相控阵超声数据图像处理与缺陷识别技术研究进展

图像处理和缺陷识别是PAUT自动检测的技术关键。PAUT图像处理技术可归纳为噪声去除、直通波处理、曲线拟合和图像分割,PAUT缺陷识别技术可归纳为特征提取和模式分类,本文详细介绍了国内外的相关研究成果,展望了PAUT图像分割、特征提取和缺陷分类识别的研究重点。     

不锈钢焊缝缺陷的超声相控阵扫描图像特征分析

采用超声相控阵检测方法对预制了夹杂和气孔缺陷的奥氏体不锈钢焊缝进行检测,分析了缺陷的相控阵图像与A扫描信号特征。试验采用的是超声相控阵扇型扫查方式,同时用深度定标方法对仪器参数进行了优化,对缺陷的位置及尺寸进行测量并获得了能够判断缺陷类型的图像特征和A信号特征。研究结果表明：超声相控阵方法不但适用于不锈钢焊缝的检测,且具备更大的检测范围及更丰富的检测信息;通过检测图像特征及相关的A信号特征能够对这2类缺陷的位置及类型进行有效评价。     

储罐底板缺陷的相控阵超声导波的图像重建

探讨了利用相控阵方法控制纵波探头阵列提高超声导波激励能量的方法。针对实际中不同的可达检测范围,提出了可用的探头阵列布置方式。为提高超声信号的接收灵敏度,引入了数字聚焦方法,并给出了利用数字聚焦进行图像重建的基本公式。试验证明,利用该公式进行图像重建是可行的,能够对缺陷的位置和形貌等参数作出较为准确的反演。     

超声相控阵缺陷评判分析

超声相控阵技术的缺陷分析及评判是超声相控阵技术应用的关键点。本文介绍了超声相控阵图像显示缺陷的特点,分析了不同相控阵扫描模式缺陷显示特征以及能够得到的缺陷数据信息,介绍了目前国内外超声相控阵技术缺陷评判标准的现状,重点分析了使用超声相控阵技术评判缺陷的局限性以及需要注意的细节,提出了弥补超声相控阵技术局限性的思路。     

多信息超声相控阵缺陷检测

通过设计虚拟聚焦试验,验证了超声相控阵检测对各个阵元信号进行合成后的A扫信号具有更高的信噪比,从而在使用A扫信号进行成像时,可以提高图像的分辨率,使得缺陷的成像质量更高;更进一步地说明了阵元越多,能够得到试件的信息越多,利用信息形成的图像质量也就越高,检测结果就会更加接近缺陷的真实情况。     

小径管X射线焊缝图像缺陷识别算法

针对小径管X射线焊缝图像缺陷检测精确率低的现状,通过对图像进行特征分析并结合稀疏字典学习,提出一种基于图像分割的小径管焊缝图像缺陷检测算法.首先,对小径管焊缝图像进行两步图像分割获得感兴趣区域;其次,提取焊缝缺陷,得到缺陷疑似局部图像;最后,提出以不同类型原子间相关性最小为目标的小径管焊缝缺陷字典矩阵数学模型并使用K-SVD算法进行求解,利用该字典矩阵实现圆形缺陷、线形缺陷和噪声的分类鉴别.为提高系统实时性,使用并行编程对图像分割算法进行加速.结果表明,改进后缺陷字典矩阵对圆形缺陷识别成功率为0.974,线形缺陷识别成功率为0.967,且具有较快的识别速度,实现了小径管焊缝图像缺陷的有效识别.     

钛合金厚板焊缝超声相控阵信号和图像的特征与识别

使用超声相控阵技术检测了钛合金厚板焊缝中的典型缺陷,分析各种典型缺陷的扫描图像特征,总结相控阵技术对缺陷的定性方法,并与常规超声检测方法进行比较。结果表明,结合A扫描和S扫描,相控阵检测方法能够有效对厚板焊缝缺陷进行识别、定位和定量。检测灵敏度和检测效率较A扫描得到大大提高。     

无缝钢管分层缺陷的相控阵超声检测

无缝钢管的分层缺陷是由于制造无缝钢管的圆钢坯内的非金属夹杂物在穿孔轧管过程中被进一步拉长所产生的。分层缺陷的存在降低了无缝钢管承受载荷的能力,易造成应力集中,影响钢管的安全使用。对无缝钢管的分层缺陷采用相控阵超声检测技术进行检测,结果表明,相控阵超声检测技术对于分层缺陷有很高的检出率,同时能够形象地展现缺陷的形貌特征,是分层缺陷检测的有效手段。     

转子钎焊缺陷的相控阵超声检测

牵引电机转子的钎焊质量是保证电机可靠运行的关键,通过设计相控阵超声检测牵引电机转子端环导条焊接缺陷的设备、工装和检测方法,对牵引电机转子进行检测,并对结果进行对比分析,制定出了该型转子焊接质量的检测规范.     

