基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测系统及方法，涉及5G传输技术与超声检测结合应用技术领域。包括：超声信号采集模块、信号传输控制模块、超声信号5G高速传输模块。其中，信号传输控制模块负责对超声信号采集模块进行初始化，同时启动超声信号5G高速传输模块，使其和云端建立连接；然后，信号传输控制模块缓存超声信号采集模块采集到的超声回波信号，并通过5G网络将超声全波数据传输至云端。本发明专利技术的有益效果是：基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测系统，可以实现对大容量超声数据的实时、稳定、高速传输，并在云端实现数据的统一存储和协同分析。云端实现数据的统一存储和协同分析。云端实现数据的统一存储和协同分析。

【技术实现步骤摘要】
基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及5G传输技术与超声检测结合应用
，特别是指一种基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测系统及方法。

技术介绍

[0002]超声检测技术被广泛应用于铸坯内部质量检测、管道焊缝缺陷检测等金属材料缺陷检测领域中，对这些复杂和灵活多变的工业场景，当前多采用便携式的超声检测设备进行超声信号的采集分析，存在只能在便携式检测设备中进行简单分析的问题。这是因为，超声检测应用中超声信号的采样频率较高，一般为10MHz～100MHz，使得采集到的超声信号数据量十分庞大，以70MHz的采样频率为例，每秒采集的数据量大约为120MB，多数便携式检测设备的计算能力不足以处理超声信号如此庞大的数据量。
[0003]现有技术中，现存的超声检测设备和相关专利，对可灵活应用于各类工业场景的便携式超声检测设备的设计，并没有考虑如何对大数量超声采集信号进行传输、分析、处理和存储的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中没有考虑如何对大数量超声采集信号进行传输、分析、处理和存储的问题，本专利技术提出了一种基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测系统及方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一方面，提供了一种基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测系统，包括：
[0007]超声信号采集模块，用于对金属材料内部缺陷信息进行信号数据的采集；
[0008]信号传输控制模块，用于控制超声信号采集模块；对超声回波信号数据进行模数转换；将转换后的数据信号进行缓存；
[0009]超声信号5G高速传输模块，用于将转换后的数据信号高速传输到云端服务器；
[0010]云端服务器，用于对数据信号进行处理和保存。
[0011]可选地，超声信号采集模块的数据采集、所述信号传输控制模块的数据缓存以及所述超声信号5G高速传输模块的云端传输为同步进行。
[0012]可选地，超声信号采集模块包括：A/D采集子模块，用于接收脉冲收发仪收到的超声波回波信号；对所述超声波回波信号进行A/D转换，将模拟回波信号转换为数字信号；通过FMC接口将数据传送给传输控制模块。
[0013]可选地，信号传输控制模块通过设置FIFO结构和缓存分组TCP协议封包处理进行控制传输。
[0014]可选地，信号传输控制模块，还用于将所述A/D采集子模块转换的数字信号缓存至系统内存中。
[0015]可选地，信号传输控制模块，还用于启动传输程序将数字信号发送到5G模组；所述5G模组通过TCP通信协议打包的数据传输到云端，所述数据为超声回波全波数据。
[0016]可选地，信号传输控制模块通过发送AT命令控制所述超声信号5G高速传输模块启动联网，且与云端连接的时间至多为3s。
[0017]可选地，云端服务器，用于对所述超声回波全波数据进行分析处理；所述分析处理包括：通过一维波形信号处理、二维超声图像处理、三维点云重构处理，对金属材料内部缺陷进行定位、定量、定型、定态分析。
[0018]可选地，云端服务器，还用于通过超声反射信号的幅值确定缺陷的尺寸，利用超声信号形态普确定缺陷的类型，使用双向卷积LSTM的超声序列图像增强技术确定缺陷的位置，基于超声点云的三维重构方法确定缺陷的空间分布。
[0019]一方面，提供了一种基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测方法，包括：
[0020]S1：初始化超声信号采集模块，启动超声信号5G高速传输模块连接云端；
[0021]S2：通过超声信号采集模块对金属材料内部缺陷信息进行采集；通过信号传输控制模块控制超声信号采集模块的数据采集，以及数据转换；将转换后的数据在本地DDR4缓存；通过超声信号5G高速传输模块将转换后的数据传输至云端；
[0022]S3：通过云端服务器对传输的数据进行分析处理，完成金属材料内部缺陷超声检测。
[0023]一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现上述基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测的方法。
