一种复杂模锻件超声波自动检测装置的制作方法

技术特征：
1.一种复杂模锻件超声波自动检测装置，其特征在于，包括：模型获取模块，用于自动扫描获取锻件的三维数字模型；路径规划模块，用于将锻件的三维数字模型转换成超声波探头扫描路径；扫描模块，用于按照规划的扫描路径执行对锻件的超声波扫描；信号采集及仪器控制模块，用于实时采集扫描过程中的超声波信号和探头位置信号；缺陷成像模块，用于将信号采集模块获得的超声信号和探头位置信号实时转换成c扫描和b扫描数字图像；缺陷分析及评定模块，用于对获得的数字图像进行处理，获取缺陷信息，并评判产品合格性。2.根据权利要求1所述的复杂模锻件超声波自动检测装置，其特征在于，超声波探头扫描路径具体为：超声波探头在世界坐标系中沿回转形复杂模锻件底部外圆上任一点p
wi，j
(x
wi,j
，y
wi,j
，z
wi,j
)作为起始点，由机器人带动做周向扫描，扫描一周后回到起始点，该周扫描圆上等间隔的获得n个扫描点；扫描一周后沿母线向上步进距离d到点p
wi 1，j
(x
wi 1,j
，y
wi 1,j
，z
wi 1,j
)，然后继续做周向扫描，同样获得n个扫描点，如此直至整件模锻件扫描结束，并保存第i个扫描圆上的几何中心点p
i
(x
wi
，y
wi
，z
wi
)。3.根据权利要求2所述的复杂模锻件超声波自动检测装置，其特征在于，c扫描和b扫描数字图像的实现过程为：读取第i个扫描圆上的几何中心点，计算世界坐标系的横截面外径r
i
，然后将第i个扫描圆上的横截面坐标系下的第j个扫描点经顺时针90度旋转、缩小d倍、横向偏移-r
i
、纵向偏移-r
i
变换为图像坐标系下的点，同时设置成像画板上该点处的像素值的数字；该数字与此处的超声波幅成正比；扫描完成即可得到整个锻件的成像。4.根据权利要求3所述的复杂模锻件超声波自动检测装置，其特征在于，第i个扫描圆的横截面外径其中(x
wi,j
，y
wi,j
)为第i个扫描圆上的横截面坐标系外圆上第j个扫描点二维坐标；(x
wi
，y
w
)为第i个扫描圆上的几何中心点二维坐标。5.根据权利要求3所述的复杂模锻件超声波自动检测装置，其特征在于，横截面坐标系到图像坐标系的变换过程为：其中(x
wi,j
，y
wi,j
)为第i个扫描圆上的横截面坐标系外圆上第j个扫描点二维坐标，(u
ti,j
，v
ti,j
)为该扫描点转换为图像坐标系的坐标。6.根据权利要求1所述的复杂模锻件超声波自动检测装置，其特征在于，所述缺陷成像模块将采集到的超声波信号和位置信号同时按c扫描和b扫描显示方式实时由单元画图成像，图像的横纵坐标分别表示探头的平面位置和扫描路径间隔，图像灰度值或彩色值表示
超声波波幅高度或声程；超声波幅高度f转换为8bit图像灰度值超声波声程d转换为8bit图像灰度值8bit灰度图像转换为彩色图像按r＝g＝b＝p进行。7.根据权利要求1所述的复杂模锻件超声波自动检测装置，其特征在于，所述缺陷分析及评定模块包括：图像滤波子模块：采用3*3中值滤波模板算法对c扫描和b扫描图像进行降噪处理；缺陷分割提取校正子模块：对图像上灰度大于阈值pthd的聚集区域分割提取出来，并对缺陷进行校正处理；缺陷统计分析模块，统计计算缺陷区域面积、长度、宽度、长宽比、深度、当量平底孔直径、平面位置、方位角信息，缺陷评定子模块：依据产品验收标准自动判定缺陷的合格性及缺陷性质。8.根据权利要求1所述的复杂模锻件超声波自动检测装置，其特征在于，所述自动扫描模块，包括六轴工业机器人、机器人控制器、环形工作台、超声波探头、喷水耦合水套、水循环装置、上位机扫描控制单元；所述超声波探头安装于喷水耦合水套内，喷水耦合水套固定在六轴工业机器人末端，六轴工业机器人安装在环形工作台中心，两者旋转中心相同，六轴工业机器人通过电缆与机器人控制器连接，机器人控制器通过总线电缆与上位机扫描控制单元连接，扫描时由六轴工业机器人在上位机扫描控制单元控制下带动超声波探头按照扫描路径自动对复杂模锻件进行覆盖式扫描。9.根据权利要求1所述的复杂模锻件超声波自动检测装置，其特征在于，所述缺陷分析及评定模块获取缺陷信息，包括以下信息的一种或多种：缺陷区域面积，c扫描图像中缺陷区域中所有像素的个数即为缺陷面积；缺陷的长度和宽度，对c扫描图像中缺陷区域进行逐行扫描，搜索属于缺陷区域中的像素，找出该缺陷区域的最大和最小坐标，并由这些坐标构建出该缺陷区域的定位外切矩形，该外切矩形的长和宽表示缺陷的长度和宽度；缺陷的埋深，由b扫描图像中灰度值反向计算得到超声波声程获得；其中p2为图像灰度值，d为超声波声程，rg表示数字超声波仪器时基范围；当量平底孔直径，由c扫描图像中灰度值反向计算出波高，并反向计算出声程，再由波高、声程与数字超声波仪器上的dac曲线进行比较自动获取缺陷的当量平底孔直径；平面位置，指缺陷区域的质心，x向和y向坐标分别由长度方向和宽度方向的总像素个数分别除以面积得到。10.根据权利要求1所述的复杂模锻件超声波自动检测装置，其特征在于，还包括报告自动生成模块，用于将缺陷分析和评定结果按格式生成检测报告。

技术总结
本发明公开了一种复杂模锻件超声波自动检测装置，包括：模型获取模块，用于自动扫描获取锻件的三维数字模型；路径规划模块，用于将锻件的三维数字模型转换成超声波探头扫描路径；扫描模块，用于按照规划的扫描路径执行对锻件的超声波扫描；信号采集及仪器控制模块，用于实时采集扫描过程中的超声波信号和探头位置信号；缺陷成像模块，用于将信号采集模块获得的超声信号和探头位置信号实时转换成C扫描数字图像；缺陷分析及评定模块，用于对获得的数字图像进行处理，获取缺陷信息，并评判产品合格性。本发明解决了复杂模锻件结构复杂、类型多样造成的扫描路径规划困难、成像困难、缺陷分析评定困难等难题。缺陷分析评定困难等难题。缺陷分析评定困难等难题。


技术研发人员：张振 许有昌 刘硕 胡伟叶 平德佳 孟哲 单政 孙露
受保护的技术使用者：南京晨光集团有限责任公司
技术研发日：2021.11.22
技术公布日：2022/3/7