本發(fā)明涉及對(duì)復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)工件的新型三維超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，具體涉及一種單目視覺(jué)三維超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，使無(wú)損檢測(cè)結(jié)果與被檢工件理論數(shù)模一一對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)結(jié)果三維可視化，屬于無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，機(jī)械結(jié)構(gòu)加工工藝也在不斷進(jìn)步，不規(guī)則自由曲面結(jié)構(gòu)廣泛的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中，相應(yīng)的無(wú)損檢測(cè)工作遇到了新的技術(shù)挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)的超聲無(wú)損檢測(cè)過(guò)程中，為了更準(zhǔn)確地對(duì)結(jié)構(gòu)試件進(jìn)行檢測(cè)，通常將超聲探頭固定在不同的二維掃查器上，分別讀取編碼器的數(shù)值獲得所檢測(cè)區(qū)域的缺陷情況，待完成檢測(cè)后，將缺陷位置的定位以記號(hào)筆的形式給予標(biāo)記。對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)件，需要配備不同的掃查裝置以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的完整性，且由于掃查裝置的設(shè)置也使得超聲無(wú)損檢測(cè)結(jié)果一直局限于二維圖像顯示。對(duì)于大型結(jié)構(gòu)件，通常會(huì)設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)械手帶動(dòng)超聲探頭對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，系統(tǒng)龐大，不易攜帶。隨著超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，檢測(cè)結(jié)果可以通過(guò)軟件分析進(jìn)行后期拼接，顯示出缺陷的相對(duì)位置信息。但是這種缺陷定位方式在很大程度上依賴(lài)檢測(cè)人員的工作經(jīng)驗(yàn)，存在很大的定位誤差，無(wú)法精確地確定缺陷的位置。而且，就超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)而言，當(dāng)工件曲率變化較大、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時(shí)，超聲掃查裝置的設(shè)計(jì)和制造成本將會(huì)大幅提高，但是檢測(cè)可達(dá)性問(wèn)題仍無(wú)法得到有效的改善。

無(wú)損檢測(cè)工作是航空、航天、鐵路、汽車(chē)和船舶等各種領(lǐng)域中必不可少的工藝組成部分，超聲無(wú)損檢測(cè)則是無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域中最為成熟、可靠地質(zhì)量檢測(cè)和控制手段，而不同領(lǐng)域中的各種大型復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)使它們的無(wú)損檢測(cè)工作成為了難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種大型復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)件單目視覺(jué)三維超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，針對(duì)不同領(lǐng)域中的各種復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)件進(jìn)行三維超聲無(wú)損檢測(cè)工作，突破了傳統(tǒng)二維超聲的局限性，同時(shí)保證測(cè)量精度，提高檢測(cè)效率。復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)件單目視覺(jué)三維超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)合了傳統(tǒng)超聲無(wú)損檢測(cè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和光筆式單目坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的高精度定位和校準(zhǔn)技術(shù)，使無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)更輕便、更準(zhǔn)確、更成熟、更可靠，可以應(yīng)用于大型復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)件的無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的：

一種單目視覺(jué)三維超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，包括單目視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)、超聲相控陣探頭反射目標(biāo)和超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)組成，單目視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)由相機(jī)支架和ccd高速攝像機(jī)組成；超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)由高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)和處理系統(tǒng)工作站組成；ccd高速攝像機(jī)固定在相機(jī)支架上且ccd高速攝像機(jī)與處理系統(tǒng)工作站通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)連接，ccd高速攝像機(jī)實(shí)時(shí)獲取超聲常規(guī)相控陣探頭反射目標(biāo)和被測(cè)工件之間的位置實(shí)時(shí)傳輸至工作站，將檢測(cè)到的位置信息一一對(duì)應(yīng)至工件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論數(shù)模下；高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)與超聲相控陣探頭反射目標(biāo)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)連接，實(shí)時(shí)顯示超聲檢測(cè)結(jié)果；高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)與處理系統(tǒng)工作站連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的功能，；測(cè)量完成后，在超聲檢測(cè)結(jié)果中選擇檢測(cè)圖像結(jié)果一一還原至工件的理論三維數(shù)模下，進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)拼接，實(shí)現(xiàn)基于工件數(shù)模的超聲無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)三維可視化。

