一种超声波焊接接头的孔隙率定量检测方法及装置

本发明涉及焊接工程，尤其涉及一种超声波焊接接头的孔隙率定量检测方法及装置。

背景技术：

1、超声波金属焊接是一种基于高频机械振动实现固相冶金结合的无熔焊技术，具有热输入低、速度快、无需填充材料和保护气体等优势，广泛应用于新能源汽车动力电池连接及精密电子元件制造等领域。然而，在线束与端子的焊接过程中，受材料清洁度、几何匹配性及工艺参数协同作用的影响，接头内部极易产生孔隙——即界面或基体中的微观空洞。这些孔隙不仅削弱电流传导路径、加剧局部焦耳热效应，更显著降低接头疲劳寿命并加速电化学腐蚀，是影响焊接可靠性的关键缺陷。

2、目前，针对超声波焊接接头的孔隙率的检测主要依赖金相或扫描电镜（sem）图像分析，主流方法包括：（1）深度学习方法：如改进yolo、u-net等模型，虽具备一定识别精度，但严重依赖大规模标注数据集与高算力gpu，模型黑箱特性导致结果物理可解释性差，难以在产线快速部署与验证；（2）单阈值图像分割法：如otsu法，对图像灰度分布敏感，在孔隙与金属背景灰度重叠区易误分割，实验表明其孔隙率检测变异系数高达17.42%，重复性差；（3）多阈值优化法：如基于aquila算法的熵优化阈值分割，虽提升鲁棒性，但仍缺乏对阈值稳定性的系统评估机制，未建立“阈值-孔隙率响应”的动态分析框架。

3、在工艺优化方面，现有研究多采用单因素实验或全因子设计，忽视压力、振幅、能量三参数间的非线性交互效应。响应曲面法虽已被尝试，但普遍未将“孔隙率”作为核心质量响应指标引入优化模型，仍依赖拉脱力等宏观性能进行经验判断，导致优化结果与微观缺陷演化机制脱节。尤其在cu-al体系中，压力与振幅的拮抗效应尚未被定量揭示，工艺调整缺乏科学依据。

4、基于此，本发明提出了一种超声波焊接接头的孔隙率定量检测方法及装置来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明描述了一种超声波焊接接头的孔隙率定量检测方法及装置，能够准确地检测超声波焊接接头的孔隙率。

2、根据第一方面，本发明提供了一种超声波焊接接头的孔隙率定量检测方法，包括：

3、获取待测超声波焊接接头的截面显微图像；

4、对截面显微图像进行预处理，得到预处理灰度图像；

5、对预处理灰度图像进行反相多阈值二值化分割，获得对应的二值化图像；

6、将所述二值化图像依次进行形态学开运算和连通域分析，识别并标记各孔隙区域，得到孔隙率和孔隙数量。

7、根据第二方面，本发明提供了一种超声波焊接接头的孔隙率定量检测装置，包括：

8、获取单元，被配置为获取待测超声波焊接接头的截面显微图像；

9、第一数据处理单元，被配置为对截面显微图像进行预处理，得到预处理灰度图像；

10、第二数据处理单元，被配置为对预处理灰度图像进行反相多阈值二值化分割，获得对应的二值化图像；

11、第三数据处理单元，被配置为将所述二值化图像依次进行形态学开运算和连通域分析，识别并标记各孔隙区域，得到孔隙率和孔隙数量。

12、第三方面，本说明书实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本说明书任一实施例所述的方法。

13、第四方面，本说明书实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本说明书任一实施例所述的方法。

14、根据本发明提供的超声波焊接接头的孔隙率定量检测方法及装置，通过获取待测超声波焊接接头的截面显微图像并进行预处理以获得稳定灰度图像，进而采用反相多阈值二值化分割策略，利用多个阈值对图像灰度层次进行分段处理，有效规避了单一阈值对图像噪声、亮度波动或材料不均匀性所引发的误判风险；随后，将所得二值化图像依次进行形态学开运算以消除孤立噪声点和细小扰动，并结合连通域分析精准识别并标记真实孔隙区域，从而在不依赖人工干预的前提下实现孔隙区域的稳定提取与量化统计。该方法通过多阈值分割与形态学后处理的协同作用，显著降低了孔隙率检测结果对图像灰度阈值选择的敏感性，提升了检测过程的鲁棒性与重复性，从而有效解决现有技术中超声波焊接接头孔隙率定量检测因阈值选择不当而导致的稳定性差、结果波动大的技术问题，实现高精度、高一致性的孔隙率与孔隙数量自动量化分析。

1.一种超声波焊接接头的孔隙率定量检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将所述二值化图像依次进行形态学开运算和连通域分析，识别并标记各孔隙区域，得到孔隙率和孔隙数量之后，还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于多个连续稳定区间，确定最终稳定工作区间，包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据最终稳定工作区间，确定超声波焊接接头的最终孔隙率，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预处理包括灰度转换处理、对比度增强处理和滤波去噪预处理；

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述孔隙率是通过如下公式确定的：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二值化分割是通过如下公式进行的：

8.一种超声波焊接接头的孔隙率定量检测装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行权利要求1-7中任一项所述的方法。