Page 55 - 无损检测2023年第六期
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试验研究




   DOI : 10.11973 / ws j c202306005

        基于三维成像的相控阵超声自动分析技术




                                     吴 昊, 唐嘉星, 高翌飞, 钱忠义
                        ( 中国船级社实业有限公司 无损检测技术中心, 北京 100006 )



           摘 要: 利用基于体绘制算法的三维成像方法, 对相控阵超声原始检测数据进行三维重建; 同
       时, 在三维模型中基于聚类算法进行相关显示信号的识别, 并根据标准要求进行测量和评判。设计
       了对接焊缝试块, 利用试块数据对该成像方法进行了试验验证。试验结果表明, 设计的自动分析系
       统能够直观显示缺陷的成像效果, 响应速度快, 识别及测量准确度高, 相较于人工分析效率提升了
       3倍以上。
           关键词: 相控阵超声; 焊缝检测; 三维可视化; 缺陷自动识别测量


         中图分类号: TB559 ; TG115.28   文献标志码: A   文章编号: 1000-6656 ( 2023 ) 06-0021-05


             Phasedarra y ultrasonicautomaticanal y sistechnolo gy basedon3Dima g in g


                               WUHao , TANGJiaxin g GAOYifei , IANZhon gy i
                                                  ,
                                                            Q

             ( NDTTechnolo gyCenter , ChinaClassificationSociet y Industr yCo. , Ltd. , Bei j in g 100006 , China )

           Abstract : The3Dima g in gmethodbasedonvolumerenderin gal g orithm wasusedtoreconstructtheori g inal

       p hasedarra y ultrasonictestin g data.Atthesametime , inthethree-dimensionalmodel , therelevantdis p la y si g nals

       wereidentifiedbasedonclusterin g al g orithm , measuredandevaluatedaccordin g tothestandardre q uirements.The

       buttweldtestblockwasdesi g nedandtestedb yusin gthetestblockdata.Theresultshowedthatthedesi g ned

       automaticanal y siss y stemcandirectl ydis p la ytheima g in geffect , hadfastres p onses p eed , hi g hreco g nitionand

       measurementaccurac y .Theefficienc yofautomaticanal y siswasmorethan3timeshi g herthanthatofmanual
       anal y sis.

           Ke y words : p hasedarra y ultrasonic ; weldtestin g ; 3D visualization ; automaticdefectidentificationand
       measurement
     相控阵超声检测( PAUT ) 是一种通过精确延时                       漏检及误检。据估算, 数据分析评判这项工作占到
   脉冲控制相控阵探头的多个晶片, 利用相位干涉形                           整个检测时间的1 / 3左右, 成为了制约检测效率提
   成发射和接收超声波束的方法。其通过控制各阵元                            升的瓶颈。因此有必要融合计算机技术对相控阵超
   的激发时序, 即通过改变聚焦法则, 便可实现波束聚                         声检测数据进行处理, 从而辅助人工进行数据分析。
   焦深度和偏转角度的改变, 从而实现对各种复杂工                                在三维成像方面, 王凡         [ 2 ] 在水电站压力管道灌
   件内部结构的检测         [ 1 ] 。                          浆检测中采用三维超声成像技术进行缺陷显示, 提
       目前, 对于相控阵超声检测数据的分析大多还                         高了有效信号的信噪比; 周曾明              [ 3 ] 针对中厚板低碳
   是基于二维图像( B / C / D / S扫描) 进行, 由于数据结               钢深度缺陷的声学特征, 基于 O p enGL 实现缺陷的
   构复杂, 人工分析所需的时间通常较长, 且容易造成                         三维可视化, 其显示效果清晰直观; 高翌飞                 [ 4 ] 提出了
                                                     一种 基 于 MC 算 法 的 三 维 超 声 成 像 方 法, 并 对
                                                     SiC p Al 试样进行试验, 成像结果可清晰显示缺陷
      收稿日期: 2022-10-23
                                                         /
      基金项目: 工信部“ 船舶建造焊缝质量数字化检测技术研究” 项
                                                     的位置、 形状和分布。在数据缺陷识别方面, 随着图
   目( MC-202017-Z04 )
                                                     像处理、 机器学习等计算机算法的发展, 已有越来越
      作者简介: 吴 昊( 1982- ), 男,博士,高级工程师,主要研究




   方向为智能无损检测                                         多的学者尝试将三维成像技术引入相控阵检测数据
                                                     的分析中, 从而辅助检测人员进行数据的判读。王

      通信作者: 唐嘉星, tan gj iaxin g @ccsi.com.cn
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                                                                                     无损检测
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