所述的一種單目視覺(jué)三維超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，其中，超聲相控陣探頭反射目標(biāo)為超聲常規(guī)相控陣探頭反射目標(biāo)或超聲輪式相控陣探頭反射目標(biāo)。

所述的一種單目視覺(jué)三維超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，其中，超聲常規(guī)相控陣探頭反射目標(biāo)包括超高亮度發(fā)光二極管式光筆、常規(guī)探頭光筆連接架、超聲64晶片常規(guī)相控陣無(wú)損檢測(cè)探頭、超聲探頭楔塊、一號(hào)位置編碼器；超高亮度發(fā)光二極管式光筆固定在常規(guī)探頭光筆連接架一端，常規(guī)探頭光筆連接架另一端與超聲探頭楔塊連接固定，超聲64晶片常規(guī)相控陣無(wú)損檢測(cè)探頭在常規(guī)探頭光筆連接架與超聲探頭楔塊的預(yù)緊力下固定，一號(hào)位置編碼器安裝在超聲探頭楔塊側(cè)面。

所述的一種單目視覺(jué)三維超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，其中，超聲輪式相控陣探頭反射目標(biāo)包括高反射目標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)式光筆、激光導(dǎo)向裝置、步進(jìn)點(diǎn)擊器按鈕、輪式探頭手柄、二號(hào)位置編碼器、編碼器連接輪、透明輪胎材料滾輪及輪式探頭光筆連接架；激光導(dǎo)向裝置及步進(jìn)點(diǎn)擊器按鈕均設(shè)置在輪式探頭手柄前端，高反射目標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)式光筆與輪式探頭手柄通過(guò)輪式探頭光筆連接架連接；透明輪胎材料滾輪及編碼器連接輪均固定在支承架上，且保證編碼器連接輪與透明輪胎材料滾輪均與被測(cè)工件接觸，支承架與輪式探頭手柄連接，位置編碼器與編碼器連接輪接觸。

本發(fā)明同時(shí)提供一種單目視覺(jué)三維超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟一：安裝ccd高速攝像機(jī)，將被測(cè)工件和反射目標(biāo)放置在ccd高速攝像機(jī)的視場(chǎng)范圍內(nèi)；

步驟二：將ccd高速攝像機(jī)與處理系統(tǒng)工作站通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)連接，高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)與超聲相控陣探頭反射目標(biāo)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)連接，高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)與處理系統(tǒng)工作站連接；

步驟三：分別啟動(dòng)接通高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)和處理系統(tǒng)工作站；

步驟四：對(duì)超聲相控陣探頭反射目標(biāo)中的光筆進(jìn)行標(biāo)定，得到光筆中反射點(diǎn)之間的位置關(guān)系；將光筆連接探針，對(duì)被測(cè)工件上的特征點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，再通過(guò)特征點(diǎn)對(duì)齊至被測(cè)工件的理論數(shù)模下；

步驟五：將光筆與超聲探頭連接，安裝超聲相控陣探頭反射目標(biāo)，由ccd高速攝像機(jī)測(cè)得光筆上的目標(biāo)反射點(diǎn)，進(jìn)而得到超聲探頭測(cè)量被測(cè)工件的準(zhǔn)確位置信息；

步驟六：手持超聲相控陣探頭反射目標(biāo)在被測(cè)工件上進(jìn)行掃查測(cè)量測(cè)試和路徑預(yù)設(shè)，確保手持超聲相控陣探頭反射目標(biāo)在ccd高速攝像機(jī)內(nèi)的可見(jiàn)度達(dá)到98％；

步驟七：按照預(yù)設(shè)路徑對(duì)曲面被測(cè)工件進(jìn)行掃查測(cè)量，檢測(cè)結(jié)果上傳至系統(tǒng)工作站中，同時(shí)，ccd高速攝像機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量光筆和被測(cè)工件之間的位置關(guān)系，并且傳輸至處理系統(tǒng)工作站中；

