專利名稱：基于超聲tofd的缺陷離線判別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，尤其是一種超聲檢測(cè)缺陷的離線處理方法，具體地說是一種超聲TOFD缺陷離線判別方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，超聲衍射時(shí)差檢測(cè)技術(shù)(Time of Flight Diffraction，TOFD)對(duì)于中厚板焊縫缺陷能夠更精確地表征其位置、長(zhǎng)度、自身高度和形貌等特征，因此該技術(shù)在核工業(yè)、電力、承壓設(shè)備、鐵路、橋梁等工程領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。雖然TOFD技術(shù)早已走出實(shí)驗(yàn)室，但時(shí)至今日，對(duì)它的研究從未停止，在對(duì)TOFD圖譜的分析包括焊接缺陷的定位、 定量描述等方面仍然存在不少有待改進(jìn)的問題。首先，超聲圖譜中直通波標(biāo)定的問題，傳統(tǒng)的直通波標(biāo)定都是離線完成的，即無(wú)法在掃描過程中實(shí)時(shí)得到某一點(diǎn)的位置信息，且依賴于人工操作。標(biāo)定時(shí)，需要對(duì)照灰度圖和 A掃曲線，憑肉眼尋找到直通波的第一個(gè)波峰或波谷到達(dá)的時(shí)刻，并將標(biāo)定線移動(dòng)于該處， 然后標(biāo)定此位置為工件的高度零點(diǎn)，此后才能根據(jù)超聲信號(hào)的時(shí)差計(jì)算不同回波時(shí)刻對(duì)應(yīng)的位置。這一方法雖然簡(jiǎn)單，但需要人工搜索，不同操作者標(biāo)定的結(jié)果往往不同，最終的出的檢測(cè)報(bào)告難以保證缺陷定位的一致性；特別是在進(jìn)行長(zhǎng)距離掃描時(shí)，頻繁標(biāo)定極大地影響了檢驗(yàn)速度，更不利于缺陷的自動(dòng)化檢測(cè)。其次是直通波拉直和近表面的缺陷定位問題，一方面，實(shí)際檢測(cè)過程中，由于工件表面的不平整，耦合劑的不均勻分布以及人工掃描時(shí)的不規(guī)范操作均會(huì)導(dǎo)致直通波彎曲。 另一方面，由于缺陷位置與信號(hào)接收時(shí)間(差)并非線性關(guān)系，這導(dǎo)致在A掃曲線的時(shí)間軸上，越靠近直通波端，對(duì)應(yīng)的工件真實(shí)位置的分布越密集，且TOFD信號(hào)的脈沖時(shí)寬通常為超聲縱波波長(zhǎng)的1. 5到3倍，使得直通波信號(hào)在圖譜上顯示呈一定的“拖尾”現(xiàn)象，因此近表面的缺陷信號(hào)常常被掩蓋在工件的直通波信號(hào)中而無(wú)法辨別。另外，近年來有學(xué)者將合成孔徑雷達(dá)技術(shù)引入到超聲TOFD圖譜分析中，但未考慮到探頭中心距設(shè)置過小，導(dǎo)致縱波無(wú)法覆蓋到兩探頭中心正下方的底部，而采用單一的匹配濾波技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)整幅B掃描圖像的合成孔徑處理之后，缺陷信號(hào)強(qiáng)度衰減較大；特別是對(duì)于原本就微弱的信號(hào)，在進(jìn)行波束銳化處理后，與圖譜背景的對(duì)比度會(huì)減小到難以區(qū)分程度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的超聲TOFD檢測(cè)缺陷需依靠人工進(jìn)行判別，造成周期長(zhǎng)，誤差大，診斷結(jié)果受人為因素影響大的問題，發(fā)明一種無(wú)需人工干預(yù)、能直接得出缺陷位置、大小的超聲TOFD離線判別方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種基于超聲TOFD的缺陷離線判別方法，其特征是它包括以下步驟 首先，利用超聲檢測(cè)儀對(duì)被檢測(cè)體進(jìn)行D掃描，獲取被檢測(cè)體的直通波、底面回波和A掃描信號(hào)，并合成生成D掃描圖像；
