CN110705097B - 一种航空发动机转动件无损检测数据的去重方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种航空发动机转动件无损检测数据的去重方法，属于无损检测领域；包括如下步骤：清洗检测缺陷数据步骤；建立零件外形模型及重构缺陷三维坐标步骤；搜索零件缺陷去重判据步骤：通过在预设范围内进行步进搜索，以步进范围内缺陷数量增长最多的步进对应的值为最终去重判据值；零件缺陷去重步骤；结果整理步骤。本发明针对超声检测的工艺特点采用合适的缺陷数据处理分析方法，解决了现有检测工艺下缺陷信号被重复记录，影响超声检测数据可靠性的问题；实现了超声检测缺陷数据去重处理的自动化，同时也提高缺陷信号去重的准确性和效率。
Description
技术领域
本发明属于无损检测领域，涉及一种航空发动机转动件无损检测数据的去重方法。
背景技术
金属零件内部的微夹杂缺陷检测通常采用的是超声脉冲反射法，即一定频率的超声波在材料中传播时，如遇到具有与材料不同声阻抗的界面，将产生反射信号，该信号被探头接收，并在荧光屏上显示出来。为了检测材料中的微小缺陷，关键是要提高小缺陷反射的超声信号幅度和信噪比。采用聚焦探头水浸法检测可有效提高小缺陷的检测灵敏度和信噪比，实现自动检测，避免人为因素影响，提高检测可靠性。但聚焦探头水浸法检测也存在检测深度范围小，不能满足厚度较大零件全深度检测的不足。以10MHz探头为例，改探头在水中焦区长度约65mm，折算为金属零件中的焦区长度则只有16mm左右。若要增大焦区长度，则需增大焦距，减小晶片直径，但同时声束直径会增大。已有的理论研究表明，增大探头焦区长度的可能性是十分有限的。因此为解决被检测零件全深度焦区覆盖问题以及微夹杂缺陷的去向导致缺陷可能被漏检问题，实际检测中会采用双面分区聚焦检测技术。
但是保证了检测深度全覆盖的同时也出现了由于检测区域覆盖而导致的微夹杂缺陷被重复检出的问题。现有的解决方法是由人工利用检测得到的缺陷数据和零件设计图纸比对进行去重。但是这存在着处理能力有限、效率低下、去重准确性不稳定等问题。针对该问题，本发明提出了新的无损检测缺陷去重方案，将零件图转化为缺陷坐标转换模型，并自动根据实际检测数据寻找去重判据，实现了对于无损检测缺陷去重的自动化也提高了缺陷去重的可靠性，具有很大的实际应用前景。
发明内容
本发明的目的是：提供一种航空发动机转动件无损检测数据的去重方法，以解决超声检测中缺陷信号被重复检测并记录的问题，提高无损检测数据的可靠性。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
一种航空发动机转动件无损检测数据的去重方法，包含以下步骤：
步骤一：建立零件外形模型及重构缺陷三维坐标步骤：
s101：设定零件外形模型定位坐标基准点和基准面；
s102：以基准点和基准面重构缺陷位置信息的三维坐标，所述位置信息包括半径、埋深、角度、检测面；
步骤二：搜索去重判据步骤：
通过在预设范围内进行步进搜索，以步进范围内缺陷数量增长最多的步进对应的值为最终去重判据值；
步骤三：根据最终去重判据值进行零件缺陷去重：若两个缺陷的三维坐标差值绝对值均小于判据，则认为同一缺陷。
所述步骤s101具体如下：
根据零件的外形尺寸设计图，选取零件内部或外部的一点作为零件定位坐标基准点，并将三维空间内以坐标基准点为零点的线性无关的三个方向设为X、Y、Z方向，选取两个方向所构成的平面作为基准面。
优选地，以零件轴线为Z轴，以X、Y所构成的平面作为基准面。
优选地，零件的检测定位中心线与基准面过基准点所作的垂线重合。
步骤s102具体如下：根据检测面法线方向与基准面法线方向之间的关系重构缺陷位置信息的三维坐标，以X轴、Z轴和绝对角度代表一个缺陷，具体分以下情况设置：
(Ⅰ)对于法线方向与基准面法线方向相同的检测面：
缺陷Z轴绝对坐标＝检测面与基准面之间的距离–缺陷埋深
