[发明专利]一种细杆中微缺陷重构方法

说明书

本发明公开了一种细杆中微缺陷重构方法，包括如下步骤：S1、对杆状工件杆身进行超声检测并存储回波信号；S2、提取回波信号中的缺陷回波信号，处理后得到缺陷点的三维数据；S3、对缺陷点的数据进行最小二乘拟合和三次样条插值处理后，完成三维重构从而获取三维成像信息。本发明通过对杆状工件杆身进行超声检测，并提取回波信号中的回波信号并将其转换为缺陷点的三维数据，对缺陷点的数据进行最小二乘拟合和三次样条插值处理后，完成三维重构即可获取三维成像信息，实现了对杆状工件内微缺陷的三维图像重建，整体可视化计算量小，重构图像表面的精度高，重构图像的速度快且准确性高。

技术领域

本发明涉及超声三维成像技术领域，具体是一种细杆中微缺陷重构方法。

背景技术

在现代化工业中，杆状工件被大量应用于实际工程之中，在国民经济、高新技术以及国防建设等相关领域具有重要的支撑作用。其不仅应用于混凝土内起架立作用的钢筋、悬索桥的吊杆、土木工程中提高地基土密实度的桩基、起支护作用的锚杆、斜拉桥的拉索等，而且在航天航空工业、船舶工程等新兴产业中都有大量应用。在杆状工件的生产制造过程中，由于工艺设计，人工操作等因素，容易导致构件中出现微小缺陷，这些缺陷破坏了工件内部组织结构，并且难以发现。因此，在长期使用过程中，工件中的微小缺陷会导致应力集中，应力集中的微小缺陷会渐渐扩展至大缺陷，直至工件失效，进而发生严重的事故。

目前，现有的对杆状工件的检测大多是针对大型工件中出现的较大尺寸缺陷的检测，并进行定量分析以及二维信息的显示，不能直观的观察到缺陷的立体结构；而针对小型细杆工件中的微小缺陷，检测难度更高，且不易直观的观测到期内部的微小缺陷，因此亟待解决。

发明内容

为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种细杆中微缺陷重构方法。本发明通过对超声检测后获取的缺陷点的数据进行最小二乘拟合和三次样条插值处理，再完成三维重构，实现了对杆状工件内微缺陷的三维图像重建，整体可视化计算量小，重构图像表面的精度高，重构图像的速度快且准确性高。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种细杆中微缺陷重构方法，包括如下步骤：

S1、对杆状工件杆身进行超声检测并存储回波信号；

S2、提取回波信号中的缺陷回波信号，处理后得到缺陷点的三维数据；

S3、对缺陷点的数据进行最小二乘拟合和三次样条插值处理后，完成三维重构从而获取三维成像信息。

作为本发明进一步的方案：所述缺陷为孔状缺陷，在步骤S3中，首先对孔状缺陷各截面缺陷点的三维数据进行最小二乘拟合，得到孔状缺陷的各截面圆信息，再对截面圆的圆心和半径进行三次样条插值，从而得到孔状缺陷的全部三维数据，最后进行三维重构以获取三维成像信息。

作为本发明再进一步的方案：步骤S3过程具体如下：

S31、设最小二乘拟合截面圆的方程为：

(x-a_k)²+(y-b_k)²＝R²

误差e_ik为：

由于根据最小二乘原理可知，

u,v和w应该满足：

故可得

转换为矩阵形式：

可得因此第k各截面的拟合圆坐标为

再令：