其次，采用圖像處理和直通峰值搜索相結(jié)合的方法，進(jìn)行直通波、底面回波精確定位， 完成超聲圖譜的計(jì)算機(jī)標(biāo)定，得出被檢測(cè)體的板厚值；
TOFD圖譜是由射頻信號(hào)灰度化而來，射頻信號(hào)的峰值和谷值分別對(duì)應(yīng)灰度255和0。在進(jìn)行直通波定位前，以單次掃描獲得的圖譜作為數(shù)據(jù)源，對(duì)其進(jìn)行初步分析與預(yù)處理。根據(jù) TOFD成像原理，直通波、底面回波、底面反射橫波這3條近似水平線將圖譜分割為縱波衍射區(qū)域和波形轉(zhuǎn)換區(qū)域。為提高處理速度，在標(biāo)定過程中僅提取直通波-縱波衍射區(qū)域-底面回波這部分的數(shù)據(jù)。另外，由于固體中橫波的傳播速度約為縱波的一半，TOFD圖譜中縱波衍射區(qū)域與波形轉(zhuǎn)換區(qū)域的時(shí)間寬度近似，可以把圖譜時(shí)間方向的一半?yún)^(qū)域作為TOFD圖譜定位窗口 ；原始信號(hào)的A掃曲線，除了目標(biāo)信號(hào)之外，在圖譜數(shù)據(jù)的采集、量化、傳輸?shù)冗^程中夾雜著許多離散或隨機(jī)性噪聲，故在直通波定位前需對(duì)信號(hào)進(jìn)行平滑處理和形態(tài)學(xué)處理，然后對(duì)得到的圖譜進(jìn)行自適應(yīng)閾值分割，并利用邊緣檢測(cè)算子對(duì)二值化D掃描圖像進(jìn)行求導(dǎo)，最后采用累計(jì)概率霍夫變換和基于背景灰度的峰值搜索算法對(duì)直通波、底面反射回波進(jìn)行精確定位；
第三，利用峰值校準(zhǔn)、差分算法對(duì)有混疊近表面缺陷的直通波進(jìn)行拉直和消除處理； 通過計(jì)算背景圖譜的灰度值，判定A掃上某點(diǎn)是否為極值點(diǎn)，并搜索其相鄰點(diǎn)，判斷其是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閾值，根據(jù)判斷結(jié)果確定波峰或波谷。通過上述方法完成直通波拉直后，進(jìn)一步采用差分方法實(shí)現(xiàn)近表面缺陷直通波的消除；
第四，利用合成孔徑聚集技術(shù)，對(duì)B掃描圖像進(jìn)行波束銳化和圖像增強(qiáng)處理得到被檢測(cè)體內(nèi)缺陷的準(zhǔn)確位置。以合成孔徑雷達(dá)理論為基礎(chǔ)，建立的TOFD平行掃描的回波參數(shù)模型，依據(jù)B掃描圖像特征，利用回波延時(shí)分析的方法，對(duì)缺陷端部的B掃描衍射信號(hào)進(jìn)行了孔徑合成，并在波束銳化的基礎(chǔ)上，通過增益補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)合成孔徑兩側(cè)的缺陷進(jìn)行修正，去除原始B掃描圖像的偽像，提高了圖像分辨率，準(zhǔn)確確定缺陷尖端在工件中的橫向和深度位置。所述的計(jì)算機(jī)標(biāo)定過程為
步驟一根據(jù)所得到的D掃描圖像，以D掃描圖像時(shí)間方向一半提取直通波-縱波衍射區(qū)域-底面回波作為待處理窗口，采用高斯模糊的方法對(duì)D掃描圖像進(jìn)行平滑降噪處理；
步驟二 通過形態(tài)學(xué)處理將直通波與底面回波的特征加以強(qiáng)化，為消除膨脹處理后圖像的不相關(guān)細(xì)節(jié)，根據(jù)直通波與底面回波的尺寸，在膨脹處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行至少5次腐蝕處理，以限制缺陷信號(hào)尺寸在較小的范圍；
步驟三采用自適應(yīng)閾值對(duì)經(jīng)過形態(tài)學(xué)處理的圖像進(jìn)行分割，利用邊緣檢測(cè)算子對(duì)分割后的圖像在時(shí)間方向求導(dǎo)數(shù)，增強(qiáng)直通波和底面回波；
