Page 78 - 无损检测2024年第十一期

刘 骁，等：

基于超声检测的双组织盘件过渡区识别

信号处理等方式进行材料组织的分布和定位 [3-5] ，虽
然识别准确性更高，但必须采用可以提取原始声波
信号的设备才能实现，难以在常规超声C扫描设备
中推广使用。
针对检测得到的超声C扫描图像，文章采用基
于梯度的图像分割方法 [6-7] ，对过渡区边界进行提取；
然后对过渡区尺寸和位置进行拟合计算，输出过渡
区尺寸和位置。试验结果表明，该方法计算时间短，
检测效率高。

1 基本原理

1.1 双组织盘件超声C扫描图像生成原理与特点
超声C扫描成像原理为： 将采样点超声回波特征
值（即回波幅值的波高）转化为相应颜色，用不同的
颜色填充扫描点周围区域，从而描述该采样点的信号
图 2 双组织盘件超声 C 扫描图像及金相观察结果对比
特征。检测得到的超声C扫描图像是一种伪彩色图
方法的流程如图3所示。首先，采用文章所提出的
像。某双组织盘件超声C扫描图像如图1所示。在超
识别算法，在均值化处理后的超声C扫描图像中提
声C扫描图像中，将超声信号的波高定义为幅值，超
取过渡区轮廓边界；然后，对轮廓边界进行拟合得
声信号幅值较高的区域为绿色，幅值较低的为蓝色，
到C扫描图像中过渡区的尺寸和位置； 最后，利用像
从工件的C扫描图像中可以看到模糊的过渡区域。
素比例尺计算盘件过渡区实际尺寸和位置。根据盘
件过渡区检测标准，判断该盘件是否合格，给出检测
报告。

图 3 过渡区轮廓识别与定位计算流程
为了对过渡区进行定量分析，需要先将粗晶区和
细晶区区分开，然后在此基础上进行计算。为此，需
要设定像素尺寸为t×t的均值滤波器，对超声C扫描
检测图像进行均值滤波，借此减少过渡区幅值的剧
图 1 某双组织盘件超声 C 扫描图像 烈起伏对过渡区形貌拟合的不利影响。均值滤波尺
1.2 超声回波特征值与材料组织的对应性 寸的大小t与被检测盘件的材料、探头选择、检测仪
以φ0. 4 mm+15 dB灵敏度进行检测后，对工件 器的参数设定等因素密切相关。双组织盘件的超声
进行金相解剖观察。超声C扫描和解剖观察对比如 C扫描图像如图4所示，其由351×351个像素点组
图2所示。在超声C扫描图像中，从下至上超声回 成，经过均值滤波处理后的图像如图5所示。
波特征值逐渐由10%以下提高到35%以上，与之对 对C扫描图像进行均值滤波处理后，只是区分
应的金相结果中显示的材料晶粒尺寸也随之逐渐增 开了粗晶区和细晶区，实际还需要将过渡区边界提
大。该对比结果表明超声回波特征值与工件材料晶 取出来。对提出的过渡区边界识别算法过程，结合
粒尺寸存在一定的对应性，即可以利用超声回波特 示例图进行如下说明。
征值对材料组织变化进行初步地定位识别。 （1） 超声C扫描图像的二维数组数据如图6所

1.3 过渡区识别与定位计算流程 示，以中心位置为起点（黑色），边缘位置（灰色）为终
基于超声C扫描图像的过渡区识别与定位计算 点，提取得到一组一维数组P=[p 1 ， p 2 ， p 3 ，…， p 48 ]。
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2024 年 第 46 卷 第 11 期
无损检测