèi)網(wǎng)格對(duì)應(yīng)的信號(hào)幅值，從而獲得所述覆蓋圓區(qū)內(nèi)網(wǎng)格化的幅值分布數(shù)據(jù)；

步驟403：幅值疊加：計(jì)算所有回波信號(hào)所在的待測(cè)工件內(nèi)部橫截面，按照相同橫截面將對(duì)應(yīng)的各個(gè)不同采樣點(diǎn)的回波信號(hào)數(shù)據(jù)匯合；當(dāng)同一橫截面上不同采樣點(diǎn)的聲束覆蓋圓區(qū)存在重疊時(shí)，重疊的正方形網(wǎng)格的幅值為不同覆蓋圓區(qū)內(nèi)該網(wǎng)格對(duì)應(yīng)的信號(hào)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(shù)據(jù)中的幅值數(shù)據(jù)映射到0-1的范圍內(nèi)；