步驟四采用累計(jì)概率霍夫變換尋找直通波，先以相對(duì)精確的霍夫變換參數(shù)作搜索，若返回直線的數(shù)量超過了設(shè)定的閾值，則放棄搜索結(jié)果，同時(shí)調(diào)整參數(shù)以降低精度，重新進(jìn)行搜索，循環(huán)操作直至直線數(shù)控制在30條以內(nèi)，最后計(jì)算直通波和底面回波的第一條直線位置坐標(biāo)；
步驟五，根據(jù)直通波-縱波衍射區(qū)域-底面回波背景灰度值，在待標(biāo)定的A掃信號(hào)一定領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行峰值搜索，獲取直通波和底面回波的精確標(biāo)定坐標(biāo)，最終得到被檢測(cè)體的板厚值。
5式(1)中S是探頭中心距(PCS)之半，d表示缺陷尖端的高度，4是掃描速度；
步驟二 進(jìn)一步對(duì)B掃描圖像進(jìn)行合成孔徑處理，如式(2)所示
ΛΓ/2
.V(^m)-I/(JV+I)^ +(2)
“.....μ
式(2)中表示圖譜在坐標(biāo)k )處的灰度值，JV表示離散化的孔徑長(zhǎng)度， qpp^S+i^f+rf^dLfy ,虹表示探頭移動(dòng)的單位增量，^是該增量的計(jì)數(shù)；
C
步驟三在保證步驟二合成聚焦孔徑運(yùn)算點(diǎn)限于縱波衍射區(qū)的前提下，參照合成孔徑 M的理論值，對(duì)位于合成孔徑兩側(cè)的缺陷信號(hào)進(jìn)行增益補(bǔ)償，以修正由于波束衰減而產(chǎn)生的對(duì)比度下降，完成圖像增強(qiáng)處理，增強(qiáng)處理過程為
1)根據(jù)圖譜背景灰度值，將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化為射頻信號(hào)；
2)利用步驟二確定B掃描圖像的合成孔徑大?。?br> 3)計(jì)算合成孔徑兩端相對(duì)孔徑中心信號(hào)的衰減程度，確定增益補(bǔ)償系數(shù)；
4)循環(huán)搜索點(diǎn)的孔徑合成點(diǎn)kw+ A^Cn))；
5)根據(jù)孔徑合成點(diǎn)距離孔徑中心的位置遠(yuǎn)近，得到相應(yīng)的補(bǔ)償加權(quán)值；
6)對(duì)孔徑窗口中各合成點(diǎn)進(jìn)行求和平均。
本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明通過在搭建的硬件系統(tǒng)上完成被檢測(cè)體內(nèi)部缺陷的掃描，并基于采集的數(shù)據(jù)合成缺陷圖譜；采用圖像處理的方法，精確獲得直通波、底面回波位置，完成超聲TOFD圖譜計(jì)所述的直通波的拉直處理方法為
步驟一標(biāo)記直通波彎曲區(qū)域外最近鄰的一條A掃信號(hào)，搜索其直通波第一個(gè)波峰和波谷的位置坐標(biāo)，記錄其平均值作為參照；
步驟二 統(tǒng)計(jì)選定直通波拉直窗口內(nèi)的A掃信號(hào)片段號(hào)數(shù)目N，計(jì)數(shù)器設(shè)為1 ； 步驟三搜索當(dāng)前計(jì)數(shù)下的A掃直通波第一個(gè)波峰與波谷位置，計(jì)算其平均值與步驟一中得到的參照值之差值d;
步驟四將當(dāng)前計(jì)數(shù)下的A掃信號(hào)片段整體移動(dòng)-d像素，移動(dòng)需限定在窗口區(qū)域內(nèi)； 步驟五計(jì)數(shù)器遞增1，重復(fù)步驟三，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到N時(shí)停止； 步驟六采用差分法將混疊區(qū)域內(nèi)的圖譜信號(hào)與其領(lǐng)域內(nèi)正常信號(hào)相減，顯示近表面缺陷信號(hào)。所述的波峰、波谷搜索算法是在計(jì)算背景灰度值的基礎(chǔ)上判定A掃信號(hào)上某點(diǎn)是否為極值點(diǎn)，然后繼續(xù)搜索其相鄰點(diǎn)，并判斷此點(diǎn)是否達(dá)到設(shè)定的閾值，只有滿足設(shè)定的閾值條件，該極值點(diǎn)才能被確定為波峰或波谷。所述的利用合成孔徑聚集技術(shù)對(duì)B掃描圖像進(jìn)行波束銳化和圖像增強(qiáng)的步驟為 步驟一建立超聲檢測(cè)的平行掃描的回波參數(shù)模型，即，缺陷尖端的衍射波聲程
