一种工件裂纹检测方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种工件裂纹检测方法及系统，该方法包括：获取待检测工件的超声回波信号；对所述超声回波信号进行小波变换，获取小波系数；对所述小波系数进行同步压缩，获取同步压缩系数；对所述同步压缩系数进行自适应阈值处理并进行时频表示，获取超声裂纹回波信号同步压缩变换的时频图最终在时频图里提取超声回波信号的裂纹特征，并根据所述超声回波信号的裂纹特征，判断所述待检测工件是否存在裂纹。本发明专利技术实施例改善了尺度方向的模糊现象,提高了时频分辨率，通过同步压缩能让信号的能量更加集中，在时域上裂纹对应的时间点更加精确，更能准确的判断裂纹的位置。

A Workpiece Crack Detection Method and System

The embodiment of the present invention provides a workpiece crack detection method and system, which includes: acquiring the ultrasonic echo signal of the workpiece to be detected; wavelet transform of the ultrasonic echo signal to obtain the wavelet coefficients; synchronous compression of the wavelet coefficients to obtain the synchronous compression coefficients; adaptive threshold processing of the synchronous compression coefficients and time-frequency representation to obtain the synchronous compression coefficients. Finally, the crack characteristics of the ultrasonic echo signal are extracted from the time-frequency diagram of the synchronous compression transformation of the ultrasonic crack echo signal. According to the crack characteristics of the ultrasonic echo signal, the existence of cracks in the workpiece to be inspected is judged. The embodiment of the invention improves the ambiguity of scale direction, improves the time-frequency resolution, makes the energy of the signal more concentrated by synchronous compression, makes the corresponding time point of the crack more precise in the time domain, and can more accurately judge the position of the crack.