步驟八：處理系統(tǒng)工作站將無(wú)損檢測(cè)結(jié)果還原至被測(cè)工件的理論數(shù)模下，將檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行圖像拼接，并且顯示結(jié)果，實(shí)現(xiàn)基于三維理論數(shù)模的超聲無(wú)損檢測(cè)可視化。

系統(tǒng)主要工作原理是：首先對(duì)光筆式單目系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，目的是獲取光筆反射目標(biāo)分布點(diǎn)的位置關(guān)系，降低相機(jī)成像質(zhì)量的影響；將光筆與超聲探頭連接；然后，對(duì)曲面平面被測(cè)工件上的特征點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，再通過(guò)相應(yīng)的特征點(diǎn)信息對(duì)齊至設(shè)計(jì)的理論數(shù)學(xué)數(shù)模下；由ccd高速攝像機(jī)直接捕捉連接超聲探頭和工裝上的反射目標(biāo)上的分布點(diǎn)，從而獲取當(dāng)前超聲探頭在工件上所測(cè)得的相應(yīng)位置坐標(biāo)，該位置坐標(biāo)此時(shí)即可以與超聲相控陣探頭反射目標(biāo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論數(shù)學(xué)數(shù)模對(duì)齊。當(dāng)測(cè)量結(jié)束后，將高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)中的超聲檢測(cè)數(shù)據(jù)還原至被測(cè)工件相應(yīng)的三維數(shù)模下，在處理系統(tǒng)工作站中，對(duì)無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，通過(guò)缺陷識(shí)別技術(shù)完成基于被測(cè)工件三維理論數(shù)模的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)三維可視化工作，從而進(jìn)一步提升復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)件的超聲無(wú)損檢測(cè)的可視化程度。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益的效果：

本發(fā)明主要針對(duì)大型平面工件或者復(fù)雜曲面構(gòu)件，這種結(jié)構(gòu)工件的尺寸遠(yuǎn)大于超聲檢測(cè)探頭，而針對(duì)這種構(gòu)件的掃查裝置設(shè)計(jì)復(fù)雜、效率較低且費(fèi)用昂貴，最主要的是其檢測(cè)結(jié)果局限于二維圖像顯示，在檢測(cè)過(guò)程中有劃線(xiàn)、記號(hào)等人工參與，檢測(cè)精度較低，不符合現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化水平的要求。本發(fā)明提出一種單目視覺(jué)三維超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，主要采用光筆式單目視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)、多晶片超聲無(wú)損檢測(cè)常規(guī)探頭、多晶片相控陣超聲無(wú)損檢測(cè)輪式探頭和相控陣超聲無(wú)損檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)配合使用，相控陣技術(shù)在掃查工件時(shí)，可以不移動(dòng)探頭本身而快速的改變聲束角度，代替多個(gè)探頭及機(jī)械部分充分發(fā)揮檢測(cè)性能，對(duì)復(fù)雜幾何形狀的檢測(cè)有很大靈活性，并且可以高速掃查。通過(guò)上述系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)基于視覺(jué)定位的三維超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，提高超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的缺陷定位精度和無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果的完整性和準(zhǔn)確性，有效的解決了檢測(cè)的靈活性，并且可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果三維化顯示，提高檢測(cè)精度和檢測(cè)效率，擁有廣泛的應(yīng)用前景。

發(fā)明中的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為：

1基于被測(cè)工件的三維理論數(shù)模，將超聲無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)其至三維理論數(shù)模下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)三維可視化顯示；

2通過(guò)高速ccd相機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量光筆的位置信息，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法，可以實(shí)時(shí)獲得超聲探頭在被測(cè)工件上的測(cè)量位置信息。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，為了保證測(cè)量的完整性，通常在測(cè)量行程邊界區(qū)域出現(xiàn)重疊測(cè)量的情況，超聲探頭經(jīng)過(guò)相近兩次測(cè)量行程所得到的結(jié)果，利用實(shí)時(shí)的位置通過(guò)軟件對(duì)其至被測(cè)工件三維理論數(shù)模上，解決了兩次測(cè)量行程中可能出現(xiàn)的位置覆蓋問(wèn)題，并且掃查測(cè)量結(jié)果自動(dòng)保存且有對(duì)應(yīng)于被測(cè)工件的位置信息，測(cè)量結(jié)果拼接時(shí)擇優(yōu)拼接，保證檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠；