Rjt) ·算機(jī)離線標(biāo)定。利用波峰、波谷搜索和差分算法，完成近表面缺陷直通波的拉直和去除；以合成孔徑聚焦技術(shù)，對(duì)TOFD圖譜進(jìn)行增強(qiáng)處理，實(shí)現(xiàn)缺陷橫向和深度方向精確定位。本方法適應(yīng)于超聲TOFD檢測(cè)設(shè)備缺陷圖譜的離線處理。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)近表面、內(nèi)部缺陷的有效識(shí)別和精確定位，可廣泛應(yīng)用于超聲波無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2A為本發(fā)明具體實(shí)施例所描述的計(jì)算機(jī)標(biāo)定時(shí)采用D掃描獲得的D掃描圖像， 圖2B為本發(fā)明D掃描圖像心態(tài)學(xué)膨脹處理結(jié)果，圖2C為根據(jù)圖2B腐蝕處理結(jié)果，圖2C是圖2B自適應(yīng)閾值分割結(jié)果，圖2D是圖2C邊緣檢測(cè)結(jié)果，圖2E是直通波和底面回波的第一條直線位置坐標(biāo)計(jì)算值；
圖3A為本發(fā)明實(shí)施例所描述的采用D掃描獲得的D掃描圖像，圖:3B為根據(jù)圖3A直通波拉直后的D掃描圖像，圖3C為本發(fā)明直通波去除后的D掃描圖像。圖4A為本發(fā)明實(shí)施例所描述的采用B掃描獲得的B掃描圖像，圖4B為根據(jù)圖4A 合成孔徑聚焦增強(qiáng)后的B掃描圖像。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。如圖1-4所示。一種焊接缺陷超聲檢測(cè)離線判別方法，它包括以下步驟
首先，利用超聲檢測(cè)儀對(duì)被檢測(cè)體進(jìn)行D掃描，獲取被檢測(cè)體的直通波、底面回波和A 掃描信號(hào)，并合成生成D掃描圖像；
其次，采用圖像處理和直通峰值搜索相結(jié)合的方法，進(jìn)行直通波、底面回波精確定位，完成超聲圖譜的計(jì)算機(jī)標(biāo)定，得出被檢測(cè)體的板厚值；
第三，利用峰值校準(zhǔn)、差分算法對(duì)有混疊近表面缺陷的直通波進(jìn)行拉直和消除處理； 第四，利用合成孔徑聚集技術(shù)，對(duì)B掃描圖像進(jìn)行波束銳化和圖像增強(qiáng)處理得到被檢測(cè)體內(nèi)的準(zhǔn)確位置。本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是利用數(shù)字信號(hào)和圖像處理技術(shù)將從超聲TOFD檢測(cè)設(shè)備中導(dǎo)出的 A掃描信號(hào)以及采用計(jì)算機(jī)合成的B掃描圖像、D掃描圖像進(jìn)行超聲TOFD圖譜計(jì)算機(jī)標(biāo)定、 直通波的拉直和去除、B掃描圖像的聚焦合成孔徑增強(qiáng)，從而完成超聲TOFD圖像的離線處理。具體實(shí)施過程如圖1。如圖2A、圖2B、圖2C、圖2D和圖2E所示，計(jì)算機(jī)標(biāo)定過程為
步驟一根據(jù)單次掃描所得到的D掃描圖像，以D掃描圖像時(shí)間方向一半提取直通波-縱波衍射區(qū)域-底面回波作為待處理窗口，如圖2A，采用高斯模糊的方法對(duì)D掃描圖像進(jìn)行平滑降噪處理。步驟二 由于直通波以及底面回波具有一個(gè)顯著特征，橫貫TOFD圖譜方位方向， 且呈直線形，可以通過形態(tài)學(xué)處理將直通波與底面回波的特征加以強(qiáng)化。形態(tài)學(xué)處理的基本思想是用具有一定幾何形態(tài)的結(jié)構(gòu)元素去度量和提取圖像中對(duì)應(yīng)形狀從而達(dá)到判別和
