一种基于Canny算子与超声平面波成像相结合的高分辨缺陷无损检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Canny算子与超声平面波成像相结合的高分辨缺陷无损检测方法。步骤1：利用超声相干向被测工件发射平面波，接收滤除信号中的随机噪声的回波数据；步骤2：将步骤1的回波数据利用DMAS算法进行全聚焦成像；步骤3：将步骤2全聚焦成像的成像图，利用Canny算子的缺陷进行边缘检测；步骤4：基于步骤3的缺陷边缘检测，将得到的缺陷采用逐点聚焦的方式进行精扫。本发明专利技术用以解决被测工件缺陷无损检测速度慢、检测精度低的问题，从而提高工业生产中的质量控制。生产中的质量控制。生产中的质量控制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Canny算子与超声平面波成像相结合的高分辨缺陷无损检测方法


[0001]本专利技术属于缺陷无损检测技术，主要涉及一种基于Canny算子与超声平面波成像相结合的高分辨缺陷无损检测方法。

技术介绍

[0002]在不损伤物质材料性能的基础上，对复杂几何形状的材料进行微小缺陷的检测是一个非常困难的问题。尤其对于金属材料的无损检测更是极为重要的质量控制技术手段，以GH4169合金为例，其广泛应用于航空发动机涡轮盘、压气机鼓筒、机匣等关键部件中，对于这些关键部件即使存在微小缺陷和疲劳损伤都可能导致灾难性的后果，因此对其进行高精度的无损检测至关重要。超声波检测因其具有成本低、检测快速、对物质材料性能无损等优点是所有无损检测方法中应用最广泛的检测方法之一，特别是在航空、船舶、核工业等工业领域中，更是不可缺少的检测手段。随着工业检测中对检测可靠性要求的不断提高，对超声波检测也要求其检测速度更快、检测精度更高、对缺陷的描述更准确，因此如何在无损检测方面提高超声的上述性能的技术越来越受到重视，并且成为研究热点。
[0003]现有技术中利用激光进行激本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Canny算子与超声平面波成像相结合的高分辨缺陷无损检测方法，其特征在于，所述高分辨缺陷无损检测方法具体为，步骤1：利用超声相干向被测工件发射平面波，接收滤除信号中的随机噪声的回波数据；步骤2：将步骤1的回波数据利用DMAS算法进行全聚焦成像；步骤3：将步骤2全聚焦成像的成像图，利用Canny算子的缺陷进行边缘检测；步骤4：基于步骤3的缺陷边缘检测，将得到的缺陷采用逐点聚焦的方式进行精扫。2.根据权利要求1所述一种基于Canny算子与超声平面波成像相结合的高分辨缺陷无损检测方法，其特征在于，所述步骤1的利用超声相干向被测工件发射平面波具体为，通过超声相控阵向被测工件发射一组平面波，平面波的偏转角度为α
i
：α
i
＝arcsin(nλ/Np)≈nλ/Np(n＝
‑
N
t
/2,...N
t
/2
‑
1)(1)其中λ为发射的超声波的波长，N为超声相控阵的阵元数目，p为超声相控阵相邻阵元的距离，发射的超声平面波数量为N
t
:N
t
＝L/λF(2)其中F为成像系统的F数，一般取值为1～2之间；所述步骤1的接收滤除信号中的随机噪声的回波数据具体为，通过发射偏转数量为N
t
，偏转角度为α
i
的相干平面波得到的回波信号进行成像；对逐次发射的平面波的散射回波数据进行采集，然后利用FIR滤波器对回波数据进行时域滤波，滤除信号中的随机噪声。3.根据权利要求1所述一种基于Canny算子与超声平面波成像相结合的高分辨缺陷无损检测方法，其特征在于，所述步骤2利用DMAS算法进行全聚焦成像具体为，得到的散射回波信号对被测工件进行成像，得到被测工件的粗扫图像；包括以下步骤：步骤2.1：以超声相控阵的几何中心为坐标原点，建立直角坐标系；步骤2.2：基于步骤2.1的坐标系，确定超声相控阵各阵元中心在坐标系中的位置坐标；步骤2.3：基于步骤2.2的位置坐标对被测工件的成像平面进行网格划分；步骤2.4：基于步骤2.3的网格划分确定各个网格中心在坐标系中的位置坐标；步骤2.5：计算第n次发射的平面波到达坐标为(x
(i,j)
,y
(i,j)
,z
(i,j)
)的网格中心的距离；步骤2.6：计算中心坐标为的第k个接收阵元与坐标为(x
(i,j)
,y
(i,j)
,z
(i,j)
)的网格中心之间的距离；步骤2.7：利用各次发射平面波得到的成像平面内网格中心的超声回波信号幅值矩阵进行最终的相关成像。4.根据权利要求3所述一种基于Canny算子与超声平面波成像相结合的高分辨缺陷无损检测方法，其特征在于，所述步骤2.5计算第n次发射的平面波到达坐标为(x
(i,j)
,y
(i,j)
,z
(i,j)
)的网格中心的距离d
(n,i,j)
：d
(n,i,j)
＝(x
(i,j)
sin(α
n
)+z
(i,j)
cos(α
n
))(3)利用公式(3)得到对应第n次发射信号的成像平面内网格中心的发射传播距离矩阵D
n
：
其中N
x
和N
z
为在x方向和z方向的网格划分数量；所述步骤2.6计算中心坐标为(x
k
,y
k
,z
k
)的第k个接收阵元与坐标为(x
(i,j)
,y
(i,j)
,z
(i,j)
)的网格中心之间的距离d
′
(k,i,j)
：利用公式(5)得到对应第k个接收阵元的成像平面内网格中心的接收传播距离矩阵D
′
k
：假设被测工件为各向同性介质，则超声体波在被测工件中的传播速度一致，超声体波在被测工件中传播的速度为c，则可以得到从第n个平面波发射经由成像平面内各个网格中心再被第k个接收阵元接收的传播时间T
(n,k)
：T
(n,k)
＝(D
n
+D
′
k
)/c(7)因为采集得到的超声回波信号为离散信号，所以若要得到任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓森，谭久彬，赵勃，史维佳，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：