專利名稱：一種用于超聲成像檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲無損檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于超聲檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查裝置及方法。
背景技術(shù)：
無損檢測(cè)技術(shù)在全面質(zhì)量 控制中具有舉足輕重的作用，超聲檢測(cè)技術(shù)是應(yīng)用廣泛、使用頻率高、發(fā)展快的一種無損檢測(cè)技術(shù)，在無損檢測(cè)中占有十分重要的地位。與其他成像技術(shù)相比，超聲成像的優(yōu)勢(shì)在于⑴相對(duì)安全，無輻射；⑵無創(chuàng)；⑶與X射線相比更加便攜，可野外操作；(4)實(shí)時(shí)顯示能力。但由于其工作模式、成像理論多年來都未有新的突破，當(dāng)前的超聲成像檢測(cè)系統(tǒng)還有很多問題值得研究，其中掃描裝置的掃查效率低下是一個(gè)非常重要的問題之一。在超聲成像檢測(cè)系統(tǒng)中，掃查裝置是自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，檢測(cè)結(jié)果的正確性、可靠性都依賴于掃查裝置。然而，現(xiàn)有的掃查器掃查策略單一、掃查效率非常低下，例如在超聲水浸C-掃描成像檢測(cè)系統(tǒng)中，缺陷區(qū)域在整個(gè)待掃查區(qū)域中只占很小的一部分，由于常用的掃查器需要在廣闊的待掃查區(qū)域中獲取大量的采集數(shù)據(jù)后成像，因此，成像掃描時(shí)間經(jīng)常需要幾十分鐘、甚至數(shù)小時(shí)。事實(shí)上，在成像圖像中，幾乎90%以上的掃查區(qū)域和采集數(shù)據(jù)都是無用的，也就是說浪費(fèi)了大量的掃描時(shí)間和存儲(chǔ)空間對(duì)非缺陷區(qū)域進(jìn)行掃描、采集和存儲(chǔ)。值得一說的是，國內(nèi)目前在掃查器研制方面的公司較少，基本上是根據(jù)項(xiàng)目的需要臨時(shí)搭建一個(gè)，且主要面向低端產(chǎn)品，專業(yè)的掃查器開發(fā)公司幾乎沒有，因此掃查器價(jià)格一般非常昂貴。雖然近幾年對(duì)自動(dòng)掃查系統(tǒng)的研究越來越重視，但是關(guān)于掃查策略方面研究還很少。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述中存在的問題與缺陷，本發(fā)明提供了一種用于超聲檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查裝置及方法。所述技術(shù)方案如下一種用于超聲檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查裝置，包括所述裝置包括三維智能掃查器，該三維智能掃查器具有三個(gè)方向的掃查，其中，Z方向掃查，用于對(duì)待掃查區(qū)域進(jìn)行垂直定位及聲速聚焦；X方向和Y方向掃查，用于對(duì)待掃查區(qū)域鋸齒或優(yōu)化鋸齒覆蓋的掃查。一種用于超聲檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查方法，該方法包括A對(duì)待掃查區(qū)域進(jìn)行垂直定位及聲速聚焦；B對(duì)待掃查區(qū)域鋸齒或優(yōu)化鋸齒覆蓋的掃查。本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是能夠?qū)Υ龣z測(cè)區(qū)域進(jìn)行缺陷區(qū)域和非缺陷區(qū)域的劃分，通過對(duì)不同區(qū)域?qū)嵤┎煌膾卟椴呗?，進(jìn)而大大提高了掃查速度、減少了數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的空間，提高了成像的速度。


圖I是用于超聲成像檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查方法流程圖；圖2中a和b是分別是鋸齒覆蓋掃查方法和基于變密度采樣策略的優(yōu)化的鋸齒覆蓋掃查方法不意圖；圖3是用于超聲成像檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查算法流程圖；
