[發(fā)明專利]一種基于相控陣檢測(cè)的圓弧樅樹型葉根圖像識(shí)別方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110261375.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN113155959A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱國斌;江野;劉文生;賈少威;句光宇;楊希銳;鄧輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司華中電力試驗(yàn)研究院
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04;G01N29/26;G01N29/44
• 代理公司: 鄭州中鼎萬策專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41179
• 代理人: 林新園

1.一種基于相控陣檢測(cè)的圓弧樅樹型葉根圖像識(shí)別方法，其特征在于，以圓弧樅樹型葉根內(nèi)、外弧第一齒根根槽位置為檢測(cè)對(duì)象，具體方法包括以下步驟：

步驟一，圓弧樅樹型葉根相關(guān)數(shù)據(jù)收集

A、葉根定位

在圓弧樅樹型葉根的三維實(shí)體模型上制作人工缺陷，具體為，在圓弧樅樹型葉根內(nèi)、外弧第一齒根槽位置制作起于進(jìn)汽側(cè)端部終止于出汽側(cè)端部長(zhǎng)、0.5mm寬、2mm深的人工缺陷；

對(duì)圓弧樅樹型葉根的三維實(shí)體模型進(jìn)行三維掃描，得到三維葉根圖形，將三維葉根圖形導(dǎo)入相控陣系統(tǒng)，將三維葉根圖形在相控陣系統(tǒng)中進(jìn)行坐標(biāo)標(biāo)定，確定空間坐標(biāo)，具體標(biāo)定方法為：

將葉片圓弧樅樹型葉根三維實(shí)體模型的三維葉根圖形表示為X軸、Y軸、Z軸三個(gè)軸系，X軸正方向?yàn)槿~根底部進(jìn)汽側(cè)端部指向出汽側(cè)端部，Y軸正方向?yàn)槿~根底部出汽側(cè)端部外弧側(cè)指向內(nèi)弧側(cè)，Z軸正方向?yàn)槿~根底部指向葉身方向，葉根底部出汽側(cè)端部端角坐標(biāo)為(0，0，0)；

B、葉根切分

將圓弧樅樹型葉根的三維實(shí)體模型從出汽側(cè)端部至進(jìn)汽側(cè)端部將葉根沿縱向方向垂直弧面切分成N份，切分出含人工缺陷的截面，截面端部坐標(biāo)表示為Z＝F(X，Y)，每一個(gè)截面葉根端部坐標(biāo)為z_n＝f(x_n，y_n)；

