CN112684002B - 连续变厚度工件超声扫查方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连续变厚度工件超声扫查动态闸门实时跟踪的方法，包括步骤：根据被测工件制定扫查轨迹；分别设定超声扫查装置的界面回波跟踪闸门、底面回波跟踪闸门和数据采集闸门的起始时间和闸门宽度；根据被测工件的扫查轨迹判断出所述被测工件测点厚度变化时，根据所述界面回波跟踪闸门不同被测点的声时变化、所述底面回波跟踪闸门不同被测点的声时变化，更新所述底面回波跟踪闸门的起始时间、所述数据采集闸门的起始时间和闸门宽度。还提供了连续变厚度工件超声扫查方法，在上述步骤后包括：获取所述被测工件被测点的位置信息，以及超声扫查装置获取此时数据闸门采集的回波信息，并根据该回波信息计算超声波数据。

Description

连续变厚度工件超声扫查方法

技术领域

本发明涉及超声检测技术领域，尤其涉及一种连续变厚度工件超声扫查方法。

背景技术

近年来，自动化超声检测技术发展十分迅速，已经被广泛应用于航空、航天、国防等领域。在自动化超声检测中常采用非接触式超声脉冲反射法，即扫查装置夹持超声探头发射脉冲波到被测件的内部，通过数据采集闸门采集被测工件界面与底面之间的回波信息完成超声扫描成像。若遇到连续工件检测时，例如航空发动机叶片、轮毂等复杂曲面工件，超声界面波与底面波之间的声时不断随被测点厚度变化，若依靠人工或常规自动化超声探伤设备检测，不仅检测精度无法得到有效保证且易造成缺陷漏检，造成产品质量下降。这就要求自动化超声检测设备在扫查过程中数据采集闸门具有能够实时跟随被测工件厚度变化的功能。

发明内容

本发明实施例提供一种连续变厚度工件超声扫查动态闸门实时跟踪的方法及扫查方法，该方法可以解决连续工件在超声扫查过程中测不准、测不精的问题，通过动态的数据采集闸门准确获取被测点的内部回波信息，实现工件内部缺陷的精准检测，保证自动化超声扫查工件的可靠性。

本申请提供了一种连续变厚度工件超声扫查动态闸门实时跟踪的方法，包括步骤：

A、根据被测工件制定扫查轨迹；

B、分别设定超声扫查装置的界面回波跟踪闸门、底面回波跟踪闸门和数据采集闸门的起始时间和闸门宽度；

C、根据被测工件的扫查轨迹判断出所述被测工件测点厚度变化时，根据所述界面回波跟踪闸门不同被测点的声时变化、所述底面回波跟踪闸门不同被测点的声时变化，更新所述底面回波跟踪闸门的起始时间、所述数据采集闸门的起始时间和闸门宽度。

本申请还提供了一种连续变厚度工件超声扫查方法，包括上述连续变厚度工件超声扫查动态闸门实时跟踪的方法的步骤A-C，且在所述步骤C后包括步骤：

D、获取所述被测工件被测点的位置信息，以及超声扫查装置获取此时数据闸门采集的回波信息，并根据该回波信息计算超声波数据。

可选的，步骤A所述扫查轨迹根据被测工件CAD模型制定。

可选的，还包括：步骤C中，判断出所述被测工件测点厚度未变化时，判断执行所述扫查轨迹是否结束，若是，得到所述被测工件的全部的超声波数据；否则返回步骤C。

可选的，所述界面回波跟踪闸门的起始时间和所述界面回波跟踪闸门的闸门宽度在扫查过程不变；所述底面回波跟踪闸门的闸门宽度不变。

可选的，所述数据采集闸门的起始时间大于所述界面回波跟踪闸门的起始时间，且小于底面回波跟踪闸门的起始时间；所述数据采集闸门的闸门宽度大于所述界面回波跟踪闸门的闸门宽度，且小于所述底面回波跟踪闸门的闸门宽度。

