一种双组织盘过渡区无损评价方法技术

本发明专利技术属于无损检测领域，涉及航空发动机双组织盘过渡区边界无损评价方法。本发明专利技术提出了一种航空发动机双组织盘过渡区无损评价方法，有利于对航空发动机双组织盘过渡区进行无损质量评价。本发明专利技术解决了航空发动机双组织盘过渡区边界难以检测评价的问题，通过采用超声检测与计算机视觉相结合，实现对航空发动机双组织盘过渡区无损评价，有效提高了航空发动机双组织盘过渡区质量评价的准确性和效率，保障航空发动机双组织盘的可靠性。航空发动机双组织盘的可靠性。航空发动机双组织盘的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种双组织盘过渡区无损评价方法


[0001]本专利技术涉及一种航空发动机双组织盘过渡区边界无损评价方法，属于无损检测领域。

技术介绍

[0002]近来年，随着对航空发动机性能要求的不断提高，为了适应盘件不同部位对材料性能的不同要求，新一代发动机开始采用双组织盘件替代均一组织的盘件。通过特殊的成型和热处理工艺可使盘件的轮毂和轮缘具有不同的微观组织和晶粒尺寸，从而获得在轮毂和轮缘具有不同力学性能的盘件，实现航空发动机推重比的提升。航空发动机双组织盘件中一般包含粗晶组织区域、细晶组织区域、以及位于粗晶和细晶组织之间的过渡区。由于锻造和热处理等工艺的波动，过渡区在盘件上的位置以及形状可能偏离预期设计，直接影响到盘件服役性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是：针对该问题，本专利技术提出基于超声检测技术的航空发动机双组织盘过渡区识别方法，实现在无损条件下对航空发动机双组织盘过渡区位置和形状的识别，能够对过渡区进行量化评价，有效提高质量评价的准确性和可靠性，具有很大的实际应用前景。
[0004]为解决此技术问题，本专利技术的技术方案是：
[0005]一种航空发动机双组织盘过渡区无损评价方法，步骤如下：
[0006]S1：航空发动机双组织盘超声检测信号采集与成像：
[0007]采用超声C扫描检测系统和超声检测探头，调整检测灵敏度对双组织盘进行超声C扫描成像，形成包含粗晶区、细晶区和过渡区的双组织盘超声C扫描图像；
[0008]S2：检测图像的自动适配；
[0009]S3：过渡区边界的提取与拟合：利用最大梯度法提取过渡区边界各点，并将其拟合成椭圆；
[0010]S4：过渡区边界的位置及尺寸评价。
[0011]所述检测灵敏度要满足以下要求：使双组织盘粗晶区域的超声背散射信号幅度不低于满屏刻度的A％，细晶区域的超声背散射信号幅度不高于满屏刻度的B％，其中A＞B。优选地，A为60，B为40。A>B是为了使得双组织盘超声C扫描图像中粗晶区域和细晶区域能清晰地区分出来。为后续步骤中识别过渡区打下基础。
[0012]所述的超声检测探头应为频率5MHz～25MHz的水浸探头。针对镍基高温合金、晶粒尺寸在7～90μm之间，采用10
‑
15MHz探头进行检测。对于镍基高温合金、钛合金等不同材料来说，即便其晶粒尺寸是相似的，在采用同样频率探头进行检测时其超声背散射信号幅度也是不同的。因此为了确保双组织盘超声C扫描检测图像中粗晶与细晶区域能进行清晰区分，需要根据被检测材料、晶粒尺寸范围进行对探头的频率进行选择。一般来说，对于相同
晶粒尺寸的同种组织的材料，探头频率的增加会使得超声背散射波信号幅度提高；对于采用同一探头进行检测同种组织的材料时，晶粒尺寸的增加会使得超声背散射信号幅度提高。
[0013]步骤S2具体过程：
[0014]S201：识别双组织盘超声C扫描图像中的坐标轴；
[0015]S202：调整双组织盘超声C扫描图像坐标轴的横纵坐标比例，使其横纵坐标轴的像素比例尺相同；
[0016]S203：计算双组织盘超声C扫描图像中的像素比例尺，得到单位像素长度所对应的实际长度。
[0017]所述步骤S3具体为：
[0018]S301：按照双组织盘超声C扫描图像坐标轴位置提取检测图像；得到图像的二维数组数据M0；
[0019]S302：利用均值滤波器对双组织盘超声C扫描图像的二维数组数据M0进行处理；得到平滑的超声C扫描图像的二维数组数据M1；
[0020]S303：按照双组织盘的实际物理半径尺寸设置搜索区间，通过半径尺寸设置搜索区间的最大值和最小值。利用最大梯度法提取过渡区边界各店；
[0021]最大梯度法是指：以超声C扫描图像的二维数组数据M1的中心位置为起点，边缘位置为终点，从二维数组数据中提取一维数组A。在一维数组A中按照设置的搜索区间作为起始与终止点计算斜率变化最大的点记作过渡区轮廓点，得到过渡区边界；
[0022]S304：采用最小二乘法将过渡区边界各点拟合为一椭圆，即为过渡区的轮廓。