C、數(shù)據(jù)收集

通過相控陣探頭對(duì)切割出的三維實(shí)體模型截面利用相控陣系統(tǒng)中的S型掃描視圖及B型掃描視圖進(jìn)行掃查檢測(cè)，首先將相控陣探頭放在葉片葉身上并朝向葉根方向，調(diào)整探頭的位置和方向，使得視圖中顯示出缺陷波相關(guān)的參數(shù)和三維實(shí)體模型葉根中的缺陷大小一致時(shí)，將此位置定位該截面的掃查路徑的起始位置，起始位置的坐標(biāo)通過在帶有人工缺陷的葉根三維實(shí)體模型中利用卷尺從探頭前沿向垂直于葉根端部的方向進(jìn)行測(cè)量得到，將起始位置坐標(biāo)輸入相控陣系統(tǒng)，確定起始坐標(biāo)，然后相控陣探頭進(jìn)行剩余截面葉根缺陷的檢測(cè)，重復(fù)上述步驟，得到探頭沿葉身行走的路徑，將路徑所在坐標(biāo)輸入相控陣系統(tǒng)，相控陣探頭沿掃查路徑從葉根內(nèi)、外弧進(jìn)汽側(cè)端部向出汽側(cè)端部掃查，相控陣探頭在葉根中行走距離和三維葉根圖形中的坐標(biāo)通過掃查路徑一一對(duì)應(yīng)，當(dāng)相控陣探頭沿固定路徑從葉根內(nèi)、外弧進(jìn)汽側(cè)端部向出汽側(cè)端部開始掃查時(shí)，S型及B型掃描視圖上會(huì)呈現(xiàn)出藍(lán)色、黃色和紅色的掃描線，通過相控陣系統(tǒng)中存在的指針、閘門的顯示功能，分別將顏色為黃色和紅色的部位鎖定，查看視圖中該區(qū)域顯示的波幅、尺寸大小、深度、水平距離和聲程，根據(jù)視圖中顯示的水平距離，在帶有人工缺陷的葉根三維實(shí)體模型中利用卷尺從探頭前向葉根方向進(jìn)行測(cè)量，確定哪個(gè)波形代表固定波，哪個(gè)波形代表缺陷波；然后將指針功能和閘門功能調(diào)節(jié)到固定波顯示的區(qū)域，對(duì)該波所在的角度、聲程和波幅的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，隨后將指針功能和閘門功能調(diào)節(jié)到缺陷波顯示的區(qū)域，對(duì)該波所在的角度、聲程和波幅的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，即首先收集第一個(gè)截面z₁＝f(x₁，y₁)坐標(biāo)處的固定波角度A11、缺陷波角度A12、固定波聲程L11、缺陷波聲程L12以及缺陷波波幅C1，然后依次進(jìn)行檢測(cè)直至采集到z_n＝f(x_n，y_n)坐標(biāo)處的固定波角度An1、缺陷波角度An2、固定波聲程Ln1、缺陷波聲程Ln2和缺陷波波幅Cn，由于圓弧樅樹型葉根結(jié)構(gòu)的特殊性導(dǎo)致探頭在不同截面處葉身上放置部位離齒根間的距離是不相等的，使得相控陣檢測(cè)長(zhǎng)寬高都相同的葉根缺陷時(shí)，相控陣視圖中顯示的波幅大小C不同，為了使不同截面處同類缺陷在相控陣視圖中顯示出相同的波幅大小，以葉根進(jìn)汽側(cè)端部缺陷波波幅大小C1為基準(zhǔn)，通過依次作差計(jì)算得到從截面2直至截面n處缺陷波波幅大小相對(duì)C1的差值γ2～γn；

再次從葉根內(nèi)弧進(jìn)汽側(cè)端部向出汽側(cè)端部進(jìn)行掃查，在本次掃查檢測(cè)過程中，不斷調(diào)整相控陣探頭在葉身上的實(shí)際放置角度，調(diào)整調(diào)整角度≤1°，從葉根內(nèi)弧進(jìn)汽側(cè)端部向出汽側(cè)端部掃查，通過步驟C方法先判定S型及B型掃描視圖中哪個(gè)波形代表固定波，哪個(gè)波形代表缺陷波；

然后將指針功能和閘門功能調(diào)節(jié)到固定波顯示的區(qū)域，對(duì)該波所在的角度、聲程和波幅等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，隨后將指針功能和閘門功能調(diào)節(jié)到缺陷波顯示的區(qū)域，首先收集第一個(gè)截面z₁＝f(x₁，y₁)坐標(biāo)處不同探頭放置位置時(shí)的固定波角度、缺陷波角度、固定波聲程、缺陷波聲程，通過計(jì)算得到固定波角度在≤α11的數(shù)值范圍內(nèi)變化、缺陷波角度在≤α12的數(shù)值范圍內(nèi)變化、固定波聲程在≤δ11的數(shù)值范圍內(nèi)變化、缺陷波聲程在≤δ12的數(shù)值范圍內(nèi)變化，然后依次進(jìn)行檢測(cè)直至z_n＝f(x_n，y_n)坐標(biāo)處的不同探頭放置位置時(shí)的固定波角度An1、缺陷波角度An2、固定波聲程Ln1、缺陷波聲程Ln2，并得到各個(gè)截面的固定波角度偏差數(shù)值大小αn1、缺陷波角度偏差數(shù)值大小αn2以及固定波聲程偏差數(shù)值大小δn1、缺陷波聲程偏差數(shù)值大小δn2；