可选的，步骤C中：底面回波跟踪闸门的起始时间采用下述公式更新：更新后的底面回波跟踪闸门的起始时间t2’＝t2+△S1+△T；

所述数据采集闸门的起始时间采用下述公式更新：更新后的数据采集闸门的起始时间t3’＝t3+△S1；

数据采集闸门的闸门宽度采用下述公式更新：更新后的数据采集闸门的闸门宽度T3’＝T3+△T；

其中，t2表示底面回波跟踪闸门的起始时间；T3表示数据采集闸门的闸门宽度；

△S1表示相对上一个被测点声时S1的变化量；△T表示数据采集闸门的闸门宽度的变化量，其中△T＝△S2-△S1；△S2表示相对上一个被测点声时S2的变化量；

所述S1表示界面回波跟踪闸门获取的声时信息，S2表示底面回波跟踪闸门获取的声时信息。

可选的，所述声时信息包括：含上升沿时、下降沿时或峰值时的时间信息。

本发明达到的技术效果为：通过上述步骤，在扫查过程中，实现了动态闸门实时跟踪扫查过程，将扫查装置获取的被测点位置信息与动态的数据采集闸门获取的回波信息相结合绘制超声扫描图像，最终完成连续变厚度工件的超声扫查。本发明可以解决连续变厚度工件在超声扫查过程中测不准、测不精的问题，通过动态数据采集闸门准确获取被测点的内部回波信息，实现工件内部缺陷的精准检测，保证自动化超声扫查工件的可靠性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本发明实施例公开的超声检测工件示意图；

图2为本发明实施例公开的超声检测动态闸门各波的示意图；

图3为本发明实施例公开的扫查方法的流程图。

具体实施方式

说明书和权利要求书中的词语“第一、第二、第三等”或模块A、模块B、模块C等类似用语，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

在以下的描述中，所涉及的表示步骤的标号，如S110、S120……等，并不表示一定会按此步骤执行，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。

说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的元件或步骤。因此，其应当诠释为指定所提到的所述特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体、步骤或部件及其组群。因此，表述“包括装置A和B的设备”不应局限为仅由部件A和B组成的设备。

本说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在本说明书各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指同一实施例，但可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，能够以任何适当的方式组合各特定特征、结构或特性，如从本公开对本领域的普通技术人员显而易见的那样。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。如有不一致，以本说明书中所说明的含义或者根据本说明书中记载的内容得出的含义为准。另外，本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

为了准确地对本申请中的技术内容进行叙述，以及为了准确地理解本申请，在对具体实施方式进行说明之前先对本说明书中所使用的术语给出如下的解释说明或定义。

闸门：数字超声波探伤仪的特点是能够把有关反射波的模拟量转换为数字信号显示在屏幕上，并自动进行测量、计算。数字超声波探伤时屏幕上会出现很多波形(如始波、缺陷波、底面波)，当要求仪器对某回波进行比较、计算时，需要人“告诉”它是对哪一个回波进行跟踪，这里约定使用“闸门”来锁定待测回波，仪器对闸门内的回波进行处理和计算，并实时显示回波的所有参数(包括声程距离、水平距离和垂直距离，以及回波高度等数据)。操作时，将闸门移动到要读取的波形上，这时屏幕右侧出现的检测数据就是该波形的数据。闸门的参数包括闸门起始时间、宽度、高度等。

声时：指回波的含上升沿时、下降沿时或峰值时等时间信息。

本发明的目的是提供一种用于工件超声扫查动态闸门实时跟踪方法，如图1所示，用于对连续工件内部缺陷的自动化超声无损检测，实现准确、可靠、智能化的检测目的。其中，图1中示出的超声扫查装置的才超声探头依次移动到待测的变厚度工件的L1、L2、L3三个位置的示意图，图1中右侧示出的是在这三个位置时所获得的波形，其中T对应初始脉冲波，S对应界面回波、B对应底面回波。

