超声测厚中的入射偏角自动辨识与误差补偿方法技术

本发明专利技术超声测厚中的入射偏角自动辨识与误差补偿方法属于超声检测技术领域，特别涉及一种超声在机测厚中的入射偏角自动辨识与误差补偿方法。该方法中，首先，进行超声入射偏角标定，提取不同标定入射偏角下的超声信号首次回波能量，建立标定入射偏角与首次回波能量间的关联关系。然后，采样获得被测件的实际超声测厚信号，利用所建立的标定入射偏角与首次回波能量间的关联关系自动辨识出入射偏角。最后，基于自相关分析方法计算当前测点回波声时差，利用建立的厚度误差补偿模型，完成入射偏角关联厚度误差补偿，获得精确测厚结果。本发明专利技术实现了超声在机测量中的入射偏角自动辨识及其关联厚度误差补偿，算法简单、可靠度高、实时性强。

【技术实现步骤摘要】
超声测厚中的入射偏角自动辨识与误差补偿方法
本专利技术属于超声检测
，特别涉及一种超声在机测厚中的入射偏角自动辨识与误差补偿方法。
技术介绍
超声法因具有界面反射和材料透射特性，往往是生产现场中零部件厚度检测首选方法。将超声传感器集成于加工装备，实现在机自动测厚，可有效解决大型薄壁零件高效测厚难题。目前，超声测厚主要采用脉冲反射原理，其要求传感器声束中心线与被测点处法矢重合，否则存在入射偏角。实际测量中，即使入射偏角在超声传感器许用域内，由于超声波在工件与耦合剂界面处的反射、折射状态发生变化，会致使超声传播路径改变，进而引起较大的厚度测量误差。然而，超声在机测厚中，由于被测面形复杂、跟踪响应时滞等因素影响，传感器声束中心线与测点法矢无法实时保持重合，不可避免地存在入射偏角。为此，如何在超声在机测量过程中快速、精确、自动辨识出超声入射偏角，补偿其引起的厚度测量误差、对于提高超声测厚精度，至关重要。2014年，张晓琳等在专利技术专利CN201410810870.5中公开了一种大型壁板厚度在位测量方法。将超声波测厚仪的探头通过装卡机构安装在数控铣床的铣刀位置，机床控制超声波测厚仪探头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声测厚中的入射偏角自动辨识与误差补偿方法，其特征是：首先，进行超声入射偏角标定，提取不同标定入射偏角下的超声信号首次回波能量，建立标定入射偏角与首次回波能量间的关联关系；然后，采样获得被测件的实际超声测厚信号，利用所建立的标定入射偏角与首次回波能量间的关联关系自动辨识出入射偏角；最后，基于自相关分析方法计算当前测点回波声时差，利用建立的厚度误差补偿模型，完成入射偏角关联厚度误差补偿，获得精确测厚结果；方法具体步骤如下：第一步超声入射偏角在机标定首先进行标定准备；将超声传感器(1)通过夹具(5)安装在数控机床主轴(4)上，转动平台(8)通过平台螺栓压板组件(9)固定在机床工作台(10)上，...

【技术特征摘要】
1.一种超声测厚中的入射偏角自动辨识与误差补偿方法，其特征是：首先，进行超声入射偏角标定，提取不同标定入射偏角下的超声信号首次回波能量，建立标定入射偏角与首次回波能量间的关联关系；然后，采样获得被测件的实际超声测厚信号，利用所建立的标定入射偏角与首次回波能量间的关联关系自动辨识出入射偏角；最后，基于自相关分析方法计算当前测点回波声时差，利用建立的厚度误差补偿模型，完成入射偏角关联厚度误差补偿，获得精确测厚结果；方法具体步骤如下：第一步超声入射偏角在机标定首先进行标定准备；将超声传感器(1)通过夹具(5)安装在数控机床主轴(4)上，转动平台(8)通过平台螺栓压板组件(9)固定在机床工作台(10)上，水槽(6)由水槽螺栓压板组件(12)固定放置在转动平台(8)上，标定件7放置于水槽(6)中央底部，然后向水槽(6)注入耦合剂2；主轴(4)拖动超声传感器(1)，使其浸没于耦合剂(2)中，且超声传感器(1)与标定件(7)间保持一定的测量偏置距离；按照固定转角步长增量调整转动平台(8)，在每个增量角度下均进行超声信号采集；设定转动平台(8)水平位置采集获得的超声回波信号作为基准信号s0；首先，对获得超声回波信号序列s(k),k∈[1N]进行小波分解，式中，dj(k)为第j层小波分量，a(k)为剩余分量，r为分解层数，k为序列号；根据传感器频率响应，用第p～q层小波分量表征滤波后超声回波信号g(k)，计算滤波后超声回波信号g(k)的首次回波能量E(θi,z0,Rq)，其中，θi为标定入射偏角，Rq为标定件表面粗糙度，m1为首次回波起始序号位置，m2为首次回波终止序号位置；相对于基准信号s0，即入射无偏角时的超声回波信号，标定入射偏角θi下首次回波信号能量衰减为Ei,dB(θi,z0,Rq...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永青，廉盟，刘海波，应杨威，周连杰，郭东明，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21