[0023]优选地，将半径尺寸区间设置如下：将盘件的外圈半径尺寸R和内孔半径r设置为半径尺寸区间。
[0024]所述步骤S4具体为：
[0025]利用像素比例尺计算过渡区轮廓的偏心距、最大直径和最小直径，评价双组织盘的质量。所述的过渡区轮廓的偏心距，是过渡区中心(椭圆圆心)与盘件几何中心的距离。
[0026]本专利技术的有益效果是：
[0027]本专利技术解决了航空发动机双组织盘过渡区边界难以检测评价的问题，通过采用超声检测与计算机视觉相结合，实现对航空发动机双组织盘过渡区无损评价，有效提高了航空发动机双组织盘过渡区质量评价的准确性和效率。
[0028]对于镍基高温合金、钛合金等不同材料来说，即便其晶粒尺寸是相似的，在采用同样频率探头进行检测时其超声背散射信号幅度也是不同的。因此为了确保双组织盘超声C扫描检测图像中粗晶与细晶区域能进行清晰区分，需要根据被检测材料、晶粒尺寸范围进行对探头的频率优选。针对镍基高温合金、晶粒尺寸在7～90μm之间，采用10
‑
15MHz探头进行检测，能够有效提高检测灵敏度。
[0029]本专利技术方法通过双组织盘的实际物理半径尺寸设置搜索区间，通过半径尺寸设置搜索区间的最大值和最小值，能够提高对于过渡区边界的搜索效率。
[0030]本专利技术方法利用最大梯度法提取过渡区边界各点，能够实现过渡区边界的自动识别：以超声C扫描图像的二维数组数据的中心位置为起点，边缘位置为终点，从二维数组数据中提取一组一维数组。在一维数组中按照设置的搜索区间作为起始与终止点筛选出一组
轮廓识别数组，计算轮廓识别数组斜率变化最大的点记作过渡区轮廓点。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施的技术方案，下面将对本专利技术的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，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。
[0032]图1所示的过渡区边界评价过程示意图；
[0033]图2所示为双组织盘过渡区的超声C扫描检测示意图，其中的椭圆虚线为过渡区边界，o1为盘件几何圆心，o2为过渡区边界圆心，a为过渡区边界长轴直径，b为过渡区边界短轴直径；
[0034]图3所示为二维数组数据M1中提取一组一维数组示意图，以数组M1的中心为起始点，边缘为终点提取一组数组一维数组P；
[0035]图4所示为搜索区间数组提取示意图，按照搜索区间从一组一维数组P中提取轮廓识别数组Q。
具体实施方式
[0036]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的一部分实施例，而不是全部实施例。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机双组织盘过渡区无损评价方法，其特征在于：所述方法步骤如下：S1：航空发动机双组织盘超声检测信号采集与成像：采用超声C扫描检测系统和超声检测探头，调整检测灵敏度对双组织盘进行超声C扫描成像，形成包含粗晶区、细晶区和过渡区的双组织盘超声C扫描图像；S2：检测图像的自动适配；S3：过渡区边界的提取与拟合：利用最大梯度法提取过渡区边界各点，并将其拟合成椭圆；S4：过渡区边界的位置及尺寸评价。2.根据权利要求1所述的航空发动机双组织盘过渡区无损评价方法，其特征在于：检测灵敏度满足要求为：使双组织盘粗晶区域的超声背散射信号幅度不低于满屏刻度的A％，细晶区域的超声背散射信号幅度不高于满屏刻度的B％，其中A＞B。3.根据权利要求2所述的航空发动机双组织盘过渡区无损评价方法，其特征在于：A为60，B为40。4.根据权利要求1所述的航空发动机双组织盘过渡区无损评价方法，其特征在于：所述的超声检测探头应为频率5MHz～25MHz的水浸探头。5.根据权利要求4所述的航空发动机双组织盘过渡区无损评价方法，其特征在于：当双组织盘材质为镍基高温合金，晶粒尺寸7～90μm时，水浸探头频率为10～15MHz。6.根据权利要求1所述的航空发动机双组织盘过渡区无损评价方法，其特征在于：步骤S2具体过程：S201：识别双组织盘超声C扫描图像中的坐标轴；S202：调整双组织盘超声C扫描图像坐标轴的横纵坐标比例，使其横纵坐标轴的像素比例尺相同；S203：计算双组织盘超声C...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙正骁，刘骁，梁菁，权鹏，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：