[0024]一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现上述基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测的方法。
[0025]本专利技术实施例的上述技术方案至少具有如下有益效果：
[0026]上述方案中，1.本专利技术系统可以满足超声检测设备对采集信号进行实时传输的要求。超声检测应用中，信号的采集数据量高达百兆和千兆级别，进行实时传输时，传统3G、4G网络以及Wi
‑
Fi等无线技术表现出低带宽、抗干扰能力差、不稳定、覆盖效果差等问题，本专利技术系统利用5G传输技术的高带宽、低时延、高可靠性等特点，解决上述问题，实现对超声数据的实时传输。
[0027]2.本专利技术系统利用以下措施保证超声信号传输过程中的稳定性。本专利技术系统在信号传输控制模块中，利用FIFO先入先出队列结构对A/D转换的超声回波数字信号进入DDR缓存进行控制；通过内嵌的linux操作系统和采集传输控制程序，在采集信号的同时对已经缓存的数据进行TCP协议的分组封包，然后以滑动窗的方式向云端传输，检测系统和云端可以进行校验和丢失数据重传。通过上述技术手段，保证超声信号传输的稳定性。
[0028]3.本专利技术系统具有对超声检测信号进行实时处理分析的能力。在5G网络的高速传输性能下，可以实时将超声全波数据传输至云端，依靠云端强大计算能力，快速实时对超声全波数据进行分析，经过一维A扫波形信号处理、二维B扫/C扫图像处理、三维超声点云重构处理，实现对金属材料内部缺陷的定位、定量、定型、定态分析。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。
[0030]图1是本专利技术实施例提供的一种基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测系统的结构示意图；
[0031]图2是本专利技术实施例提供的一种基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测系统的数据流向图；
[0032]图3是本专利技术实施例提供的一种基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测系统的采集、缓存与传输控制示意图；
[0033]图4是本专利技术实施例提供的基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测系统的云端分析处理示意图；
[0034]图5是本专利技术实施例提供的一种基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测方法的流程图；
[0035]图6是本专利技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术要解决的技术问题、技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测系统，其特征在于，包括：超声信号采集模块，用于对金属材料内部缺陷信息进行信号数据的采集；信号传输控制模块，用于控制所述超声信号采集模块；对超声回波信号数据进行模数转换；将转换后的数据信号进行缓存；超声信号5G高速传输模块，用于将转换后的数据信号高速传输到云端服务器；云端服务器，用于对数据信号进行处理和保存。2.根据权利要求1所述的基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测系统，其特征在于，所述超声信号采集模块的数据采集、所述信号传输控制模块的数据缓存以及所述超声信号5G高速传输模块的云端传输为同步进行。3.根据权利要求2所述的基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测系统，其特征在于，所述超声信号采集模块包括：A/D采集子模块，用于接收脉冲收发仪收到的超声波回波信号；对所述超声波回波信号进行A/D转换，将模拟回波信号转换为数字信号；通过FMC接口将数据传送给传输控制模块。4.根据权利要求3所述的基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测系统，其特征在于，所述信号传输控制模块通过设置FIFO结构和缓存分组TCP协议封包处理进行控制传输。5.根据权利要求4所述的基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测系统，其特征在于，所述信号传输控制模块，还用于将所述超声回波信号转化为数字信号，将所述数字信号缓存至系统内存中。6.根据权利要求5所述的基于5G嵌入式的金属材料内部缺陷超声检测系统，其特征在于，所述信号传输控制模块，还用于启动传输程序将...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎敏，王忠昕，阳建宏，赵峥，李卫，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：