7分析圖像特征。圖2-A右側(cè)直通波在表面開口缺陷處斷裂而導(dǎo)致直通波不連續(xù)，設(shè)計(jì)了尺寸為36X2的矩形核，對(duì)D掃描圖像作了形態(tài)學(xué)膨脹，圖2B是膨脹5次后的結(jié)果。為消除膨脹處理后圖像的不相關(guān)細(xì)節(jié)，根據(jù)直通波與底面回波的尺寸，在膨脹處理的基礎(chǔ)上又進(jìn)行5 次腐蝕處理，限制缺陷信號(hào)尺寸在較小的范圍，如圖2-C所示。步驟三采用自適應(yīng)閾值對(duì)圖2-C進(jìn)行分割，利用邊緣檢測(cè)算子對(duì)分割后的圖像在時(shí)間方向求導(dǎo)數(shù)，增強(qiáng)直通波和底面回波，如圖2-D所示。步驟四采用累計(jì)概率霍夫變換尋找直通波，根據(jù)直通波定位的需要，直通波和底面回波的搜索返回值應(yīng)盡量少且直，本實(shí)施例中選擇一種由多到少的搜索方式，即先以相對(duì)精確的霍夫變換參數(shù)作搜索，若返回直線的數(shù)量超過了一個(gè)閾值(閾值30)，則放棄搜索結(jié)果，同時(shí)調(diào)整參數(shù)以降低精度，重新進(jìn)行搜索，循環(huán)操作直至直線數(shù)控制在30條以內(nèi)，最后計(jì)算直通波和底面回波的第一條直線位置坐標(biāo)，如圖2-E所示。上述圖像處理的具體實(shí)現(xiàn)方法可通過一般的圖像處理的軟件的基本命令編程獲得的。步驟五獲取圖2-E的粗定位后，根據(jù)直通波-縱波衍射區(qū)域-底面回波背景灰度值，在待標(biāo)定的A掃信號(hào)一定領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行峰值搜索，獲取直通波和底面回波的精確標(biāo)定坐標(biāo)，并編寫板厚計(jì)算方法函數(shù)
double CalDepth( Ipllmage* img，int xl, int x2 )
{
const double beam_path = channel_para. EchoRange;//聲禾呈，us const double time_delay = channel_para. Delay;//掃描延時(shí)，us const double sound—speed = system—para. fixSpeed氺0. 001;//聲速,m/s const double half_pcs = channel_para. proberCenterDistance^O. 5; // 頭中心距，mm
double interval = beam_path/img->width ； // 3 ^^! f|], ^f) double dt = interval * x2 - interval氺xl;
return sqrt( pow (sound—speed, 2)氺pow(dt, 2)+4 氺sound—speed氺dt氺 half—
pes)/2;// 板厚，mm }如圖3A、圖:3B和圖3C所示，基于峰值校準(zhǔn)的直通波拉直和近表面缺陷直通波去除方法步驟為
步驟一標(biāo)記直通波彎曲區(qū)域外最近鄰的一條A掃信號(hào)，搜索其直通波第一個(gè)波峰和波谷的位置坐標(biāo)，記錄其平均值作為參照。步驟二 統(tǒng)計(jì)選定直通波拉直窗口內(nèi)的A掃信號(hào)片段號(hào)數(shù)目N，計(jì)數(shù)器設(shè)為1。步驟三搜索當(dāng)前計(jì)數(shù)下的A掃直通波第一個(gè)波峰與波谷位置，計(jì)算其平均值與步驟一中得到的參照值之差值d。步驟四將當(dāng)前計(jì)數(shù)下的A掃信號(hào)片段整體移動(dòng)-d像素，移動(dòng)需限定在窗口區(qū)域內(nèi)。步驟五計(jì)數(shù)器遞增1，重復(fù)乂印3，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到N時(shí)停止。原始超聲TOFD圖譜見圖3A，步驟二至五處理后的圖譜見圖!3B。式(1)中S是探頭中心距(PCS )之半，d表示缺陷尖端的高度，&是掃描速度。步驟二 受工件幾何條件的制約，兩探頭的移動(dòng)范圍始終無(wú)法越過焊縫，探頭移動(dòng)距離的極限值為探頭中心距(PCS)，因此平行掃描的實(shí)際合成孔徑長(zhǎng)度(Ls)為2S，相應(yīng)的