3發(fā)明中的超高亮度發(fā)光二極管式光筆和高反射目標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)式光筆結(jié)構(gòu)可以根據(jù)相控陣超聲探頭的結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計(jì)連接架，結(jié)構(gòu)靈活、方便，不限制系統(tǒng)的使用范圍，且解決了傳統(tǒng)超聲中的由于不同結(jié)構(gòu)需要不同的掃查裝置的局限性問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一原理示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二原理示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一超聲常規(guī)相控陣探頭反射目標(biāo)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例一超聲常規(guī)相控陣探頭反射目標(biāo)超高亮度發(fā)光二極管式光筆結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例二超聲輪式相控陣探頭反射目標(biāo)結(jié)構(gòu)示意圖

圖6為本發(fā)明實(shí)施例二超聲輪式相控陣探頭反射目標(biāo)高反射目標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)式光筆結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例二超聲輪式相控陣探頭反射目標(biāo)輪式探頭光筆連接架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1-相機(jī)支架；2-ccd高速攝像機(jī)；3-被測(cè)工件；4-超聲常規(guī)相控陣探頭反射目標(biāo)；5-高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)；6-處理系統(tǒng)工作站；7-超聲輪式相控陣探頭反射目標(biāo)；8-超高亮度發(fā)光二極管式光筆；9-常規(guī)探頭光筆連接架；10-超聲64晶片常規(guī)相控陣無(wú)損檢測(cè)探頭；11-超聲探頭楔塊；12-一號(hào)位置編碼器；13-超高亮度發(fā)光二極管；14-發(fā)光二極管式空間光筆板；15-高反射目標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)式光筆；16-激光導(dǎo)向裝置；17-步進(jìn)點(diǎn)擊器按鈕；18-輪式探頭手柄；19-二號(hào)位置編碼器；20-編碼器連接輪；21-透明輪胎材料滾輪；22-輪式探頭光筆連接架；23-高反射目標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)；24-高反射目標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)式平面光筆板；25-功能孔；26-固定螺紋孔；27-結(jié)構(gòu)孔

具體實(shí)施方式

復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)件單目視覺(jué)三維超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)可用于多種材料的超聲無(wú)損檢測(cè)，包括金屬、非金屬和復(fù)合材料等。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明的基本思路是：在測(cè)量之前，需要校準(zhǔn)光筆的反射目標(biāo)分布點(diǎn)之間的位置關(guān)系，每隔一段時(shí)間，需要對(duì)光筆進(jìn)行一次校準(zhǔn)，校準(zhǔn)方法是在光筆下方安裝一個(gè)探針，在相機(jī)視場(chǎng)三維立體空間內(nèi)近似平行移動(dòng)多個(gè)位置，系統(tǒng)對(duì)提取到的位置坐標(biāo)，標(biāo)定光筆的反射目標(biāo)分布點(diǎn)。

在標(biāo)定光筆之后，將光筆連接探針對(duì)被檢測(cè)工件上的特征點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，再通過(guò)特征點(diǎn)對(duì)其至理論數(shù)模下。然后，連接光筆與超聲探頭，由ccd相機(jī)直接捕捉光筆上的反射目標(biāo)分布點(diǎn)，從而獲取超聲探頭當(dāng)前所在工件上的相應(yīng)位置，此時(shí)，該位置便與工件結(jié)構(gòu)的理論數(shù)模對(duì)應(yīng)。隨后，將超聲檢測(cè)結(jié)果圖像按照坐標(biāo)還原至三維數(shù)模下，完成基于三維理論數(shù)模的超聲無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)的三維可視化。

參閱圖1、圖2，單目視覺(jué)三維超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，主要由單目視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)、超聲相控陣探頭反射目標(biāo)和超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)組成，單目視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)由相機(jī)支架1和ccd高速攝像機(jī)2組成；超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)由高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)5和處理系統(tǒng)工作站6組成。

