【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于超聲無損檢測，具體涉及基于工具中心坐標的一發多收波前軌跡公切點雙層介質超聲成像方法及相關裝置。
技術介紹
1、無損檢測在工業生產中扮演著至關重要的角色，它能夠確保目標工件或設備在制造和使用過程中不出現缺陷，從而保證目標工件或設備的質量和可靠性。目前，常見的無損檢測方法有超聲檢測（ut）、射線檢測（rt）、磁粉檢測（mt）、滲透檢測（pt）等方法，其中，ut在無損檢測中占有重要地位。現有自動化超聲檢測技術主要采用水浸超聲檢測方法，這種檢測方法適用于表面規則簡單的板棒材等結構，對于棒板材和水形成的簡單已知不變界面的雙層介質成像，現有算法能夠快速實時處理。
2、近年來，大型復雜曲面工件的自動化超聲檢測需求增加并成為新趨勢。當采用水浸超聲檢測方法檢測大型復雜曲面工件時，大型復雜曲面工件和水會形成復雜未知變化界面的雙層介質成像。現有針對棒板材簡單結構的水浸超聲檢測方法無法應對復雜未知變化界面的雙層介質成像。并且，現有的研究大多通過單層介質成像，再在單層介質成像中提取雙層介質成像的界面，將未知界面成像變為已知界面成像，但是這種方法提取界面時間久，界面的精度低。因此在大型復雜曲面工件的自動化超聲檢測中，快速提取高精度的未知界面仍舊是一個挑戰。
技術實現思路
1、為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供基于工具中心坐標的一發多收波前軌跡公切點雙層介質超聲成像方法及相關裝置，解決現有的雙層介質成像方法無法快速、高精度重建探頭所對大尺寸復雜界面形狀的技術問題。p>
2、為了達到上述目的，本專利技術采用以下技術方案予以實現：
3、本專利技術的第一個方面，公開了基于工具中心坐標的一發多收波前軌跡公切點雙層介質超聲成像方法，包括以下步驟：
4、獲取超聲數據和陣列探頭陣元在工件坐標系中的位置信息；
5、在陣列探頭陣元的位置信息處獲取一發多收模式信號，根據一發多收模式信號獲取超聲回波信號中最大回波對應的聲傳播距離，構建對應的波前軌跡公切點，通過波前軌跡公切點構建大型復雜曲面工件的表面輪廓線；
6、根據大型復雜曲面工件的表面輪廓線、工具中心坐標下的陣元位置和獲取到的一發多收模式信號，通過雙層介質延時疊加算法構建大型復雜曲面工件的超聲圖像。
7、優選地，獲取超聲數據和陣列探頭陣元在工件坐標系中的位置信息的具體步驟具體為：通過水浸超聲系統的探頭掃描檢測大型復雜曲面工件，在每個掃描位置采集超聲數據和陣列探頭陣元在工件坐標系中的位置信息，根據相鄰兩陣元中心間距 d、相控陣探頭陣元數 n以及陣列探頭陣元在工件坐標系中的位置信息，獲取任意發射陣元和任意接收陣元的坐標位置。
8、進一步優選地，所述超聲數據為全矩陣數據{s11,s12…s ij…s nn}，所述位置信息為返回該掃描位置的工具中心坐標(x0，y0，z0)和探頭-水平方向的偏角θ；
9、其中， i和 j分別為發射陣元序號和接收陣元序號， i=1,2… n， j=1,2… n， n為探頭的陣元數。
10、進一步優選地，任意發射陣元的坐標位置為 ti( txi， tyi， tzi)：
11、
12、任意接收陣元的坐標位置為：
13、
14、式中， txi為任意發射陣元 i的x軸坐標， tyi為任意發射陣元 i的y軸坐標， tzi為任意發射陣元 i的z軸坐標， rxj為任意接收陣元 j的x軸坐標， ryj為任意接收陣元 j的y軸坐標， rzj為任意接收陣元 j的z軸坐標， i為任意發射陣元，1≤ i≤ n， j為任意接收陣元，1≤ j≤ n，θ的取值范圍為[-90°，90°]。
15、優選地，由陣列探頭陣元的位置信息構建大型復雜曲面工件的表面輪廓線的具體步驟為：首先，從超聲數據中提取各發射-接收陣元一次最大回波的聲傳播距離，獲得聲波從發射陣元到波前軌跡公切點再到接收陣元的傳播距離；其次，結合陣列探頭陣元在工件坐標系中的位置信息和聲波從發射陣元到波前軌跡公切點再到接收陣元的傳播距離，獲得多個表征大型復雜曲面工件表面輪廓線的波前軌跡公切點；最后，通過對波前軌跡公切點進行內插處理，重構大型復雜曲面工件表面輪廓線。
16、進一步優選地，聲波從發射陣元到波前軌跡公切點再到接收陣元的傳播距離的獲得方式為：將超聲數據劃分為 n組一發多收模式信號數據集，利用公式（3）和公式（4）分別在 n組一發多收模式信號數據集中選取發射陣元序號和接收陣元序號，形成 k組一發多收模式信號數據集，每個數據集中包含 m個信號：
17、（3）
18、（4）
19、式中， i和 j分別為發射陣元序號和接收陣元序號， i=1,2… n， j=1,2… n， n為探頭的陣元數； k為選取發射組數， k< n； g為陣元的發射間隔， m為 k組數據集中每個數據集選取的接收陣元數量；
