一种基于超声相控阵数据的裂纹缺陷三维成像方法技术

本发明专利技术公开一种基于超声相控阵数据的裂纹缺陷三维成像方法，以X轴为扫查方向，Y轴为超声相控阵的排列方向，Z轴为声波发射方向；超声相控阵按设定探头步进值沿扫查方向按设定间隔行进对待测件进行A

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声相控阵数据的裂纹缺陷三维成像方法


[0001]本专利技术涉及超声相控
，尤其涉及一种基于超声相控阵数据的裂纹缺陷三维成像方法。

技术介绍

[0002]在工业中，结构往往会由于疲劳等原因产生微裂纹，这些微裂纹在某些情况下，受到侵蚀由小变大，慢慢的发展为宏观裂纹，从而导致结构的破坏，甚至可能造成无法挽回的后果。因此，结构初期的微裂纹检测就显得尤为重要。
[0003]传统的超声波探伤系统检测精度较低，只能显示较为单一的检测波形图像，噪声影响较大，无法进行波形的复杂分析和处理，已经无法满足高速发展的无损检测行业的技术要求。随着科学技术的发展，无损伤检测技术的愈发成熟，对于在不破坏被测物体结构的前提下，能够精确检测到零件内部结构的需求愈发强烈。因此研究对于超声相控阵三维成像检测技术的研究具有重要的学术价值和工程应用背景。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于超声相控阵数据的裂纹缺陷三维成像方法。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：一种基于超声相控阵数据的裂纹缺陷三维成像方法，其包括以下步骤：步骤1，以X轴为扫查方向，Y轴为超声相控阵的排列方向，Z轴为声波发射方向；将超声相控阵对应对准待测件设置；步骤2，超声相控阵按设定探头步进值沿扫查方向行进，同时超声相控阵按设定间隔对待测件进行A
‑
S扫描测试，并由超声相控阵保存图像得到一组二维扫描图片以及每张扫描图片对应的坐标；具体地，步骤2利用移动立方体数据提取的方法，把三维图像分成X轴上的一组二维截面，便于话说的三维建模软件的插图以构建三维模型。
[0006]步骤3，在三维建模软件中建立测试件模型且在测试件模型依照扫描图片的坐标在对应扫描位置添加平面；步骤4，调整扫描图片大小并将扫描图片按扫描位置依次插入得到扫描切片排列图；步骤5，扫描切片排列图中按扫描图片对裂纹的图像进行逐层绘制，模拟缺陷位置的空间分布以及位置信息；步骤6，运用三维建模软件的边界混合功能进行的裂纹绘制，以实现裂纹的三维建模。
[0007]进一步地，步骤1中超声相控阵为基于平面的超声相控阵。
[0008]进一步地，步骤2中扫查过程中超声相控阵的探头步进值越小，扫描图片越多，最好的成像的分辨率越高。
[0009]进一步地，步骤2中设定间隔为3mm。
[0010]进一步地，步骤3中三维建模软件为proe软件。
[0011]进一步地，步骤3中测试件模型的每个平面间隔与设定间隔对应。
[0012]本专利技术采用以上技术方案，使用OmniScan_MX2超声相控阵进行缺陷的检测，之后运用三维呈现法，得到三维模型中损失的位置。本专利技术采用超声相控阵通过延迟法则来控制声束的偏转和聚焦，相比于传统超声探头，能够显著提高检测的灵敏度以及精度。
附图说明
[0013]以下结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明；图1为本专利技术一种基于超声相控阵数据的裂纹缺陷三维成像方法的流程示意图；图2为移动立方体的体素模型结构示意图；图3为移动立方体的15种基本立方体结构示意图；图4为相控阵三维成像扫查方向示意图；图5为本专利技术作为一种实施例的测试件结构示意图；图6为本专利技术得到一组相控阵裂纹扫描图；图7为本专利技术扫描图片插入时的排列图示意图；图8为本专利技术排列图中体素排列放大示意图；图9为本专利技术各个体素切片中的裂纹绘制示意图；图10为本专利技术裂纹成像的立体示意图；图11为本专利技术裂纹成像的正视示意图；图12为本专利技术裂纹成像的左视示意图；图13为本专利技术裂纹成像的俯视示意图。
具体实施方式
