叶片水浸耦合超声仿形成像方法、系统、设备及存储介质技术方案

技术编号：41880933 阅读：12 留言：0更新日期：2024-07-02 00:34

本发明专利技术提供一种叶片水浸耦合超声仿形成像方法、系统、设备及存储介质，方法具体包括如下步骤：步骤1：在叶片水浸检测工况下，采集得到自发自收数据；步骤2：基于自发自收数据，通过构建等效声速迁移因子，得到等效为叶片声速的超声数据；步骤3：对等效为叶片声速的超声数据，通过计算叶片声速的频域迁移图谱，得出叶片声速下的缺陷图像；步骤4：通过构建回推迁移因子，将叶片声速下的缺陷图像迁移后得到实际的叶片水浸耦合超声仿形图像。本发明专利技术能够在一定程度上避免时域算法中因界面导致的复杂的延时叠加计算，本发明专利技术的系统使用便捷，能够提供高成像帧率，精准测量探头所对轮廓，提供高质量图像，具有较好的实用意义。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动化超声无损检测，具体涉及一种叶片水浸耦合超声仿形成像方法、系统、设备及存储介质。

技术介绍

1、在传统的航空叶片无损检测中，往往采用手持单晶超声探头耦合叶片表面进行超声检测，在实际检测中，单晶探头与叶片曲面的耦合不佳，容易丢失超声回波数据，并且随着大飞机的量产商用，传统手持单晶超声探头的检测方式承担不了大批量叶片的无损检测任务，因此开展航空叶片自动化超声无损检测变得十分迫切。

2、作为一种改进，提出了对于航空叶片水浸超声相控阵后处理成像的超声相控阵自动检测方法，在被检曲面构件的轮廓上规划扫查路径后，将水浸相控阵探头安装在多轴扫查系统的末端，扫查系统夹持相控阵探头安装规划的扫查路径运动，采集超声数据时，探头中心垂直于被检界面。在后处理成像时，需要根据探头与被检构件的相对位置，推导探头所对的精确被检构件轮廓，并且水层的存在导致需要进行双层介质成像，这将导致每一次轮廓的变化，就需要重新计算延时矩阵。虽然上述方法能够提供较高的成像质量，但是反复计算延时矩阵将会严重拖慢成像的效率，进而导致采集效率较低，难以应用于实际生产。同时为了较高的成像质量，需要获得精确的被检曲面构件轮廓，但在实际生产中航空叶片往往在扭转变形后机械加工前，需要进行一轮无损检测，这就导致叶片待检坯料存在扭曲后回弹的问题，相较于标准的叶片设计模型存在随机误差，导致构件精确的界面轮廓往往也难以实时获得。综上所述，目前航空叶片的无损检测中存在成像速度不够快、以及针对复杂界面的适应能力不强的问题。

技术实现思路</p>

1、本专利技术的目的在于提供一种叶片水浸耦合超声仿形成像方法、系统、设备及存储介质，以解决目前航空叶片的无损检测中存在的成像速度不够快、以及针对复杂界面的适应能力不强的问题。

2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：

3、本专利技术提供一种叶片水浸耦合超声仿形成像方法，具体包括如下步骤：

4、步骤1：在叶片水浸检测工况下，采集得到自发自收数据；

5、步骤2：基于自发自收数据，通过构建等效声速迁移因子，得到等效为叶片声速的超声数据；

6、步骤3：对等效为叶片声速的超声数据，通过计算叶片声速的频域迁移图谱，得出叶片声速下的缺陷图像；

7、步骤4：通过构建回推迁移因子，将叶片声速下的缺陷图像迁移后得到实际的叶片水浸耦合超声仿形图像。

8、在一些实施方式中，在步骤1中，采用相控探头采集自发自收数据，通过在matlab中读取自发自收数据。

9、在一些实施方式中，在步骤2中，使用matlab中的傅里叶变换函数对自发自收数据做一维傅里叶变换得到频谱数据，进而将自发自收数据等效为叶片声速的超声数据。

10、在一些实施方式中，在步骤3中，计算频域中的叶片声速下的相位迁移图谱，根据相位迁移图谱迁移叶片等效声速下的自发自收数据，将迁移后的自发自收数据做二维反傅里叶变换得出叶片声速下的缺陷图像。

11、在一些实施方式中，步骤4包括：根据叶片声速下的缺陷图像测量叶片声速下的水和叶片交界面的位置；根据叶片声速下的水和叶片交界面的位置计算回推迁移因子，将叶片声速下的缺陷图像迁移为实际的叶片水浸耦合超声仿形图像。