20、對于 k組一發多收模式信號數據集中任意一組一發多收模式信號，按照發射陣元序號和接收陣元序號，結合發射陣元的坐標位置和接收陣元的坐標位置，按照公式（5）計算該組中本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于工具中心坐標的一發多收波前軌跡公切點雙層介質超聲成像方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于工具中心坐標的一發多收波前軌跡公切點雙層介質超聲成像方法，其特征在于，獲取超聲數據和陣列探頭陣元在工件坐標系中的位置信息的具體步驟為：通過水浸超聲系統的探頭掃描檢測大型復雜曲面工件，在每個掃描位置采集超聲數據和陣列探頭陣元在工件坐標系中的位置信息，根據相鄰兩陣元中心間距d、相控陣探頭陣元數N以及陣列探頭陣元在工件坐標系中的位置信息，獲取任意發射陣元和任意接收陣元的坐標位置。
3.根據權利要求2所述的基于工具中心坐標的一發多收波前軌跡公切點雙層介質超聲成像方法，其特征在于，所述超聲數據為全矩陣數據{S11,S12…Sij…SNN}，所述位置信息為返回該掃描位置的工具中心坐標(x0，y0，z0)和探頭-水平方向的偏角θ；
4.根據權利要求3所述的基于工具中心坐標的一發多收波前軌跡公切點雙層介質超聲成像方法，其特征在于，任意發射陣元的坐標位置為Ti(Txi，Tyi，Tzi)：
5.根據權利要求1所述的基于工具中心坐標的一發多收
6.?根據權利要求5所述的基于工具中心坐標的一發多收波前軌跡公切點雙層介質超聲成像方法，其特征在于，聲波從發射陣元到波前軌跡公切點再到接收陣元的傳播距離的獲得方式為：將超聲數據劃分為N組一發多收模式信號數據集，利用公式（3）和公式（4）分別在N組一發多收模式信號數據集中選取發射陣元序號和接收陣元序號，形成k組一發多收模式信號數據集，每個數據集中包含m個信號：
7.根據權利要求1所述的基于工具中心坐標的一發多收波前軌跡公切點雙層介質超聲成像方法，其特征在于，根據大型復雜曲面工件的表面輪廓線、工具中心坐標下的陣元位置和獲取到的一發多收模式信號，通過雙層介質延時疊加算法構建大型復雜曲面工件的超聲圖像的步驟具體為：利用重構的大型復雜曲面工件的表面輪廓線水平范圍，確定成像區域的水平范圍，并根據檢測水程和大型復雜曲面工件表的厚度，確定成像區域的垂直范圍；結合大型復雜曲面工件的表面輪廓線、掃描位置的工具中心坐標下的陣元位置和獲取到的一發多收模式信號，通過雙層介質延時疊加算法構建大型復雜曲面工件的超聲圖像。
8.基于工具中心坐標的一發多收波前軌跡公切點雙層介質超聲成像系統，其特征在于，包括：
9.一種計算機設備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現如權利要求1~7任意一項所述基于工具中心坐標的一發多收波前軌跡公切點雙層介質超聲成像方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1~7任意一項所述基于工具中心坐標的一發多收波前軌跡公切點雙層介質超聲成像方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.基于工具中心坐標的一發多收波前軌跡公切點雙層介質超聲成像方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于工具中心坐標的一發多收波前軌跡公切點雙層介質超聲成像方法，其特征在于，獲取超聲數據和陣列探頭陣元在工件坐標系中的位置信息的具體步驟為：通過水浸超聲系統的探頭掃描檢測大型復雜曲面工件，在每個掃描位置采集超聲數據和陣列探頭陣元在工件坐標系中的位置信息，根據相鄰兩陣元中心間距d、相控陣探頭陣元數n以及陣列探頭陣元在工件坐標系中的位置信息，獲取任意發射陣元和任意接收陣元的坐標位置。
3.根據權利要求2所述的基于工具中心坐標的一發多收波前軌跡公切點雙層介質超聲成像方法，其特征在于，所述超聲數據為全矩陣數據{s11,s12…sij…snn}，所述位置信息為返回該掃描位置的工具中心坐標(x0，y0，z0)和探頭-水平方向的偏角θ；
4.根據權利要求3所述的基于工具中心坐標的一發多收波前軌跡公切點雙層介質超聲成像方法，其特征在于，任意發射陣元的坐標位置為ti(txi，tyi，tzi)：
5.根據權利要求1所述的基于工具中心坐標的一發多收波前軌跡公切點雙層介質超聲成像方法，其特征在于，由陣列探頭陣元的位置信息構建大型復雜曲面工件的表面輪廓線的具體步驟為：首先，從超聲數據中提取各發射-接收陣元一次最大回波的聲傳播距離，獲得聲波從發射陣元到波前軌跡公切點再到接收陣元的傳播距離；其次，結合陣列探頭陣元在工件坐標系中的位置信息和聲波從發射陣元到波前軌跡公切點再到接收陣元的傳播距離，獲得多個表征大型復雜曲面工件表面輪廓線的波前軌跡公切點；最后，通過對波前軌跡公切點進行內插處理，重構大型復雜曲面工件表面輪廓線。
6.?...
【專利技術屬性】
技術研發人員：荊硯，張浩喆，何喜，周文博，周筆文，董瑞琴，陳堯，熊政輝，
申請(專利權)人：中國航發動力股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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