合成孔徑時(shí)間(Ts)為2S/ ，進(jìn)一步對(duì)B掃描圖像進(jìn)行合成孔徑處理，如式(2)所示
權(quán)利要求
1.一種缺陷超聲TOFD檢測(cè)離線判別方法，其特征是它包括以下步驟首先，利用超聲檢測(cè)儀對(duì)被檢測(cè)體進(jìn)行D掃描，獲取被檢測(cè)體的直通波、底面回波和A掃描信號(hào)，并合成生成D掃描圖像；其次，采用圖像處理和直通峰值搜索相結(jié)合的方法，進(jìn)行直通波、底面回波精確定位，完成超聲圖譜的計(jì)算機(jī)標(biāo)定，得出被檢測(cè)體的板厚值；第三，利用峰值校準(zhǔn)、差分算法對(duì)有混疊近表面缺陷的直通波進(jìn)行拉直和消除處理； 第四，利用合成孔徑聚集技術(shù)，對(duì)B掃描圖像進(jìn)行波束銳化和圖像增強(qiáng)處理得到被檢測(cè)體內(nèi)缺陷的準(zhǔn)確位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的計(jì)算機(jī)標(biāo)定過程為步驟一根據(jù)所得到的D掃描圖像，以D掃描圖像時(shí)間方向一半提取直通波-縱波衍射區(qū)域-底面回波作為待處理窗口，采用高斯模糊的方法對(duì)D掃描圖像進(jìn)行平滑降噪處理；步驟二 通過形態(tài)學(xué)處理將直通波與底面回波的特征加以強(qiáng)化，為消除膨脹處理后圖像的不相關(guān)細(xì)節(jié)，根據(jù)直通波與底面回波的尺寸，在膨脹處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行至少5次腐蝕處理，以限制缺陷信號(hào)尺寸在較小的范圍；步驟三采用自適應(yīng)閾值對(duì)經(jīng)過形態(tài)學(xué)處理的圖像進(jìn)行分割，利用邊緣檢測(cè)算子對(duì)分割后的圖像在時(shí)間方向求導(dǎo)數(shù)，增強(qiáng)直通波和底面回波；步驟四采用累計(jì)概率霍夫變換尋找直通波，先以相對(duì)精確的霍夫變換參數(shù)作搜索，若返回直線的數(shù)量超過了設(shè)定的閾值，則放棄搜索結(jié)果，同時(shí)調(diào)整參數(shù)以降低精度，重新進(jìn)行搜索，循環(huán)操作直至直線數(shù)控制在30條以內(nèi)，最后計(jì)算直通波和底面回波的第一條直線位置坐標(biāo)；步驟五，根據(jù)直通波-縱波衍射區(qū)域-底面回波背景灰度值，在待標(biāo)定的A掃信號(hào)一定領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行峰值搜索，獲取直通波和底面回波的精確標(biāo)定坐標(biāo)，最終得到被檢測(cè)體板厚值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的直通波的拉直和消除處理方法為 步驟一標(biāo)記直通波彎曲區(qū)域外最近鄰的一條A掃信號(hào)，搜索其直通波第一個(gè)波峰和波谷的位置坐標(biāo)，記錄其平均值作為參照；步驟二 統(tǒng)計(jì)選定直通波拉直窗口內(nèi)的A掃信號(hào)片段號(hào)數(shù)目N，計(jì)數(shù)器設(shè)為1 ； 步驟三搜索當(dāng)前計(jì)數(shù)下的A掃直通波第一個(gè)波峰與波谷位置，計(jì)算其平均值與步驟一中得到的參照值之差值d;步驟四將當(dāng)前計(jì)數(shù)下的A掃信號(hào)片段整體移動(dòng)-d像素，移動(dòng)需限定在窗口區(qū)域內(nèi)； 