一种基于超声阈值成像的孔缺陷精准测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于超声阈值成像的孔缺陷精准测量方法，包括设置超声采集参数，根据超声波设备对待检设备进行检测；利用数据采集卡和收发仪收集超声信号；超声阈值成像，利用闸门信息和最大峰值算法绘制扫描图像；对扫描图像二值化；基于深度优先搜索算法查找图像中的缺陷块；根据缺陷块的像素计算缺陷总面积；根据标准孔设计方阵，根据缺陷块构建矩阵，对矩阵进行横向、纵向划分，基于卷积匹配计算方阵与子矩阵的匹配结果，根据匹配结果判断是否为孔缺陷；根据评判标准对待检设备进行判定，若不满足阈值条件则不合格，否则合格。能够根据不同的标准孔对待检设备的缺陷进行精确检测，提高检测的准确率。提高检测的准确率。提高检测的准确率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声阈值成像的孔缺陷精准测量方法


[0001]本专利技术涉及基于超声成像的无损检测领域，尤其涉及一种基于超声阈值成像的孔缺陷精准测量方法。

技术介绍

[0002]基于超声成像的无损检测技术应用十分广泛,如飞机发动机叶片,飞机复合材料,钎焊焊缝缺陷。无损检测中对于缺陷的识别和缺陷面积、形状的测量是很重要的两个技术方向。缺陷检测可以利用人工识别和人工智能技术自动识别，然而对于缺陷块的面积和缺陷块是否可包含圆孔的测量是缺陷测量中的一个难题。基于超声阈值所绘制的图像中的缺陷块形状不规则，如图2所示，如何精准判断缺陷块能够包含一个指定尺寸的孔缺陷，以满足工艺工程师对于缺陷的认定标准，是缺陷测量中必须解决的难题。具体问题包括，
[0003](1)对于缺陷块的确定，目前方法主要是基于边缘检测技术、凸多边形和不规则多边形计算方法。
[0004](2)对于是否能包含孔缺陷的测量，因其缺陷块的确定方法确定了缺陷块的边界，大多采用基于缺陷区域中心(重心)，然后画圆是否能够与边界碰撞，若无碰撞则能包含，否则不能。
[0005]现有方法在缺陷面积计算上会不可避免的造成缺陷块扩大，缺陷面积增大；孔缺陷测量可能造成误判和漏判。譬如凸多边形重心测量，可能造成误判(因为本身形状是凹的)，而凹形状造成漏判，如图3形状能够容纳1cm的孔缺陷。因此，现有方法会扩大缺陷面积，导致孔缺陷多检和漏检。缺陷多检，导致产品的合格率下降，造成原材料浪费；缺陷漏检，产品合格率虚高。最终的交付产品在用户手中，可能导致损坏，轻则损失钱财，重则导致严重事故，譬如航空航天的复合材料，可能导致飞机失事，火箭爆炸。因此，必须对缺陷进行精准测量，既不导致过多原材料的浪费，又避免漏检，减少事故，提高用户体验度，保证安全。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种基于超声阈值成像的孔缺陷精准测量方法，以克服上述技术问题。
[0007]一种基于超声阈值成像的孔缺陷精准测量方法，包括，
[0008]步骤一、设置超声波设备的超声采集参数，利用超声波设备采集待检设备的超声信号，根据超声信号绘制图像C；
[0009]步骤二、对图像C进行二值化处理，将图像C中高于阈值的像素点的像素值设置为255，剩余像素点的像素值设置为0，并将图像C的像素值存储于矩阵F
mn
中，其中，m为图像C含有像素点的行数，n为图像C含有像素点的列数；
[0010]步骤三、对于矩阵F
mn
，当F
mn
为255时，将其视为缺陷像素点，依次遍历矩阵F
mn
的每一行，若相邻的像素点均为缺陷像素点，则进行合并，合并后的缺陷像素点集合视为顶点，
表示为Q
ip,iq
，其中，ip表示第i行第p列，iq表示第i行第q列，p为顶点的开始列标，q为顶点的结束列标；
[0011]步骤四、从矩阵F
mn
的最后一行向上进行遍历，若第i行与第j行的两个顶点同时满足，第i行的结束列标q+1大于等于第j行的开始列标p，且第i行的开始列标
‑
1小于等于第j行的结束列标，则将两个顶点进行连接，表示为边，其中j＝i+1；
[0012]步骤五、根据顶点、边构建邻接矩阵，基于深度优先搜索算法对邻接矩阵进行遍历，获取搜索到的各条顶点路径集合，将每条顶点路径集合视为缺陷块；
[0013]步骤六、对于每一缺陷块，获取缺陷块的顶点，根据顶点所对应的缺陷像素点集合计算缺陷块的面积，根据每一缺陷块的面积计算所有缺陷块的总面积A2；
[0014]步骤七、基于不同需求定义缺陷块大小，根据缺陷块大小设计标准孔，构建方阵，方阵的值初始化为0，根据标准孔计算方阵的行列数，并对方阵的值进行更新；
[0015]步骤八、根据缺陷块的顶点获取缺陷块的最大行标、最小行标、最大列标、最小列标，构建矩阵，矩阵大小为：(最大行标
‑
最小行标+1)*(最大列标
‑
