基于超声C扫图像反卷积的棒材缺陷定量方法  

Flaw sizing method for rod workpieces based on deconvolution of ultrasonic C-scan image

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作  者:董明[1,2] 田辉 马宏伟 陈渊[2] 苏成明 韩磊 DONG Ming;TIAN Hui;MA Hongwei;CHEN Yuan;SU Chengming;HAN Lei(School of Mechanical Engineering,Xi’an University of Science and Technology,Xi'an 710054,Shaanxi,China;Shaanxi Key Laboratory of Mine Electromechanical Equipment Intelligent Detection and Control,Xi'an 710054,Shaanxi,China;Xi'an Intelligent Remanufacturing Research Institute Co.,Ltd.,Xi'an 710018,Shaanxi,China;Weinan Shaanxi Coal Qichen Technology Co.,Ltd.,Weinan 714000,Shaanxi,China)

机构地区:[1]西安科技大学机械工程学院,陕西西安710054 [2]陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室,陕西西安710054 [3]西安智能再制造研究院有限公司,陕西西安710018 [4]渭南陕煤启辰科技有限公司,陕西渭南714000

出  处:《声学技术》2024年第6期797-802,共6页Technical Acoustics

基  金:国家自然科学基金资助项目(51705418);陕西省自然科学基础研究计划—陕煤联合基金项目(2021JLM-07);陕西省自然科学基础研究计划(2019JQ-801);陕西省教育厅专项科学研究项目(21JK0769)。

摘  要:缺陷定量评价一直是无损检测领域研究的重点,超声波的扩散会导致C扫描图像边缘模糊,影响缺陷定量的准确性。为了提高棒材缺陷定量的准确性,提出了一种棒材超声C扫描图像反卷积方法。基于多元高斯声束模型(multi-gaussian beam model, MGB),根据超声波在曲面界面的传播规律,推导了棒材水浸超声成像系统的点扩散函数(point spread function, PSF)。利用四轴超声水浸检测系统对含有平底孔的尼龙棒进行了检测,得到了C扫描图像,然后用Richardson-Lucy(RL)迭代算法对C扫描图像进行反卷积处理。使用6 dB下降法分别对原始图像和反卷积处理后的图像进行定量分析。结果表明,反卷积处理后定量误差更小,特别是将直径1.5 mm平底孔的误差由88%降低到了18.7%。Flaw sizing is the focus of research in the flied of non-destructive testing.The diffusion of ultrasonic waves will cause edge blur of C-scan images,which affects the accuracy of flaw sizing.Based on the multi-Gaussian beam model,according to the propagation law of the ultrasonic wave at a curved interface,the point spread function(PSF)of the rod water-immersion ultrasonic imaging system is deduced.The nylon rod with flat-bottomed holes is scanned by a four-axis ultrasonic water-immersion testing system to obtain the C-scan image,and then the C-scan image is deconvoluted with the Richardson-Lucy iterative algorithm.The 6 dB drop technique is used to quantitatively analyze the original image and the deconvoluted image.The results indicate that the proposed deconvolution method exhibits a higher sizing accuracy.In particular,the error of the 1.5 mm diameter flat-bottom hole is reduced from 88%to 18.7%.

关 键 词:点扩散函数 多元高斯声束模型 Richardson-Lucy(RL)迭代算法 棒材工件 

分 类 号:TB533[理学—物理]

 

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引证文献:

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