步驟五計(jì)數(shù)器遞增1，重復(fù)步驟三，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到N時(shí)停止； 步驟六采用差分法將混疊區(qū)域內(nèi)的圖譜信號(hào)與其領(lǐng)域內(nèi)正常信號(hào)相減，顯示近表面缺陷信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所述的波峰、波谷搜索算法是在計(jì)算背景灰度值的基礎(chǔ)上判定A掃信號(hào)上某點(diǎn)是否為極值點(diǎn)，然后繼續(xù)搜索其相鄰點(diǎn)，并判斷此點(diǎn)是否達(dá)到設(shè)定的閾值，只有滿足設(shè)定的閾值條件，該極值點(diǎn)才能被確定為波峰或波谷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的利用合成孔徑聚集技術(shù)對(duì)B掃描圖像進(jìn)行波束銳化和圖像增強(qiáng)的步驟為步驟一建立超聲檢測(cè)的平行掃描的回波參數(shù)模型，即，缺陷尖端的衍射波聲程及μ -。+心-μ5+v-f)2+叫 +L([ “)2+di ⑴式(1)中S是探頭中心距(PCS)之半，d表示缺陷尖端的高度，是掃描速度； 步驟二 進(jìn)一步對(duì)B掃描圖像進(jìn)行合成孔徑處理，如式(2)所示N/24艮m)=l/CW+I>Z si^m^AT^n})(2)-Ν/2式(2)中表示圖譜在坐標(biāo)處的灰度值，iV表示離散化的孔徑長(zhǎng)度，=p+nMf^+ K ,表示探頭移動(dòng)的單位增量，是該增量的計(jì)數(shù) 1ca步驟三在保證步驟二合成聚焦孔徑運(yùn)算點(diǎn)限于縱波衍射區(qū)的前提下，參照合成孔徑 M的理論值，對(duì)位于合成孔徑兩側(cè)的缺陷信號(hào)進(jìn)行增益補(bǔ)償，以修正由于波束衰減而產(chǎn)生的對(duì)比度下降，完成圖像增強(qiáng)處理，增強(qiáng)處理過程為 根據(jù)圖譜背景灰度值，將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化為射頻信號(hào)； 利用步驟二確定B掃描圖像的合成孔徑大?。?計(jì)算合成孔徑兩端相對(duì)孔徑中心信號(hào)的衰減程度，確定增益補(bǔ)償系數(shù)；循環(huán)搜索點(diǎn)的孔徑合成點(diǎn)；根據(jù)孔徑合成點(diǎn)距離孔徑中心的位置遠(yuǎn)近，得到相應(yīng)的補(bǔ)償加權(quán)值； 對(duì)孔徑窗口中各合成點(diǎn)進(jìn)行求和平均。
全文摘要
一種超聲TOFD缺陷離線判別方法，其特征是它包括以下步驟首先，利用超聲檢測(cè)儀對(duì)被檢測(cè)體進(jìn)行掃描，獲取被檢測(cè)體的直通波、底面回波和A掃描信號(hào)，并合成生成B/D掃描圖像；其次，采用圖像處理和直通峰值搜索相結(jié)合的方法，進(jìn)行直通波、底面回波精確定位，完成超聲圖譜的計(jì)算機(jī)標(biāo)定，得出被檢測(cè)體的板厚值；第三，利用峰值校準(zhǔn)、差分算法對(duì)有混疊近表面缺陷的直通波進(jìn)行拉直和消除處理；第四，利用合成孔徑聚集技術(shù)，對(duì)B掃描圖像進(jìn)行波束銳化和圖像增強(qiáng)處理得到焊接缺陷的準(zhǔn)確位置。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)近表面、內(nèi)部缺陷的有效識(shí)別和精確定位，可廣泛應(yīng)用于超聲波無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01N29/44GK102393422SQ201110242199
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者姚強(qiáng), 朱宇宏, 王燕, 陳華斌 申請(qǐng)人:江蘇省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院