圖4是用于超聲成像檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒權(quán)覆蓋掃查算法演示界面。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)ー步地詳細(xì)描述本實(shí)施例提供了一種用于超聲成像檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查的裝置，包括所述裝置包括三維智能掃查器，該三維智能掃查器具有三個(gè)方向的掃查，其中，Z方向掃查，用于對(duì)待掃查區(qū)域進(jìn)行垂直定位及聲速聚焦；X方向和Y方向掃查，用于對(duì)待掃查區(qū)域鋸齒或優(yōu)化鋸齒覆蓋的掃查。上述三維智能掃查器包括有多個(gè)。如圖I所示，本實(shí)施例還提供了一種用于超聲成像檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查的方法，該方法包括步驟10對(duì)待掃查區(qū)域進(jìn)行垂直定位及聲速聚焦；步驟20對(duì)待掃查區(qū)域鋸齒或優(yōu)化鋸齒覆蓋的掃查。上述步驟10通過智能掃查器Z方向掃查自動(dòng)設(shè)定掃描范圍和掃描點(diǎn)起始位置。也可以由人為設(shè)定掃描范圍和掃描點(diǎn)的起始位置。上述步驟20在確定掃描范圍和掃描點(diǎn)起始位置后，在優(yōu)化鋸齒掃查之前要進(jìn)行不完整的鋸齒掃查，不完整的鋸齒掃查過程和優(yōu)化鋸齒掃查過程皆由2個(gè)基本行為(直線行走和轉(zhuǎn)彎)組成，如同在エ件(如鋼板)上劃出等距離的平行線，探頭沿列線掃查，一般列線間距為100mm，并垂直于壓延方向。此為，若水浸自動(dòng)探傷探頭則移動(dòng)速度以O(shè). 5 Im/s為宜。在掃查過程中，為了防止漏檢和保證檢測(cè)質(zhì)量，掃查過程中發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，應(yīng)通過程序中判定是否有缺陷信號(hào)，而不對(duì)該信號(hào)進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)。本實(shí)施例在掃描過程中擬采用相鄰回波差求解LO范數(shù)的方法檢測(cè)回波信號(hào)，如果求解LO范數(shù)值較大則表明該處可能存在缺陷，如果有缺陷則控制掃查器在其周圍細(xì)探，以確定缺陷的面積，需要說明的是，對(duì)于每ー個(gè)接收到的回波信號(hào)，都要通過程序判別是否是缺陷信號(hào)。通過LO范數(shù)值確定了待掃查區(qū)域中的缺陷區(qū)域和非缺陷區(qū)域的劃分后，掃查器對(duì)非缺陷區(qū)域進(jìn)行粗掃甚至不掃查(超欠采樣)，而對(duì)疑似缺陷區(qū)域進(jìn)行精掃(近似全采樣)(如圖2中a和b)，對(duì)缺陷區(qū)域進(jìn)行微掃(全采樣)，同時(shí)在數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)過程中，只對(duì)缺陷區(qū)域進(jìn)行處理，而對(duì)非缺陷區(qū)域用背景區(qū)域代替。對(duì)于待掃查區(qū)域較為復(fù)雜的情況，采用基于地圖的全覆蓋路徑規(guī)劃的方法，全覆蓋任務(wù)為掃查探頭從待掃查區(qū)域中任意一點(diǎn)出發(fā)，沿盡可能短的路線或用盡可能短的時(shí)間完成整個(gè)區(qū)域的掃查工作。本實(shí)施例采用柵格建模的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)掃描區(qū)域電子地圖的構(gòu)造，通過電子地圖區(qū)分出待掃查區(qū)域中的缺陷區(qū)域和非缺陷區(qū)域。需要說明的是，為了提高掃查效率，在電子地圖建立的過程中，掃查器只采集而不對(duì)采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在電子地圖建立后，掃查器定位到每個(gè)缺陷區(qū)域進(jìn)行精細(xì)掃查，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理，對(duì)非缺陷區(qū)域數(shù)據(jù)以其中某一個(gè)的數(shù)值或O代替。下面對(duì)柵格建模、電子地圖建模和電子地圖的建立進(jìn)行詳細(xì)說明柵格建模柵格法進(jìn)行地圖表達(dá)是把整個(gè)待掃查區(qū)域采用二維矩形柵格標(biāo)示，并給每個(gè)柵格編號(hào)，準(zhǔn)備兩種標(biāo)記，一種代表缺陷，另一種代表非缺陷。每個(gè)矩形柵格有一個(gè)累積值CV值(通過超聲回波判斷缺陷存在的可能性)，表示此方位中存在缺陷的可信度，高的CV值表示存在缺陷的可能性高。方法如下設(shè)待掃查區(qū)域的最大長度為L，寬度為W，網(wǎng)格的尺度長和寬均為b，則網(wǎng)格數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種用于超聲成像檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查裝置，其特征在于，所述裝置包括三維智能掃查器，該三維智能掃查器具有三個(gè)方向的掃查，其中， Z方向掃查，用于對(duì)待掃查區(qū)域進(jìn)行垂直定位及聲速聚焦； X方向和Y方向掃查，用于對(duì)待掃查區(qū)域鋸齒或優(yōu)化鋸齒覆蓋的掃查。