缺陷X轴绝对坐标＝检测面入射位置的X轴坐标
缺陷绝对角度＝检测记录角度
(Ⅱ)对于法线方向与基准面法线方向相反的检测面：
缺陷Z轴绝对坐标＝检测面与基准面之间的距离+缺陷埋深
缺陷X轴绝对坐标＝检测面入射位置的X轴坐标
缺陷绝对角度＝360-检测记录角度
(Ⅲ)对于法线方向与基准面法线方向夹角α大于0°且小于90°的检测面：
缺陷Z轴绝对坐标＝检测面入射位置的Z轴绝对坐标-缺陷埋深*cosα
缺陷X轴绝对坐标＝检测面入射位置的X轴坐标-缺陷埋深*sinα
缺陷绝对角度＝检测记录角度
(Ⅳ)对于法线方向与基准面法线方向夹角α大于90°且小于180°的检测面：
缺陷Z轴绝对坐标＝检测面入射位置的Z轴绝对坐标+缺陷埋深*cos(180–α)
缺陷X轴绝对坐标＝检测面入射位置的X轴坐标-缺陷埋深*sin(180–α)
缺陷绝对角度＝360-检测记录角度
(Ⅴ)对于法线方向与基准面法线方向夹角α为90°的检测面：
缺陷Z轴绝对坐标＝检测面入射位置的Z轴绝对坐标
缺陷X轴绝对坐标＝检测面入射位置的X轴坐标-缺陷埋深
缺陷绝对角度＝检测记录角度
其中检测面入射位置的Z轴绝对坐标是指从检测入射点向基准面所作垂线的长度。
步骤二具体为：
设置X轴绝对坐标去重判据起点值X1，去重判据终点值X2，X1<X2；
设置Z轴绝对坐标去重判据起点值Z1，去重判据终点值Z2，Z1<Z2；
设置绝对角度去重判据起点值β1，去重判据终点值β2，β1<β2；
以X轴绝对坐标、Z轴绝对坐标、绝对角度其中两个取值为去重判据终点值，另外一个为变量，并在去重判据起点值和去重判据终点值范围内以设定的步长进行迭代，计算每个步长内缺陷数量的增量；选择增量最大的步进位置所对应的判据值为最终使用的去重判据值。
所述去重判据起点值、去重判据终点值、步长为经验值。
所述航空发动机转动件无损检测数据的去重方法还包括先对零件检测缺陷数据集预处理的步骤：
包括对零件检测缺陷数据集中缺失数据进行填充和多余字符进行删除的操作。
所述缺失数据进行填充操作具体为：以前位最临近已填充数据进行填充。
本发明的有益效果是：本发明利用零件外形建模生成缺陷位置绝对坐标，缺陷去重判据自动搜索确定适合每个零件的去重判据，在提高了无损检测缺陷数据去重效率的同时也保证了去重计算的准确性。本发明具有去重准确性高、可适用于各类外形零件、去重效率高等优点。
本发明对各类型零件无损检测缺陷数据去重具有良好效果，在初次设置零件外形模型后，之后再次对相同型号零件进行去重时直接调用该模型即可。省去了以往对于无损检测缺陷数据由人工进行去重的效率低、易出错、处理能力有限等问题，实现了对于无损检测缺陷数据的自动去重。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面将对本发明的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述的无损检测缺陷数据去重方法的流程图；
图2是本发明所述的建立零件外形模型及重构缺陷三维坐标流程图；
图3是本发明所述的搜索零件缺陷去重判据的流程图；
图4是本发明所述的零件缺陷去重的算法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。
在各个附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。本发明的流程图如图1所示，具体步骤如下：
步骤一：清洗零件检测缺陷数据步骤：
准备并读取缺陷数据的csv文件，软件读取相关信息后，对缺失值进行填充，对不需要的字符串进行替换删除，并确认检测缺陷数据中包含用于进行缺陷去重的零件信息(如零件编号)、缺陷尺寸信息、缺陷位置信息(如半径、埋深、角度、检测面)，以方便接下来对数据的处理分析。
步骤二：建立零件外形模型及重构缺陷三维坐标步骤，结合附图2所示：