参照图2的示意图，及图3示出的流程图，对本申请基于连续变厚度工件超声扫查动态闸门实时跟踪的方法的扫查方法进行介绍。其中，下述步骤中，包含了本申请的连续变厚度工件超声扫查动态闸门实时跟踪的方法，为下述步骤S101-S105，不再单独介绍。所述扫查方法包括以下步骤：

S101：超声扫查装置根据被测工件和检测要求选择超声探头类型与扫查方式，并根据被测工件CAD模型制定扫查轨迹。

超声扫查装置的数据采集处理原理具体包括：在超声扫查装置的超声波成像部件工作时，计算机采集的数据包括缺陷的回波信号和换能器的位置信号。当制定好扫查轨迹后，超声探头随扫查部件移动到工件上，可以采集到被测工件返回来的超声波，当通过超声扫查装置的屏幕显示到超声回波信号后，可以设定闸门，超声扫查装置根据设定的闸门对闸门内的超声回波进行处理和计算。关于闸门的设置，在后文进行详述。

S102：如图2所示，设定界面回波跟踪闸门F1、底面回波跟踪闸门F2和数据采集闸门D1的起始时间和闸门宽度。

所述界面回波跟踪闸门F1的起始时间t1和闸门宽度T1在扫查过程恒定不变；其中，界面回波跟踪闸门F1的起始时间t1和闸门宽度T1，由超声波由探头激发到被测工件表面的声程时长和扫查装置运动误差而定。

设定底面回波跟踪闸门F2的起始时间t2和闸门宽度T2，在扫查过程中，底面回波跟踪闸门F2的闸门宽度T2恒定不变。

所述数据采集闸门D1的起始时间t3大于所述界面回波跟踪闸门F1的起始时间t1，且小于底面回波跟踪闸门F2的起始时间t2；所述数据采集闸门D1的闸门宽度T3大于所述界面回波跟踪闸门F1的闸门宽度T1，且小于所述底面回波跟踪闸门F2的闸门宽度T2。

当将被测工件表面反射的界面波调节进入界面回波跟踪闸门F1时，这样界面回波跟踪闸门F1就会自动地跟踪界面波。

S103：判断所述被测工件测点厚度是否有变化，如果被测工件测点厚度没有变化则转至步骤S105，如果被测工件测点厚度存在变化则转至步骤S104。

S104：根据被测工件被测点厚度变化、所述界面回波跟踪闸门F1不同被测点的声时变化、所述底面回波跟踪闸门F2不同被测点的声时变化，更新所述底面回波跟踪闸门F2和所述数据采集闸门D1的起始时间、所述数据采集闸门D1的闸门宽度。

底面回波跟踪闸门F2的起始时间t2跟随被测点厚度和界面回波跟踪闸门获取的声时S1变化，采用t2’表示工件厚度变化后的起始时间，即更新后的起始时间。

数据采集闸门D1的起始时间t3和闸门宽度T3设定在界面回波和底面回波之间，在扫查过程中，数据采集闸门D1的闸门宽度T3跟随被测点厚度实时变化，采用T3’表示工件厚度变化后的闸门宽度，数据采集闸门D1的起始时间t3跟随界面回波跟踪闸门F1获取的声时S1变化。其中更新的数据采集闸门D1的起始时间t3’＝t3+△S1。

上述提到的界面回波跟踪闸门获取的声时S1，可以表示界面回波跟踪闸门F1所获取的含上升沿时、下降沿时和峰值时等时间信息，△S1表示相对上一个被测点声时S1的变化量。声时S2用以表示底面回波跟踪闸门所获取的含上升沿时、下降沿时和峰值时等时间信息，△S2表示相对上一个被测点声时S2的变化量。

△T表示数据采集闸门的闸门宽度的变化量，则△T＝△S2-△S1，则在超声扫查过程中数据采集闸门D1跟随被测厚度变化的闸门宽度，即更新的闸门宽度为：T3’＝T3+△T，更新的底面回波跟踪闸门F2的起始时间表示t2’＝t2+△S1+△T。