弧焊缺陷超声相控阵探测技术研究

针对弧焊焊缝中常见的未熔合、气孔等缺陷有效检测的需求,以及传统超声检测技术难以直观定量显示缺陷的不足,开发了超声相控阵检测系统。利用超声相控阵探测技术来直观地定性和定量分析弧焊缺陷,实现了全波采集,ABC扫描成像显示,动态闸门重构,并将检测图像与工件几何信息相结合,更有效发现和定位、定量焊接缺陷。     

车轮轮辋缺陷的超声相控阵检测

由于高铁运行速度快,因此车轮的生产及出厂标准比普通客车高很多。对高铁车轮的检测,要在出厂阶段、运行阶段反复进行。车轮轮辋是车轮检测需要关注的重点。超声相控阵检测可以通过阵元间不同的延时时间实现声束的偏转和聚焦,并实现电子扫查,可有效提高高铁轮辋缺陷的检出率和检测效率。针对轮辋周向、径向及轴向3个方向的检测,给出了采用超声相控阵检测的检测方法。     

基于超声信号和图像融合的焊缝缺陷识别

超声无损检测已被广泛用来检测材料内部的缺陷,然而对缺陷性质的识别始终是检测的难点,为此研究了一种基于超声信号和图像融合的焊缝缺陷识别新方法.该方法充分利用检测数据,通过对缺陷回波信号特征与缺陷形态特征的数据融合,实现了焊缝缺陷的有效识别.利用自主研制的超声成像手动检测系统对含有气孔、夹渣、裂纹、未焊透和未熔合五类典型焊接缺陷的焊件进行了检测,分别提取缺陷的超声回波信号特征和缺陷图像的形态特征,构建神经网络实现超声信号和图像特征的数据融合.结果表明,该方法实现了多类缺陷的识别,提高了缺陷识别率,有助于焊缝质量评定.     

油罐焊缝缺陷的超声相控阵检测

超声相控阵技术作为新型的无损检测技术已应用于油罐缺陷检测领域。针对实际焊缝中可能存在的裂纹、气孔、未熔合和未焊透等缺陷,设计制作了包含不同缺陷的焊缝试块。通过设定超声相控阵的声束角度、焦距位置和焦点尺寸等参数,可清晰检测到焊缝内部缺陷,并能较准确地判断内部缺陷的位置和大小。但相控阵技术对被检件表面要求较高,且需要制作多种试块。     

超声相控阵检测缺陷的灵敏度试验

为模拟实际焊缝中裂纹、气孔等常见缺陷,设计了一个具有不同孔径、深度、和倾斜角度的通孔型试块,来实现仪器探伤灵敏度的标定。通过对试块上四组缺陷的检测,发现超声相控阵对不同缺陷的检出灵敏度表现出一定的规律性,且通过合理的焦距设置可以改善仪器的检测效果。试验结果对实际焊缝和钢材内部缺陷检测具有一定的参考价值。     

法兰密封面腐蚀缺陷超声相控阵检测技术

用于腐蚀介质环境下的法兰,密封面的腐蚀缺陷容易使其泄漏,影响安全生产,导致危害性的后果。利用超声相控阵检测技术[1]声束角度可变和动态聚焦的优点、适合复杂结构件以及实时成像等特点,通过结构分析、声场模拟,试验研究和现场检测应用,确定了法兰超声相控阵针对性检测工艺,实现了不拆卸从法兰外部对密封面腐蚀缺陷进行有效检测。     

基于超声相控阵的FSW缺陷三维可视化

提出一种超声工业无损检测的数据采集、处理并使之三维可视的方法,该方法采用超声相控阵线阵探头对焊接接头进行扫描,然后将采集到的缺陷数据在Matlab平台编程进行三维重建.该方法在平底孔人工缺陷验证之后,实现了搅拌摩擦焊(FSW)缺陷的三维可视化.结果表明,该方法增加了客观性和直观性,使测试人员不用逐幅分析诸多二维图像并人脑想像三维的情况,而直接从三维重构结果观察缺陷的空间分布,便于了解工件内部缺陷的形态和走向.     

超声检测中的波形识别与缺陷定性

超声检测技术中对缺陷评定的三大关键内容是缺陷的定位、定量和定性。缺陷定位与定量方法已较成熟 ,而对缺陷定性仍存在许多实际困难。目前 ,在原位检测中应用最广泛的是Ａ型超声脉冲反射式检测仪 ,根据其示波屏显示的缺陷回波静态波形与动态波形 ,再结合具体产品或材料特点和制造工艺等来评估缺陷的性质。缺陷的超声波反射特性取决于缺陷的取向和几何形状、相对超声波传播方向的长度和厚度、缺陷的表面粗糙度、缺陷内含物以及缺陷性质等 ,还与所用超声检测系统特性有关 ,因此 ,超声检测中获得缺陷的超声响应是一个综合响应。如何观察波形并…     

相控阵检测与射线检测的缺陷识别对比

介绍了相控阵检测技术的几种成像方式,并对焊缝模拟试板进行检测。将焊缝中的常见危害性缺陷如裂纹、层间未熔合的相控阵检测图像显示与常规射线检测底片显示进行了对比,指出了各种缺陷在不同技术中显示的特点,并分析了相控阵检测技术对缺陷性质的识别方法,同时描述了该技术在无损检测中的优越性。     

曲轴R角缺陷的超声相控阵快速检测

为了实现发动机曲轴R角部位的快速扫查检测,在CTS-PA22A型超声相控阵检测仪上,开发了具有曲轴R角部位3D声束仿真模型的曲轴检测专用模块,并在曲轴R角部位设置了切槽和通孔人工缺陷。超声相控阵检测结果表明,采用具有专用曲轴模块的相控阵扇形扫描检测方式,可以实现对曲轴R角缺陷的快速有效检测,同时结合曲轴R角部位3D仿真模型,可实现曲轴R角缺陷的精确定位。     

小径管相控阵超声检测的缺陷信号识别方法

针对锅炉小径管的部分常见典型缺陷,结合理论仿真与实际检测数据的比对,总结出不同类型缺陷的典型特征。结果可作为缺陷识别的指导方法,方便检测人员更加准确地进行缺陷定性评价。