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于超聲成像檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查裝置，其特征在于，所述優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查前包括對(duì)待掃查區(qū)域進(jìn)行不完整的鋸齒掃查，并通過不完整的鋸齒掃查獲取超聲回波信號(hào)及對(duì)獲取的超聲回波信號(hào)是否存在缺陷進(jìn)行判斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于超聲成像檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查裝置，其特征在于，對(duì)所述超聲回波信號(hào)是否存在缺陷的判斷是在掃查過程中采用相鄰回波差求解LO的范數(shù)來判斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于超聲成像檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查裝置，其特征在于，通過判斷超聲回波信號(hào)存在缺陷與不存在缺陷來劃分待掃查區(qū)域中的缺陷區(qū)域和非缺陷區(qū)域，并對(duì)缺陷區(qū)域進(jìn)行采樣掃查，對(duì)非缺陷區(qū)域進(jìn)行超欠采樣掃查或不掃查。
5.一種用于超聲成像檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查方法，其特征在于，所述方法包括 A對(duì)待掃查區(qū)域進(jìn)行垂直定位及聲速聚焦； B對(duì)待掃查區(qū)域鋸齒或優(yōu)化鋸齒覆蓋的掃查。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于超聲成像檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查的方法，其特征在于，所述方法在執(zhí)行步驟B優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查前還包括 對(duì)待掃查區(qū)域進(jìn)行不完整的鋸齒掃查，并通過不完整的鋸齒掃查獲取超聲回波信號(hào)及對(duì)獲取的超聲回波信號(hào)是否存在缺陷進(jìn)行判斷。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于超聲成像檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查的方法，其特征在于，所述判斷超聲回波信號(hào)是否存在缺陷是在測(cè)量過程中采用相鄰回波差求解LO的范數(shù)來判斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于超聲成像檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查的方法，其特征在于，通過判斷超聲回波信號(hào)存在缺陷與不存在缺陷來劃分待掃查區(qū)域中的缺陷區(qū)域和非缺陷區(qū)域，并對(duì)缺陷區(qū)域進(jìn)行采樣掃查，對(duì)非缺陷區(qū)域進(jìn)行超欠采樣掃查或不掃查。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于超聲成像檢測(cè)儀器的優(yōu)化鋸齒覆蓋掃查裝置及方法，所述裝置包括三維智能掃查器，該三維智能掃查器具有三個(gè)方向的掃查；所述方法包括對(duì)待掃查區(qū)域進(jìn)行垂直定位及聲速聚焦；對(duì)待掃查區(qū)域鋸齒或優(yōu)化鋸齒覆蓋的掃查。本發(fā)明具有簡單全覆蓋路徑規(guī)劃算法和簡單變密度隨機(jī)采樣策略的功能。該掃查方法首先對(duì)待覆蓋區(qū)域進(jìn)行粗掃，發(fā)現(xiàn)缺陷區(qū)域后進(jìn)行細(xì)掃，對(duì)疑似缺陷區(qū)域進(jìn)行微掃，同時(shí)在數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)的過程中，只對(duì)缺陷區(qū)域進(jìn)行處理，而對(duì)非缺陷區(qū)域用背景區(qū)域代替。通過將此方法應(yīng)用于超聲成像檢測(cè)系統(tǒng)中的掃查器中，可大大提高了掃查速度、減少了數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的空間，提高了成像的速度。
文檔編號(hào)G01N29/265GK102636575SQ201210083438
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者孫宏偉, 戴光智 申請(qǐng)人:深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院