最小列标+1)，矩阵的值初始化为0，根据当前缺陷块的缺陷像素点所在位置对矩阵进行更新；
[0016]所述根据当前缺陷块的缺陷像素点所在位置对矩阵进行更新是指获取每一缺陷块像素点的下标值s、t，其中s为行值，t为列值，将矩阵中行值设定为s
‑
最小行标、列值设定为t
‑
最小列标的位置的值更新为1；
[0017]步骤九、当矩阵的行数或列数小于方阵的行数时，将该矩阵所代表的缺陷块标记为非孔缺陷，否则根据方阵的大小对矩阵进行划分，所述对矩阵进行划分是指将矩阵以方阵的大小为单元分别沿横向、纵向进行划分，所述横向为沿列的方向，所述纵向为沿行的方向，将不够划分为方阵的部分补齐为一个完整的方阵，补齐部分的值为0，将划分后的子矩阵与方阵根据公式(1)进行卷积匹配，当匹配结果小于等于阈值时，矩阵所代表的缺陷块为孔缺陷，根据步骤六计算含孔缺陷的缺陷块的面积A1，
[0018][0019]其中，V表示方阵与子矩阵异或后的求和值，M
T
表示方阵，表示第i个子矩阵，
[0020]步骤十、对所有缺陷块执行步骤八、九，计算所有孔缺陷的面积A1，根据公式(2)、(3)计算质检参数F1、F2，当质检参数F1、质检参数F2与质检合格阈值Thresh_F1、Thresh_F2满足公式(4)时，表示待检设备合格，反之表示不合格，
[0021][0022][0023]F1≥Thresh_F1且F2≥Thresh_F2
ꢀꢀꢀ
(4)
[0024]其中，A0表示理论焊接面积。
[0025]优选地，所述对图像C进行二值化处理是指基于像素直方图对图像C进行二值化处理。
[0026]优选地，所述计算缺陷块的面积包括获取待检设备的实际待检区域面积、通过超
声波设备获取的扫描图像像素点数量，计算待检区域面积与图像像素点数量之间的比例，获取像素点集合中像素点的数量，将所述像素点的数量与比例的乘积作为缺陷块的面积。
[0027]本专利技术提供一种基于超声阈值成像的孔缺陷精准测量方法，能够根据不同的标准孔对待检部件的缺陷进行精确检测，提高检测的准确率。
附图说明
[0028]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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本专利技术方法流程图；
[0030]图2是本专利技术含有不规则缺陷块的示例图；
[0031]图3是本专利技术能够容纳1cm孔的孔缺陷；
[0032]图4是本专利技术凸包划分可视化结果图；
[0033]图5是本专利技术多边形划分可视化结果图；
[0034]图6是本专利技术卷积匹配划分可视化结果图。
具体实施方式
[0035本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声阈值成像的孔缺陷精准测量方法，其特征在于，包括，步骤一、设置超声波设备的超声采集参数，利用超声波设备采集待检设备的超声信号，根据超声信号绘制图像C；步骤二、对图像C进行二值化处理，将图像C中高于阈值的像素点的像素值设置为255，剩余像素点的像素值设置为0，并将图像C的像素值存储于矩阵F
mn
中，其中，m为图像C含有像素点的行数，n为图像C含有像素点的列数；步骤三、对于矩阵F
mn
，当F
mn
为255时，将其视为缺陷像素点，依次遍历矩阵F
mn
的每一行，若相邻的像素点均为缺陷像素点，则进行合并，合并后的缺陷像素点集合视为顶点，表示为Q
ip,iq
，其中，ip表示第i行第p列，iq表示第i行第q列，p为顶点的开始列标，q为顶点的结束列标；步骤四、从矩阵F
mn
的最后一行向上进行遍历，若第i行与第j行的两个顶点同时满足，第i行的结束列标q+1大于等于第j行的开始列标p，且第i行的开始列标
‑
1小于等于第j行的结束列标，则将两个顶点进行连接，表示为边，其中j＝i+1；步骤五、根据顶点、边构建邻接矩阵，基于深度优先搜索算法对邻接矩阵进行遍历，获取搜索到的各条顶点路径集合，将每条顶点路径集合视为缺陷块；步骤六、对于每一缺陷块，获取缺陷块的顶点，根据顶点所对应的缺陷像素点集合计算缺陷块的面积，根据每一缺陷块的面积计算所有缺陷块的总面积A2；步骤七、基于不同需求定义缺陷块大小，根据缺陷块大小设计标准孔，构建方阵，方阵的值初始化为0，根据标准孔计算方阵的行列数，并对方阵的值进行更新；步骤八、根据缺陷块的顶点获取缺陷块的最大行标、最小行标、最大列标、最小列标，构建矩阵，矩阵大小为：(最大行标
‑
最小行标+1)*(最大列标
‑
最小列标+1)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正光，
申请(专利权)人：李正光光古大连科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：