12、本专利技术还提供一种叶片水浸耦合超声仿形成像系统，包括待测叶片放置单元、数据采集单元、采集控制单元以及超声成像单元；其中：

13、待测叶片放置单元用于给待测叶片提供容置空间；数据采集单元用于采集待测叶片的数据，并将采集的待测叶片数据传输至采集控制单元；

14、采集控制单元用于控制数据采集单元动作，并将待测叶片数据传输至超声成像单元；超声成像单元用于基于待测叶片数据进行计算和处理，输出叶片水浸耦合超声仿形图像；

15、上述的叶片水浸耦合超声仿形成像方法，是基于叶片水浸耦合超声仿形成像系统而进行的。

16、进一步地，数据采集单元包括多轴扫查系统以及设置于其末端的超声水浸相控阵探头，测叶片放置单元包括水槽，采集控制单元能够控制多轴扫查系统带动超声水浸相控阵探头对水槽内的待测叶片进行检测。

17、进一步地，采集控制单元包括超声采集系统，超声成像单元包括主机和显示器；主机能够基于待测叶片数据通过显示器输出显示叶片水浸耦合超声仿形图像。

18、本专利技术还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述叶片水浸耦合超声仿形成像方法的步骤。

19、本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述叶片水浸耦合超声仿形成像方法的步骤。

20、与现有技术相比，本专利技术一种叶片水浸耦合超声仿形成像方法、系统、设备及存储介质，具有以下有益的技术效果。

21、本专利技术提供一种叶片水浸耦合超声仿形成像方法，具体包括如下步骤：步骤1：在叶片水浸检测工况下，采集得到自发自收数据；步骤2：基于自发自收数据，通过构建等效声速迁移因子，得到等效为叶片声速的超声数据；步骤3：对等效为叶片声速的超声数据，通过计算叶片声速的频域迁移图谱，得出叶片声速下的缺陷图像；步骤4：通过构建回推迁移因子，将叶片声速下的缺陷图像迁移后得到实际的叶片水浸耦合超声仿形图像。基于上，本专利技术通过数据采集、数据等效和数据迁移，以及构建回推迁移因子，最后输出与实际相似度较高的叶片水浸耦合超声仿形图像。且本专利技术能够将叶片声速的自发自收数据等效为叶片声速数据，在频域中通过相位迁移图谱进行插值，能够在一定程度上避免传统时域算法中因界面导致的复杂的延时叠加计算，能够使得超声水浸相控阵探头的自动化扫查系统实时成像。

22、本专利技术的叶片水浸耦合超声仿形成像系统使用便捷，能够提供高成像帧率，精准测量探头所对轮廓，提供高质量图像。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.叶片水浸耦合超声仿形成像方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的叶片水浸耦合超声仿形成像方法，其特征在于，在所述步骤1中，采用相控探头采集自发自收数据，通过在MATLAB中读取自发自收数据。

3.根据权利要求1所述的叶片水浸耦合超声仿形成像方法，其特征在于，在所述步骤2中，使用MATLAB中的傅里叶变换函数对自发自收数据做一维傅里叶变换得到频谱数据，进而将自发自收数据等效为叶片声速的超声数据。

4.根据权利要求1所述的叶片水浸耦合超声仿形成像方法，其特征在于，在所述步骤3中，计算频域中的叶片声速下的相位迁移图谱，根据相位迁移图谱迁移叶片等效声速下的自发自收数据，将迁移后的自发自收数据做二维反傅里叶变换得出叶片声速下的缺陷图像。

5.根据权利要求1所述的叶片水浸耦合超声仿形成像方法，其特征在于，所述步骤4包括：根据叶片声速下的缺陷图像测量叶片声速下的水和叶片交界面的位置；根据叶片声速下的水和叶片交界面的位置计算回推迁移因子，将叶片声速下的缺陷图像迁移为实际的叶片水浸耦合超声仿形图像。

6.叶片水浸

7.根据权利要求6所述的叶片水浸耦合超声仿形成像系统，其特征在于，所述数据采集单元包括多轴扫查系统(1)以及设置于其末端的超声水浸相控阵探头(4)，所述测叶片放置单元包括水槽(2)，所述采集控制单元能够控制多轴扫查系统(1)带动超声水浸相控阵探头(4)对水槽(2)内的待测叶片进行检测。

8.根据权利要求7所述的叶片水浸耦合超声仿形成像系统，其特征在于，所述采集控制单元包括超声采集系统(5)，所述超声成像单元包括主机(6)和显示器(7)；所述主机(6)能够基于待测叶片数据通过显示器(7)输出显示叶片水浸耦合超声仿形图像。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5任一项叶片水浸耦合超声仿形成像方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项叶片水浸耦合超声仿形成像方法的步骤。

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【技术特征摘要】

1.叶片水浸耦合超声仿形成像方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的叶片水浸耦合超声仿形成像方法，其特征在于，在所述步骤1中，采用相控探头采集自发自收数据，通过在matlab中读取自发自收数据。

3.根据权利要求1所述的叶片水浸耦合超声仿形成像方法，其特征在于，在所述步骤2中，使用matlab中的傅里叶变换函数对自发自收数据做一维傅里叶变换得到频谱数据，进而将自发自收数据等效为叶片声速的超声数据。

6.叶片水浸耦合超声仿形成像系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔彩霞，荆砚，张浩喆，何喜，周文博，周笔文，陈尧，熊政辉，
申请(专利权)人：中国航发动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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