所述超聲相控陣探頭反射目標(biāo)為超聲常規(guī)相控陣探頭反射目標(biāo)4或超聲輪式相控陣探頭反射目標(biāo)7。

所述超聲常規(guī)相控陣探頭反射目標(biāo)4由超高亮度發(fā)光二極管式光筆8、常規(guī)探頭光筆連接架9、超聲64晶片常規(guī)相控陣無(wú)損檢測(cè)探頭10、超聲探頭楔塊11、一號(hào)位置編碼器12組成。

所述超聲輪式相控陣探頭反射目標(biāo)7由高反射目標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)式光筆15、激光導(dǎo)向裝置16、步進(jìn)點(diǎn)擊器按鈕17、輪式探頭手柄18、二號(hào)位置編碼器19、編碼器連接輪20、透明輪胎材料滾輪21和輪式探頭光筆連接架22組成。

上述超高亮度發(fā)光二極管式光筆8和高反射目標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)式光筆15為光筆的初步設(shè)計(jì)模型包括光筆結(jié)構(gòu)和光筆標(biāo)識(shí)點(diǎn)分布形式，可以通過(guò)改變連接工裝設(shè)計(jì)多種光筆形式，通用于超聲相控陣常規(guī)探頭和輪式探頭。

系統(tǒng)主要工作原理是：首先對(duì)光筆式單目系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，目的是獲取光筆反射目標(biāo)分布點(diǎn)的位置關(guān)系，降低相機(jī)成像質(zhì)量的影響。將超高亮度發(fā)光二極管式光筆8或者高反射目標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)式光筆15通過(guò)常規(guī)探頭光筆連接架9或者輪式探頭光筆連接架22與超聲64晶片常規(guī)相控陣無(wú)損檢測(cè)探頭10或者超聲輪式相控陣探頭相連接。然后，對(duì)曲面/平面被測(cè)工件3上的特征點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，再通過(guò)相應(yīng)的特征點(diǎn)信息對(duì)齊至設(shè)計(jì)的理論數(shù)學(xué)數(shù)模下；由ccd高速攝像機(jī)2直接捕捉連接超聲探頭和工裝上的反射目標(biāo)上的分布點(diǎn)，從而獲取當(dāng)前超聲探頭在工件上所測(cè)得的相應(yīng)位置坐標(biāo)，該位置坐標(biāo)此時(shí)即與超聲常規(guī)相控陣探頭反射目標(biāo)4結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論數(shù)學(xué)數(shù)模對(duì)齊。當(dāng)測(cè)量結(jié)束后，將高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)5中的超聲檢測(cè)數(shù)據(jù)還原至被測(cè)工件3相應(yīng)的三維數(shù)模下，在處理系統(tǒng)工作站6中，通過(guò)缺陷識(shí)別技術(shù)完成基于被測(cè)工件3三維理論數(shù)模的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)三維可視化工作，從而進(jìn)一步提升復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)件的超聲無(wú)損檢測(cè)的可視化程度。

實(shí)施例1

如圖1所示，單目視覺(jué)三維超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，包括相機(jī)支架1、ccd高速攝像機(jī)2、曲面/平面被測(cè)工件3、超聲常規(guī)相控陣探頭反射目標(biāo)4、高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)5、處理系統(tǒng)工作站6。其中，ccd高速攝像機(jī)2通過(guò)螺紋連接固定在相機(jī)支架1上且ccd高速攝像機(jī)2與處理系統(tǒng)工作站6通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)連接，ccd高速攝像機(jī)2實(shí)時(shí)獲取超聲常規(guī)相控陣探頭反射目標(biāo)4與曲面/平面被測(cè)工件3之間的位置關(guān)系，將檢測(cè)結(jié)果傳輸至工作站中；高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)5和超聲常規(guī)相控陣探頭反射目標(biāo)4通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)連接，實(shí)時(shí)顯示超聲檢測(cè)結(jié)果；高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)5通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)與處理系統(tǒng)工作站6連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的功能，將檢測(cè)到的位置信息一一對(duì)應(yīng)至工件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論數(shù)模下；在測(cè)量完成后，在超聲檢測(cè)結(jié)果中，選擇檢測(cè)質(zhì)量較好受人工、環(huán)境影響較小的檢測(cè)圖像結(jié)果一一還原至工件的理論三維數(shù)模下，進(jìn)行數(shù)據(jù)拼接，實(shí)現(xiàn)基于工件數(shù)模的超聲無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)三維可視化。