[0014]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0015]超声相控阵技术可以通过延迟法则来控制声束的偏转和聚焦，相比于传统超声探头，能够显著提高检测的灵敏度以及精度。传统的超声波探伤系统检测精度较低，只能显示较为单一的检测波形图像，噪声影响较大，无法进行波形的复杂分析和处理，已经无法满足高速发展的无损检测行业的技术要求。随着科学技术的发展，无损伤检测技术的愈发成熟，对于在不破坏被测物体结构的前提下，能够精确检测到零件内部结构的需求愈发强烈。因此研究对于超声相控阵三维成像检测技术的研究具有重要的学术价值和工程应用背景。
[0016]如图1所示，针对超声相控阵在使用过程中只能呈现二维成像问题，本专利技术公开了一种基于超声相控阵数据的裂纹缺陷三维成像方法，本专利技术结合实验和验证相结合的，首先使用OmniScan_MX2超声相控阵进行缺陷的检测，之后运用三维呈现法，得到三维模型中损失的位置；其包括以下步骤：步骤1，以X轴为扫查方向，Y轴为超声相控阵的排列方向，Z轴为声波发射方向；将超声相控阵对应对准待测件设置；步骤2，超声相控阵按设定探头步进值沿扫查方向行进，同时超声相控阵按设定间
隔对待测件进行A
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S扫描测试，并由超声相控阵保存图像得到一组二维扫描图片以及每张扫描图片对应的坐标；具体地，步骤2利用移动立方体数据提取的方法，把三维图像分成X轴上的一组二维截面，便于话说的三维建模软件的插图以构建三维模型。
[0017]步骤3，在三维建模软件中建立测试件模型且在测试件模型依照扫描图片的坐标在对应扫描位置添加平面；步骤4，调整扫描图片大小并将扫描图片按扫描位置依次插入得到扫描切片排列图；步骤5，扫描切片排列图中按扫描图片对裂纹的图像进行逐层绘制，模拟缺陷位置的空间分布以及位置信息；步骤6，运用三维建模软件的边界混合功能进行的裂纹绘制，以实现裂纹的三维建模。
[0018]进一步地，步骤1中超声相控阵为基于平面的超声相控阵。
[0019]进一步地，步骤2中扫查过程中超声相控阵的探头步进值越小，扫描图片越多，最好的成像的分辨率越高。
[0020]进一步地，步骤2中设定间隔为3mm。
[0021]进一步地，步骤3中三维建模软件为proe软件。
[0022]进一步地，步骤3中测试件模型的每个平面间隔与设定间隔对应。
[0023]下面就本专利技术具体的工作原理做详细说明：如图2所示，移动立方体（Marching Cubes）算法提数据是由一系列二维切面图像构成的三维数据提供。一个立方体体元由上下相邻两层切面图像中相邻的八个点构成。空间中的每个个体数据是三维空间中的二维采样，并且采样点再X，Y，Z三个反向是均匀分布的。
[0024]将体素各边与等值面的交点接成三角形，存在着种不同情况这取决于素体每一项点的态值分布情况。基于各个素体顶点状态翻转对称性和选择对称性，将上述256种组合状态减少到15种基础立方体形状，15种基本立方体结构如图3所示。
[0025]如图4所示相控阵三维成像扫查方向，图4中X轴为扫查方向，扫查过程中探头步进值越小，分辨率越高；Y轴为线性列阵排列方向；Z轴为声波发射方向。整个扫查区域位置早（X,Y,Z）坐标系中。
[0026]以如图5所示的测试件为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声相控阵数据的裂纹缺陷三维成像方法，其特征在于：其包括以下步骤：步骤1，以X轴为扫查方向，Y轴为超声相控阵的排列方向，Z轴为声波发射方向；将超声相控阵对应对准待测件设置；步骤2，超声相控阵按设定探头步进值沿扫查方向行进，同时超声相控阵按设定间隔对待测件进行A
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S扫描测试，并由超声相控阵保存图像得到一组二维扫描图片以及每张扫描图片对应的坐标；步骤3，在三维建模软件中建立测试件模型且在测试件模型依照扫描图片的坐标在对应扫描位置添加平面；步骤4，调整扫描图片大小并将扫描图片按扫描位置依次插入得到扫描切片排列图；步骤5，扫描切片排列图中按扫描图片对裂纹的图像进行逐层绘制，模拟缺陷位置的空间分布以及位置信息；步骤6，运用三维建模软件的边界混合功能进行的...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌静秀，吴勉，成晓元，邵家城，李占福，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：