基于图像分析的超声定位方法研究

基于图像分析的超声定位方法研究

1影响定位并提高定位效率的方法1.1表面粗糙度和弧面距离与定位误差的关系在研磨过程中，检测到的零件与零件之间的有效接触面积较小。在扫描过程中，由于力不稳，检测和工作场所之间的接触角度发生了轻微变化，导致检测转向的角度变化，从而影响定位的精度。在水平界面的超声波检测中，不同平面界面的超声波检测不同。深度（d）和弧距（p）之间的关系与声音方程呈非线性关系，仪器上显示的原始数据不是实际的定位数据。因此在实际检测时应对显示的原始数据进行修正才能正确定位显示。1.2减少曲面影响的对策(1)针对手动超声波检测,扫查曲面工件时,尽量使探头沿工件的切线方向扫查。这种情况主要和检测人员的熟练程度有关,随着检测工作增多,手法逐渐娴熟,对定位的影响相对较小。(2)在条件允许的情况下,推荐采用自动扫查,该扫查方式受人为因素影响较小。这种情况受被检工件的位置、结构、环境和成本的制约。(3)采用合适的定位修正方法,尽量避免曲面对定位的影响。这种情况主要与定位修正方法有关,尽量采用对曲面工件定位影响小的定位修正方法。从以上分析可知,第三种情况是提高曲面工件定位精度的有效途径,对各种不同的曲面工件都有应用价值。2在定位校正方法中的介绍超声波检测可采用计算图解法及修正曲线法,由于计算法相对繁杂,且对不规则曲面工件不易计算,本文介绍常用的图解法和修正曲线法。2.1初始声程检测和实际接头折射角的绘制按与工件相同的比例画出被检区域的截面图,根据仪器显示的原始声程(S)和实际探头折射角,在曲面工件截面图上绘制出相应的声束声程,确定显示的深度和位置,该方法一般在检验完成后使用电脑采用CAD软件绘制,现场不易精确定位。2.2反射点至反射点距离相互间关系的修正曲线法参考试块与被检部件几何形状一致,在参考试块上测出每个反射体的声程(S)、深度(d)以及从探头入射点至反射体的弧面距离(P),做出它们相互间关系的修正曲线(图1)。如果在被检工件上发现一个显示,在仪器上读出声程(S),通过声程(S)查阅修正曲线,确定探头入射点到显示的弧面距离(P)和显示的深度(d)。3环焊缝检验分析现以某核电站反应堆压力容器上封头与顶盖法兰环焊缝为例进行比较分析,该焊缝是半球形穹顶和法兰面的连接焊缝,材料为低合金钢,内表面为不锈钢堆焊层,检验对象参见图2。3.1试验块的材料及热处理状态(1)采用汕头超声仪器研究所生产的型号为CTS-4020A的A型脉冲反射式超声波检测仪器,用60°和45°两种探头。(2)参考试块的材料和热处理状态与被检件相同,且几何形状和被检件相同。其几何尺寸及反射体的位置参见图3。(3)测试试块的材料和热处理状态同参考试块,且外表面曲率和被检件相同。在参考试块上分别加工3个规则反射体,A和B为ue7882mm通孔,C为9mm高、0.3mm宽的槽。其几何尺寸及规则反射体的位置参见图4。3.2入射点位置显示的定位(1)记录仪器显示声程(S)和探头的位置(可通过永久性标识来确定探头位置)。(2)画出焊缝的截面图。(3)在截面图上找到探头的位置。(4)根据探头实际折射角模拟声束路径。(5)根据入射点距显示的声束距离即声程(S)确定显示的位置。(6)据显示的位置可得到相应的P值及d值,定位该显示。测试试块中的标准反射体A的定位示例:已知探头入射点距侧面的弧面距离P′为312mm,仪器显示声程为330mm。由弧面距离312mm确定探头入射点,由探头折射角和声程可知显示位置(图5)。3.3试剂声程法显示d-s和d-s(1)根据参考试块不同深度的反射体,做出不同探头的P-S和d-S修正曲线,45°和60°探头修正曲线见图6和图7。(2)根据仪器显示的声程(S),用相应探头的修正曲线查出P值和d值。(3)根据探头位置定位该显示。3.4现场定位评估在测试试块上分别用两种不同的定位方法测试规则反射体A、B和C,比较结果见表1~表2。(3)修正曲线法定位需制作曲线,前期准备工作较多,但现场可快速定位;图解法相对简单,但现场操作性不强。从表1~表2可知:(1)修正曲线法定位更准确,特别是显示的深度。(2)45°和60°横波探头修