如圖3、圖4所示，所述超聲常規(guī)相控陣探頭反射目標(biāo)4由超高亮度發(fā)光二極管式光筆8、常規(guī)探頭光筆連接架9、超聲64晶片常規(guī)相控陣無(wú)損檢測(cè)探頭10、超聲探頭楔塊11、一號(hào)位置編碼器12組成，其中，超高亮度發(fā)光二極管式光筆8由超高亮度發(fā)光二極管13與發(fā)光二極管式空間光筆板14裝配組成。超高亮度發(fā)光二極管式光筆8通過(guò)螺釘固定在常規(guī)探頭光筆連接架9一端，常規(guī)探頭光筆連接架9另一端與超聲探頭楔塊11連接固定，超聲64晶片常規(guī)相控陣無(wú)損檢測(cè)探頭10在常規(guī)探頭光筆連接架9和超聲探頭楔塊11的預(yù)緊力下固定。此外，為了能初步獲得超聲檢測(cè)圖像結(jié)果，在超聲探頭楔塊11的側(cè)面設(shè)計(jì)螺紋孔，將一號(hào)位置編碼器12安裝在超聲探頭楔塊11的側(cè)面，實(shí)現(xiàn)二維超聲檢測(cè)成像。

本實(shí)施例以?shī)W林巴斯多晶片常規(guī)探頭為例描述單目視覺(jué)三維超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其具體檢測(cè)步驟如下：

步驟一：將ccd高速攝像機(jī)2固定在相機(jī)支架1上，被測(cè)工件3盡量放置在ccd高速攝像機(jī)2的視場(chǎng)范圍內(nèi)；

步驟二：分別連接ccd高速攝像機(jī)2與處理系統(tǒng)工作站6；處理系統(tǒng)工作站6與高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)5；以及高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)5與超聲常規(guī)相控陣探頭反射目標(biāo)4的電源線(xiàn)、網(wǎng)線(xiàn)和數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)；

步驟三：分別接通高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)5和處理系統(tǒng)工作站6的電源，打開(kāi)處理系統(tǒng)工作站中三維超聲無(wú)損檢測(cè)操作軟件和主機(jī)系統(tǒng)的操作軟件；

步驟四：進(jìn)行超高亮度發(fā)光二極管式光筆8標(biāo)定：將超高亮度發(fā)光二極管式光筆8連接探針，對(duì)被測(cè)工件3上的特征點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，再通過(guò)特征點(diǎn)對(duì)齊至被測(cè)工件的理論數(shù)模下；

步驟五：將超聲常規(guī)相控陣探頭反射目標(biāo)4按照?qǐng)D3示意圖安裝固定好；由ccd高速攝像機(jī)2測(cè)得超高亮度發(fā)光二極管式光筆8上的目標(biāo)反射點(diǎn)，進(jìn)而確定超聲64晶片常規(guī)相控陣無(wú)損檢測(cè)探頭10測(cè)量被測(cè)工件3的準(zhǔn)確位置信息；

步驟六：手持超聲常規(guī)相控陣探頭反射目標(biāo)4在被測(cè)工件3上進(jìn)行掃查測(cè)量測(cè)試和路徑預(yù)設(shè)，盡量保證在測(cè)量路徑中超高亮度發(fā)光二極管式光筆8內(nèi)目標(biāo)反射點(diǎn)能被ccd高速攝像機(jī)接收，確保手持超聲常規(guī)相控陣探頭反射目標(biāo)4在ccd高速攝像機(jī)2內(nèi)的可見(jiàn)度達(dá)到98％；

步驟七：按照預(yù)設(shè)路徑對(duì)曲面被測(cè)工件3進(jìn)行掃查測(cè)量，檢測(cè)結(jié)果通過(guò)處理系統(tǒng)工作站6和高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)5的傳輸線(xiàn)上傳至三維超聲無(wú)損檢測(cè)操作軟件中，同時(shí)，ccd高速攝像機(jī)2實(shí)時(shí)測(cè)量光筆和被測(cè)工件3之間的位置關(guān)系，并且傳輸至處理系統(tǒng)工作站6中；

