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)，檢測和工作場所之間的接觸角度發(fā)生了輕微變化，導(dǎo)致檢測轉(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中，不同平面界面的超聲波檢測不同。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)不是實際的定位數(shù)據(jù)。因此在實際檢測時應(yīng)對顯示的原始數(shù)據(jù)進行修正才能正確定位顯示。1.2減少曲面影響的對策(1)針對手動超聲波檢測,掃查曲面工件時,盡量使探頭沿工件的切線方向掃查。這種情況主要和檢測人員的熟練程度有關(guān),隨著檢測工作增多,手法逐漸嫻熟,對定位的影響相對較小。(2)在條件允許的情況下,推薦采用自動掃查,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,對各種不同的曲面工件都有應(yīng)用價值。2在定位校正方法中的介紹超聲波檢測可采用計算圖解法及修正曲線法,由于計算法相對繁雜,且對不規(guī)則曲面工件不易計算,本文介紹常用的圖解法和修正曲線法。2.1初始聲程檢測和實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,該方法一般在檢驗完成后使用電腦采用CAD軟件繪制,現(xiàn)場不易精確定位。2.2反射點至反射點距離相互間關(guān)系的修正曲線法參考試塊與被檢部件幾何形狀一致,在參考試塊上測出每個反射體的聲程(S)、深度(d)以及從探頭入射點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,確定探頭入射點到顯示的弧面距離(P)和顯示的深度(d)。3環(huán)焊縫檢驗分析現(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,檢驗對象參見圖2。3.1試驗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)的型號為CTS-4020A的A型脈沖反射式超聲波檢測儀器,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(可通過永久性標識來確定探頭位置)。(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)探頭實際折射角模擬聲束路徑。(5)根據(jù)入射點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。測試試塊中的標準反射體A的定位示例:已知探頭入射點距側(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,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)場定位評估在測試試塊上分別用兩種不同的定位方法測試規(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,前期準備工作較多,但現(xiàn)場可快速定位;圖解法相對簡單,但現(xiàn)場操作性不強。從表1~表2可知:(1)修正曲線法定位更準確,特別是顯示的深度。(2)45°和60°橫波探頭修