基于超声相控阵的摩擦焊焊缝缺陷定量检测方法和系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111983030A(43)申请公布日2020.11.24(21)申请号202010841753.0G06T7/00(2017.01)(22)申请日2020.08.20(71)申请人南京中车浦镇城轨车辆有限责任公司地址210031江苏省南京市高新技术开发区泰山园区浦珠北路68号(72)发明人火巧英陶富文佟琛付宁宁刘建军王强陈云霞(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限公司32224代理人朱远枫(51)Int.Cl.G01N29/06(2006.01)G01N29/265(2006.01)G01N29/44(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图6页(54)发明名称基于超声相控阵的摩擦焊焊缝缺陷定量检测方法和系统(57)摘要本发明公开了基于超声相控阵的搅拌摩擦焊焊缝缺陷定量检测方法和系统，利用超声相控阵仪对焊缝进行S扫描获得S扫描焊缝缺陷图像，对S扫描焊缝缺陷图像划分感兴趣目标区域，分别提取S扫描信号标尺以及S扫描信号图像并转化为灰度图，针对灰度图进行滤波以及二值化处理，提取S扫描信号标尺单位；保留S扫描信号的二值化处理后的图像中上下阈值范围内的点，确定这些点组成的图像的中心X像素坐标、Y像素坐标以及X方向最大像素值，分别将图像中心X像素坐标除以S扫描信号标尺单位，获得缺陷尺寸、缺陷等效长度以及缺陷等效宽度。本发明通过图像处理模块实时提取缺陷尺寸和位置信息，可对铝合金搅拌摩擦焊缺陷深度定位和定量分析。CN111983030ACN111983030A权利要求书1/2页1.基于超声相控阵的搅拌摩擦焊焊缝缺陷定量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：利用超声相控阵仪对焊缝进行S扫描获得S扫描焊缝缺陷图像，对S扫描焊缝缺陷图像划分感兴趣目标区域，分别在感兴趣目标区域提取S扫描信号标尺以及S扫描信号图像；将S扫描信号图像以及S扫描信号标尺转化为灰度图，针对灰度图进行滤波以及二值化处理，提取S扫描信号标尺单位；设定S扫描信号二值化后图像的上下阈值，保留S扫描信号的二值化处理后的图像中上下阈值范围内的点，根据保留下来的点确定缺陷范围，确定缺陷范围内的点组成的图像的中心X像素坐标、Y像素坐标以及X方向最大像素值，分别将图像中心X像素坐标除以S扫描信号标尺单位，获得缺陷尺寸、缺陷等效长度以及缺陷等效宽度。2.根据权利要求1所述的基于超声相控阵的搅拌摩擦焊焊缝缺陷定量检测方法，其特征在于，S扫描超声相控阵仪设置的关键参数如下，探头频率5MHz～10MHz，耦合方式采用局部水浸，声束偏转角度30°～70°，聚焦深度为搭接板厚，扫查方式跨焊缝锯齿形扫查，使整个搭接焊缝的厚度被超声波全覆盖，避免检测盲区，扫描获得S扫描图像。3.根据权利要求1所述的基于超声相控阵的搅拌摩擦焊焊缝缺陷定量检测方法，其特征在于，所述方法还包括：利用超声相控阵仪对焊缝进行A扫描，获得A扫描焊缝缺陷图像，对A扫描焊缝缺陷图像划分感兴趣目标区域，分别在感兴趣目标区域提取A扫描焊缝缺陷图像包含的A扫描信号标尺和A扫描信号图像；将A扫描信号图像以及A扫描信号标尺转化为灰度图，针对灰度图进行滤波以及二值化处理，提取A扫描信号标尺单位；将A扫描信号的二值化处理后的图像转为用像素表示的二维数组；设定X像素阈值，保留X像素值大于阈值的点，根据保留下来的点确定缺陷范围；将缺陷范围内的点中最大X像素值除以的A扫描信号标尺单位，得到缺陷深度。4.根据权利要求3所述的基于超声相控阵的搅拌摩擦焊焊缝缺陷定量检测方法，其特征在于，A扫描超声相控阵仪设置的关键参数如下，探头频率5MHz～10MHz，耦合方式采用局部水浸，声束偏转角度45°，聚焦深度为搭接板厚；使整个搭接焊缝的厚度被超声波全覆盖，避免检测盲区，扫描获得A扫描图像。5.根据权利要求1所述的基于超声相控阵的搅拌摩擦焊焊缝缺陷定量检测方法，其特征在于，利用超声相控阵仪对焊缝进行A扫描和S扫描之前打磨和去除铝合金搅拌摩擦焊焊后表面的飞边以及弧纹，使焊接接头两面保持光滑平整。6.基于超声相控阵的搅拌摩擦焊焊缝缺陷定量检测系统，其特征在于，包括缺陷图像采集模块、S扫描图像处理模块以及缺陷信息计算模块；所述缺陷图像采集模块，用于利用超声相控阵仪对焊缝进行S扫描获得S扫描焊缝缺陷图像；所述S扫描图像处理模块，用于对S扫描焊缝缺陷图像划分感兴趣目标区域，分别在感兴趣目标区域提取S扫描信号标尺以及S扫描信号图像；将S扫描信号图像以及S扫描信号标尺转化为灰度图，针对灰度图进行滤波以及二值化处理，并提取S扫描信号标尺单位；设定S扫描信号二值化后图像的上下阈值，保留S扫描信号的二值化处理后的图像中上下阈值范围内的点，根据保留下来的点确定缺陷范围；所述缺陷信息计算模块，用于确定所述S扫