步驟八：對(duì)于測(cè)量不理想的區(qū)域可以重復(fù)步驟七多次掃查測(cè)量；

步驟九：篩選無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)中能明顯顯示被測(cè)工件3的質(zhì)量問(wèn)題的檢測(cè)結(jié)果，其他檢測(cè)結(jié)果留檔備用；

步驟十：處理系統(tǒng)工作站6中的軟件將無(wú)損檢測(cè)結(jié)果還原至被測(cè)工件的理論數(shù)模下，將檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行圖像拼接，并且顯示結(jié)果，實(shí)現(xiàn)基于三維理論數(shù)模的超聲無(wú)損檢測(cè)可視化。

實(shí)施例2

如圖2所示，單目視覺(jué)三維超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，包括相機(jī)支架1、ccd高速攝像機(jī)2、曲面/平面被測(cè)工件3、高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)5、處理系統(tǒng)工作站6、超聲輪式相控陣探頭反射目標(biāo)7。其中，ccd高速攝像機(jī)2通過(guò)螺紋連接固定在相機(jī)支架1上；高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)5和超聲輪式相控陣探頭反射目標(biāo)7通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)連接，實(shí)時(shí)顯示超聲檢測(cè)結(jié)果；高級(jí)渦流、超聲相控陣主機(jī)系統(tǒng)5同時(shí)與處理系統(tǒng)工作站6通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)連接，將檢測(cè)結(jié)果傳輸至工作站中。

如圖5所示，所述超聲輪式相控陣探頭反射目標(biāo)7由高反射目標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)式光筆15、激光導(dǎo)向裝置16、步進(jìn)點(diǎn)擊器按鈕17、輪式探頭手柄18、二號(hào)位置編碼器19、編碼器連接輪20、透明輪胎材料滾輪21和輪式探頭光筆連接架22組成，其中，高反射目標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)式光筆15由高反射目標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)23與高反射目標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)式平面光筆板24裝配組成。激光導(dǎo)向裝置16和步進(jìn)點(diǎn)擊器按鈕17均設(shè)置在輪式探頭手柄18前端，高反射目標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)式光筆15與輪式探頭手柄18通過(guò)輪式探頭光筆連接架22連接固定。其中，輪式探頭光筆連接架22細(xì)節(jié)圖如圖7所示，輪式探頭光筆連接架22上下頂面分別設(shè)有對(duì)應(yīng)的功能孔25和結(jié)構(gòu)孔27，輪式探頭光筆連接架22側(cè)匡上設(shè)有固定螺紋孔，固定螺紋孔26用于固定高反射目標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)式光筆15和輪式探頭手柄18，激光導(dǎo)向裝置16穿過(guò)輪式探頭光筆連接架22中的功能孔25和結(jié)構(gòu)孔27，指導(dǎo)測(cè)量人員保證直線(xiàn)測(cè)量路徑。此外，步進(jìn)點(diǎn)擊器按鈕17是控制測(cè)量過(guò)程中的開(kāi)始測(cè)量與停止測(cè)量。透明輪胎材料滾輪21及編碼器連接輪20均固定在支承架上，支承架與輪式探頭手柄18連接，位置編碼器19與編碼器連接輪20接觸，保證編碼器連接輪20與被測(cè)工件3緊密接觸，此時(shí)檢測(cè)結(jié)果可以初步成像，透明輪胎材料滾輪21中有超聲測(cè)量晶片和耦合劑水，在測(cè)量過(guò)程中，透明輪胎材料滾輪21與被測(cè)工件3接觸。

本實(shí)施例以?shī)W林巴斯多晶片輪式探頭為例描述單目視覺(jué)三維超聲無(wú)損檢測(cè)方法，其具體檢測(cè)步驟與實(shí)施例1相同，僅在步驟5中將超聲輪式相控陣探頭反射目標(biāo)7按照?qǐng)D5示意圖安裝固定。