【技术实现步骤摘要】
一种工件裂纹检测方法及系统
本专利技术实施例涉及工件裂纹检测
，尤其涉及一种工件裂纹检测方法及系统。
技术介绍
超声波检测采用高频率、高定向声波来测量材料的厚度、发现隐藏的内部裂纹，分析诸如金属、塑料、复合材料、陶瓷、橡胶以及玻璃等材料的特性。超声波仪器使用人耳听力极限之外的频率，向被检测材料内发射短脉冲声能，而后仪器监测和分析经过反射或透射的声波信号来获取检测结果。超声导波方法可细分为接触式检测方法、非接触式检测方法，其作用机理为当超声入射至被测工件时，产生反射波，根据反射波的时间及形状来判断工件的裂纹。现有技术中常用来进行工件检测的方法有短时傅里叶变换(ShorttimeFouriertransform，简称STFT)和频率连续小波变换，短时傅里叶变换方法,其时间窗的大小、形状都是固定的,与频率无关,无法同时获得精准的时刻和频率连续小波变换(ContinuousWavelettransform，简称CWT)在低频处能够具有很高的频率分辨率,而在高频处,CWT又能够拥有较高的时间分辨率,它能够在时频领域很好地处理非平稳信号的突变部分。但是,CWT的变化结果与小波基以及阈值的选取有着紧密联系,在实际处理中很难找到合适的小波基以及阈值,而且CWT得到的小波系数谱会发生能量泄漏,使得瞬时频率能量分布被模糊化,同时时间和频率分辨率无法同时达到最优，从而导致工件裂纹检测结果精度不高。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种工件裂纹检测方法及系统，以解决现有技术中工件裂纹检测结果精度不高的问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种一种工件裂纹检测方法，包括：获取待检测工件的超声回波信号；对所述超声回波信号进行连续小波变换，获取小波系数；对所述小波系数进行同步压缩，获取同步压缩系数，再进行自适应阈值处理；对所述同步压缩系数进行时频表示，获取同步压缩域的时频图，提取所述超声回波信号的裂纹特征，并根据所述超声回波信号的裂纹特征，判断所述待检测工件是否存在裂纹。第二方面，本专利技术实施例提供一种工件裂纹检测系统，包括：回波模块，用于获取待检测工件的超声回波信号；小波模块，用于对所述超声回波信号进行连续小波变换，获取小波系数；压缩模块，用于对所述小波系数进行同步压缩，获取同步压缩系数，再进行自适应阈值处理；判断模块，用于对所述同步压缩系数进行时频表示，获取同步压缩域的时频图，提取所述超声回波信号的裂纹特征，并根据所述超声回波信号的裂纹特征，判断所述待检测工件是否存在裂纹。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；所述通信接口用于该测试设备与显示装置的通信设备之间的信息传输；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如第一方面提供的一种工件裂纹检测方法。第四方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如第一方面提供的一种工件裂纹检测方法。本专利技术实施例提供的一种工件裂纹检测方法及系统，利用小波变换后信号频域中相位不受尺度变换影响的特性求取各尺度下对应的频率,再将同一频率下的尺度相加,即重新分配小波变换得到的小波系数并对其进行压缩,从而将相同频率附近的值压缩至该频率中,改善了尺度方向的模糊现象,提高了时频分辨率，通过同步压缩能让信号的能量更加集中，在时域上裂纹对应的时间点更加精确，更能准确的判断裂纹的位置。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一种工件裂纹检测方法的流程图；图2为本专利技术实施例一种工件裂纹检测系统的结构示意图；图3示例了一种电子设备的实体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例一种工件裂纹检测方法的流程图，如图1所示，该方法包括：S1，获取待检测工件的超声回波信号；S2，对所述超声回波信号进行连续小波变换，获取小波系数；S3，对所述小波系数先进行同步压缩，再进行自适应阈值处理S4，对所述同步压缩系数进行时频表示，获取同步压缩域的时频图，提取所述超声回波信号的裂纹特征，并根据所述超声回波信号的裂纹特征，判断所述待检测工件是否存在裂纹首先对待检测工件施加超声波，获取待检测工件对超声波进行反射的超声回波信号，该超声回波信号是在时域中，通过连续小波变换，将超声回波信号变换到时频域，获取小波系数。需要说明的是，对一个给定信号进行连续小波变换,就是将该信号按某一小波函数簇展开,即将信号表示为一系列不同尺度和不同时移的小波函数的线性组合,其中每一项的系数称为小波系数,而同一尺度下所有不同时移的小波函数的线性组合称为信号在该尺度下的小波分量。然后对小波系数进行同步压缩，同步压缩可以让信号的能量更加集中，从而使得待测工件裂纹处的能量更加尖锐、突出，更容易判断出待测工件中是否存在裂纹。接着对同步压缩系数进行自适应阈值处理，对所述同步压缩系数进行时频表示，获取同步压缩域的时频图，提取所述超声回波信号的裂纹特征，并根据所述超声回波信号的裂纹特征，判断所述待检测工件是否存在裂纹。本专利技术实施例提供的一种工件裂纹检测方法，利用小波变换后信号频域中相位不受尺度变换影响的特性求取各尺度下对应的频率,再将同一频率下的尺度相加,即重新分配小波变换得到的小波系数并对其进行压缩,从而将相同频率附近的值压缩至该频率中,改善了尺度方向的模糊现象,提高了时频分辨率，通过同步压缩能让信号的能量更加集中，在时域上裂纹对应的时间点更加精确，更能准确的判断裂纹的位置。具体地，小波变换的原理如下：对超声回波信号x(t)进行连续小波变换，具体地：其中，Wx(a,b；ψ)表示所述小波变换系数，x(t)表示所述超声回波信号，ψa,b(t)是由基本小波函数ψ(t)经过平移和伸缩产生，a表示伸缩因子，b表示平移因子。小波变换过程中的伸缩因子选择32或者64为最优。在实际中所采集的工程信号通常包含各种噪声或其他一些因素,当小波变换得到的小波系数|Wx(a,b；ψ)|≈0时,计算其相会相对不稳定,通常设定预设阈值γ将该部分滤除,即令|Wx(a,b；ψ)|≥γ,可自适应地估算最优阈值:式中，n为信号采样点数，σn2为噪声方差。利用小波变换得到的小波系数Wx(a,b；ψ)(|Wx(a,b；ψ)|＞γ)求取瞬时频率ωx(a,b)，定义：经过上式计算，可将时间-尺度平面(b,a)转换到时间-频率平面(b,ωx(a,b))。此时可将任意频率ωl周围区间的值压缩到ωl上，即可获得同步压缩的值Tx(ωl,b),从而达到提高时频分辨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工件裂纹检测方法，其特征在于，包括：获取待检测工件的超声回波信号；对所述超声回波信号进行连续小波变换，获取小波系数；对所述小波系数进行同步压缩，获取同步压缩系数；对所述同步压缩系数进行自适应阈值处理，并进行时频表示，提取所述超声回波信号的裂纹特征，并根据所述超声回波信号的裂纹特征，判断所述待检测工件是否存在裂纹。

【技术特征摘要】
1.一种工件裂纹检测方法，其特征在于，包括：获取待检测工件的超声回波信号；对所述超声回波信号进行连续小波变换，获取小波系数；对所述小波系数进行同步压缩，获取同步压缩系数；对所述同步压缩系数进行自适应阈值处理，并进行时频表示，提取所述超声回波信号的裂纹特征，并根据所述超声回波信号的裂纹特征，判断所述待检测工件是否存在裂纹。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述对所述小波系数进行同步压缩，获取同步压缩系数，之前还包括：去除所述小波系数中小于预设阈值的部分。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述对所述超声回波信号进行小波变换，获取小波变换系数，具体包括：其中，Wx(a,b；ψ)表示所述小波变换系数，x(t)表示所述超声回波信号，ψa,b(t)是由基本小波函数ψ(t)经过平移和伸缩产生，a表示伸缩因子，b表示平移因子。4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述对所述小波系数进行同步压缩，获取同步压缩系数，具体包括：Δak＝ak-ak-1，Δω＝ωl-ωl-1，其中，Tx(ωl,b)表示所述同步压缩系数，ak为离散的尺度，ωx(a,b)表示瞬时频率，k表示尺度个数，ωl表示第l个采样点...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖昌明，肖涵，易灿灿，胡斯念，赵心阳，袁邦盛，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42