S105：获取所述工件被测点的位置信息和数据采集闸门采集的回波信息，根据数据采集闸门获取的回波信息，可以由超声扫查装置计算得到所述工件的被测点的有效超声波的相关数据。

S106：判断所述被测工件CAD模型制定扫查轨迹是否执行结束，如果所述被测工件CAD模型制定扫查轨迹执行结束，转至步骤S107。如果所述被测工件CAD模型制定扫查轨迹执行未结束，转至步骤S103。

S107：得到所述工件的全部的超声波数据。

通过上述步骤，在扫查过程中，实现了动态闸门实时跟踪扫查过程，将扫查装置获取的被测点位置信息与动态的数据采集闸门D1获取的回波信息相结合绘制超声扫描图像，最终完成连续变厚度工件的超声扫查。本发明可以解决连续变厚度工件在超声扫查过程中测不准、测不精的问题，通过动态数据采集闸门准确获取被测点的内部回波信息，实现工件内部缺陷的精准检测，保证自动化超声扫查工件的可靠性。

显然，上述具体实施案例仅仅是为了说明本方法应用所作的举例，而非对实施方式的限定，对于该领域的一般技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动，用以研究其他相关问题。因此，本发明的保护范围都应以权利要求的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的电子设备等实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明的实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的实施例各实施例技术方案的范围。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (3)

1.一种连续变厚度工件超声扫查方法，其特征在于，包括步骤：

A、根据被测工件制定扫查轨迹；

B1、分别设定超声扫查装置的界面回波跟踪闸门、底面回波跟踪闸门和数据采集闸门的起始时间和闸门宽度；

B2、根据被测工件的扫查轨迹判断出所述被测工件被测点厚度是否有变化，若有则执行步骤C，否则执行步骤E；

C、根据所述界面回波跟踪闸门不同被测点的声时变化、所述底面回波跟踪闸门不同被测点的声时变化，更新所述底面回波跟踪闸门的起始时间、所述数据采集闸门的起始时间和数据采集闸门的闸门宽度；

D、获取所述被测工件被测点的位置信息，以及超声扫查装置获取此时数据闸门采集的回波信息，并根据该回波信息计算超声波数据；

E、判断执行所述扫查轨迹是否结束，若是，得到所述被测工件的全部的超声波数据，否则返回步骤B2；

所述界面回波跟踪闸门的起始时间和所述界面回波跟踪闸门的闸门宽度在扫查过程不变；所述底面回波跟踪闸门的闸门宽度不变；

所述数据采集闸门的起始时间大于所述界面回波跟踪闸门的起始时间，且小于底面回波跟踪闸门的起始时间；

所述数据采集闸门的闸门宽度大于所述界面回波跟踪闸门的闸门宽度，且小于所述底面回波跟踪闸门的闸门宽度；

步骤C中所述更新所述底面回波跟踪闸门的起始时间、所述数据采集闸门的起始时间和数据采集闸门的闸门宽度，包括：

所述底面回波跟踪闸门的起始时间采用下述公式更新：更新后的底面回波跟踪闸门的起始时间t2’=t2+△S1+△T；

所述数据采集闸门的起始时间采用下述公式更新：更新后的数据采集闸门的起始时间t3’=t3+△S1；

所述数据采集闸门的闸门宽度采用下述公式更新：更新后的数据采集闸门的闸门宽度T3’=T3+△T；

其中，t2表示底面回波跟踪闸门的起始时间；t3表示数据采集闸门的起始时间；T3表示数据采集闸门的闸门宽度；

△S1表示相对上一个被测点声时S1的变化量；△T表示数据采集闸门的闸门宽度的变化量，其中△T=△S2-△S1；△S2表示相对上一个被测点声时S2的变化量；

所述S1表示界面回波跟踪闸门获取的声时信息，S2表示底面回波跟踪闸门获取的声时信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A所述扫查轨迹根据被测工件CAD模型制定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述声时信息包括：含上升沿时、下降沿时或峰值时的时间信息。

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