基于圖像分析的超聲定位方法研究

基于圖像分析的超聲定位方法研究

1影響定位并提高定位效率的方法1.1表面粗糙度和弧面距離與定位誤差的關(guān)系在研磨過程中，檢測(cè)到的零件與零件之間的有效接觸面積較小。在掃描過程中，由于力不穩(wěn)，檢測(cè)和工作場(chǎng)所之間的接觸角度發(fā)生了輕微變化，導(dǎo)致檢測(cè)轉(zhuǎn)向的角度變化，從而影響定位的精度。在水平界面的超聲波檢測(cè)中，不同平面界面的超聲波檢測(cè)不同。深度（d）和弧距（p）之間的關(guān)系與聲音方程呈非線性關(guān)系，儀器上顯示的原始數(shù)據(jù)不是實(shí)際的定位數(shù)據(jù)。因此在實(shí)際檢測(cè)時(shí)應(yīng)對(duì)顯示的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行修正才能正確定位顯示。1.2減少曲面影響的對(duì)策(1)針對(duì)手動(dòng)超聲波檢測(cè),掃查曲面工件時(shí),盡量使探頭沿工件的切線方向掃查。這種情況主要和檢測(cè)人員的熟練程度有關(guān),隨著檢測(cè)工作增多,手法逐漸嫻熟,對(duì)定位的影響相對(duì)較小。(2)在條件允許的情況下,推薦采用自動(dòng)掃查,該掃查方式受人為因素影響較小。這種情況受被檢工件的位置、結(jié)構(gòu)、環(huán)境和成本的制約。(3)采用合適的定位修正方法,盡量避免曲面對(duì)定位的影響。這種情況主要與定位修正方法有關(guān),盡量采用對(duì)曲面工件定位影響小的定位修正方法。從以上分析可知,第三種情況是提高曲面工件定位精度的有效途徑,對(duì)各種不同的曲面工件都有應(yīng)用價(jià)值。2在定位校正方法中的介紹超聲波檢測(cè)可采用計(jì)算圖解法及修正曲線法,由于計(jì)算法相對(duì)繁雜,且對(duì)不規(guī)則曲面工件不易計(jì)算,本文介紹常用的圖解法和修正曲線法。2.1初始聲程檢測(cè)和實(shí)際接頭折射角的繪制按與工件相同的比例畫出被檢區(qū)域的截面圖,根據(jù)儀器顯示的原始聲程(S)和實(shí)際探頭折射角,在曲面工件截面圖上繪制出相應(yīng)的聲束聲程,確定顯示的深度和位置,該方法一般在檢驗(yàn)完成后使用電腦采用CAD軟件繪制,現(xiàn)場(chǎng)不易精確定位。2.2反射點(diǎn)至反射點(diǎn)距離相互間關(guān)系的修正曲線法參考試塊與被檢部件幾何形狀一致,在參考試塊上測(cè)出每個(gè)反射體的聲程(S)、深度(d)以及從探頭入射點(diǎn)至反射體的弧面距離(P),做出它們相互間關(guān)系的修正曲線(圖1)。如果在被檢工件上發(fā)現(xiàn)一個(gè)顯示,在儀器上讀出聲程(S),通過聲程(S)查閱修正曲線,確定探頭入射點(diǎn)到顯示的弧面距離(P)和顯示的深度(d)。3環(huán)焊縫檢驗(yàn)分析現(xiàn)以某核電站反應(yīng)堆壓力容器上封頭與頂蓋法蘭環(huán)焊縫為例進(jìn)行比較分析,該焊縫是半球形穹頂和法蘭面的連接焊縫,材料為低合金鋼,內(nèi)表面為不銹鋼堆焊層,檢驗(yàn)對(duì)象參見圖2。3.1試驗(yàn)塊的材料及熱處理狀態(tài)(1)采用汕頭超聲儀器研究所生產(chǎn)的型號(hào)為CTS-4020A的A型脈沖反射式超聲波檢測(cè)儀器,用60°和45°兩種探頭。(2)參考試塊的材料和熱處理狀態(tài)與被檢件相同,且?guī)缀涡螤詈捅粰z件相同。其幾何尺寸及反射體的位置參見圖3。(3)測(cè)試試塊的材料和熱處理狀態(tài)同參考試塊,且外表面曲率和被檢件相同。在參考試塊上分別加工3個(gè)規(guī)則反射體,A和B為ue7882mm通孔,C為9mm高、0.3mm寬的槽。其幾何尺寸及規(guī)則反射體的位置參見圖4。3.2入射點(diǎn)位置顯示的定位(1)記錄儀器顯示聲程(S)和探頭的位置(可通過永久性標(biāo)識(shí)來確定探頭位置)。(2)畫出焊縫的截面圖。(3)在截面圖上找到探頭的位置。(4)根據(jù)探頭實(shí)際折射角模擬聲束路徑。(5)根據(jù)入射點(diǎn)距顯示的聲束距離即聲程(S)確定顯示的位置。(6)據(jù)顯示的位置可得到相應(yīng)的P值及d值,定位該顯示。測(cè)試試塊中的標(biāo)準(zhǔn)反射體A的定位示例:已知探頭入射點(diǎn)距側(cè)面的弧面距離P′為312mm,儀器顯示聲程為330mm。由弧面距離312mm確定探頭入射點(diǎn),由探頭折射角和聲程可知顯示位置(圖5)。3.3試劑聲程法顯示d-s和d-s(1)根據(jù)參考試塊不同深度的反射體,做出不同探頭的P-S和d-S修正曲線,45°和60°探頭修正曲線見圖6和圖7。(2)根據(jù)儀器顯示的聲程(S),用相應(yīng)探頭的修正曲線查出P值和d值。(3)根據(jù)探頭位置定位該顯示。3.4現(xiàn)場(chǎng)定位評(píng)估在測(cè)試試塊上分別用兩種不同的定位方法測(cè)試規(guī)則反射體A、B和C,比較結(jié)果見表1~表2。(3)修正曲線法定位需制作曲線,前期準(zhǔn)備工作較多,但現(xiàn)場(chǎng)可快速定位;圖解法相對(duì)簡(jiǎn)單,但現(xiàn)場(chǎng)操作性不強(qiáng)。從表1~表2可知:(1)修正曲線法定位更準(zhǔn)確,特別是顯示的深度。(2)45°和60°橫波探頭修