將葉根不同截面坐標(biāo)z_n＝f(x_n，y_n)處固定波角度An1、缺陷波角度An2、固定波聲程Ln1、缺陷波聲程Ln2、缺陷波波幅大小Cn、缺陷波波幅大小相對(duì)C1的差值γ2～γn以及固定波角度偏差數(shù)值大小αn1、缺陷波角度偏差數(shù)值大小αn2、固定波聲程偏差數(shù)值大小δn1收集到的數(shù)值，錄入EXCEL，在EXCEL表格中建立葉根不同截面的原始數(shù)據(jù)庫；

步驟二，相控陣系統(tǒng)配置

將步驟一建立的原始數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入相控陣系統(tǒng)，并在相控陣系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)配置，建立固定波和缺陷波的判定標(biāo)準(zhǔn)，具體判定標(biāo)準(zhǔn)如下：

當(dāng)波形位于An1±αn1角度范圍時(shí)確定波形為固定波，波形位于An2±αn2角度范圍時(shí)確定波形為缺陷波，波形位于Ln1±δn1聲程范圍時(shí)確定波形為固定波，波形位于Ln2±δn2聲程范圍時(shí)確定波形為缺陷波；

步驟三，對(duì)待測(cè)圓弧樅樹型葉根進(jìn)行相控陣檢測(cè)

對(duì)于葉根缺陷相控陣檢測(cè)，首先將相控陣系統(tǒng)中存儲(chǔ)的三維葉根圖形調(diào)取出來呈現(xiàn)在視圖中，通過相控陣探頭沿待測(cè)圓弧樅樹型葉根的掃查路徑進(jìn)行掃查，掃查路徑為沿葉片進(jìn)汽側(cè)方向向葉片出汽側(cè)方向行進(jìn)，探頭楔塊與葉片弧度貼合，探頭晶片指向葉根缺陷方向并與缺陷垂直，掃查的起始位置的坐標(biāo)利用卷尺從探頭前沿向葉根端部進(jìn)行測(cè)量得到，將起始位置坐標(biāo)輸入相控陣系統(tǒng)，確定起始坐標(biāo)，相控陣探頭在葉根中行走距離和三維葉根圖形中的坐標(biāo)通過掃查路徑一一對(duì)應(yīng)，掃查截面過程中，始終存在會(huì)返回一個(gè)波，即為固定波，當(dāng)掃查到缺陷時(shí)，會(huì)返回2個(gè)波，一個(gè)固定波和一個(gè)缺陷波，通過步驟二的判定標(biāo)準(zhǔn)來判斷是否存在缺陷波，且能夠區(qū)分哪條為固定波哪條為缺陷波，具體為：

a、返回的波同時(shí)滿足An1±αn1、An2±αn2、Ln1±δn1、Ln2±δ2，即可判定同時(shí)存在固定波和缺陷波，且通過返回波的角度和聲程與上述標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)，能區(qū)分哪條為固定波哪條為缺陷波；

b、返回的波同時(shí)滿足判定固定波2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)、缺陷波2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)時(shí)，即可判定同時(shí)存在固定波和缺陷波，且通過返回波的角度和聲程與上述標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)，能區(qū)分哪條為固定波哪條為缺陷波；

c、返回的波只存在An1±αn1、Ln1±δn1情況時(shí)，可以判定存在固定波，不存在缺陷波；

d、當(dāng)返回的缺陷波波幅大小≥C1，判斷為缺陷超標(biāo)；

掃查過程中，葉根中如果存在缺陷，在三維葉根圖形相應(yīng)坐標(biāo)位置處就會(huì)顯示出來，檢測(cè)完畢后相控陣系統(tǒng)中整個(gè)葉根的缺陷情況在三維葉根圖形中呈現(xiàn)出來，通過該三維葉根圖形，可以一目了然的分辨出從葉根進(jìn)汽側(cè)端部指向出汽側(cè)端部的缺陷，并能夠?qū)θ毕莸拇笮?shù)據(jù)進(jìn)行采集，最終達(dá)到整個(gè)葉根缺陷的可視化圖像識(shí)別。