步骤二-1设定零件外形模型定位坐标基准点和基准面
根据零件的外形尺寸设计图，选取零件内部或外部的一点作为零件定位坐标基准点，并将三维空间内以坐标基准点为零点的线性无关的三个方向设为X、Y、Z方向，将X、Y所构成的平面作为基准面。同型号同外形尺寸零件的缺陷定位坐标转换均以该基准点作为坐标基准点，以该基准面作为坐标基准面。
缺陷位置的半径与基准面平行，用于记录检测角度的检测定位中心线与基准面过基准点所作的垂线重合。
步骤二-2零件外形模型转化条件设置
根据检测面法线方向与基准面法线方向之间的关系设置用于缺陷位置坐标转换的零件外形模型。
(Ⅰ)对于法线方向与基准面法线方向相同的检测面：
缺陷Z轴绝对坐标＝检测面与基准面之间的距离–缺陷埋深
缺陷X轴绝对坐标＝检测面入射位置的X轴坐标
缺陷绝对角度＝检测记录角度
(Ⅱ)对于法线方向与基准面法线方向相反的检测面：
缺陷Z轴绝对坐标＝检测面与基准面之间的距离+缺陷埋深
缺陷X轴绝对坐标＝检测面入射位置的X轴坐标
缺陷绝对角度＝360-检测记录角度
(Ⅲ)对于法线方向与基准面法线方向夹角α大于0°且小于90°的检测面：
缺陷Z轴绝对坐标＝检测面入射位置的Z轴绝对坐标-缺陷埋深*cosα
缺陷X轴绝对坐标＝检测面入射位置的X轴坐标-缺陷埋深*sinα
缺陷绝对角度＝检测记录角度
(Ⅳ)对于法线方向与基准面法线方向夹角α大于90°且小于180°的检测面：
缺陷Z轴绝对坐标＝检测面入射位置的Z轴绝对坐标+缺陷埋深*cos(180–α)
缺陷X轴绝对坐标＝检测面入射位置的X轴坐标-缺陷埋深*sin(180–α)
缺陷绝对角度＝360-检测记录角度
(Ⅴ)对于法线方向与基准面法线方向夹角α为90°的检测面：
缺陷Z轴绝对坐标＝检测面入射位置的Z轴绝对坐标
缺陷X轴绝对坐标＝检测面入射位置的X轴坐标-缺陷埋深
缺陷绝对角度＝检测记录角度
其中检测面入射位置的Z轴绝对坐标是指从检测入射点向基准面所作垂线的长度。
步骤二-3重构缺陷三维坐标
将步骤一中所导入的缺陷的位置信息输入至按照步骤二-2中所述条件搭建的零件模型，实现对缺陷三维坐标的重构。重构后的缺陷位置信息应包括：缺陷信号的Z轴绝对坐标、X轴绝对坐标、绝对角度。
步骤三：如图3所示为去重流程图，具体为：
搜索零件缺陷去重判据步骤：
设置X轴绝对坐标去重判据起点值X1，去重判据终点值X2，X1<X2。
设置Z轴绝对坐标去重判据起点值Z1，去重判据终点值Z2，Z1<Z2。
设置绝对角度去重判据起点值β1，去重判据终点值β2，β1<β2。
以实际检测经验，选择判据起点值X1＝0，Z1＝0，β1＝0；选择判据终点值X2＝5，Z2＝10，β1＝10。去重判据终点值以零件双面检测时翻转过程中产生的最大误差为限。
步骤三-1X轴绝对坐标判据搜索：
Z轴绝对坐标去重判据设为Z2，绝对角度去重判据设为β2，X轴绝对坐标去重判据步进起点X1，X轴绝对坐标去重判据步进终点X2，步进量为sx0(0.1或0.01)对缺陷进行去重计算。去重计算以三重if嵌套实现，每次步进完成记录所得到的相较上一次步进缺陷数量的增量nx。选择缺陷数量的增量nx最大的步进位置sx1所对应的X轴绝对坐标去重判据X0作为X轴绝对坐标判据搜索结果，即X0＝X1+sx1。
步骤三-2Z轴绝对坐标判据搜索：
X轴绝对坐标去重判据设为X2，绝对角度去重判据设为β2，Z轴绝对坐标去重判据步进起点Z1，Z轴绝对坐标去重判据步进终点Z2，步进量为sz0(0.1或0.01)对缺陷进行去重计算。去重计算以三重if嵌套实现，每次步进完成记录所得到的相较上一次步进缺陷数量的增量nz。选择缺陷数量的增量nz最大的步进位置sz1所对应的Z轴绝对坐标去重判据Z0作为Z轴绝对坐标判据搜索结果。即Z0＝Z1+sz1。
步骤三-3绝对角度判据搜索：
Z轴绝对坐标去重判据设为Z2，X轴绝对坐标去重判据设为X2，绝对角度去重判据步进起点β1，绝对角度去重判据步进终点β2，步进量为sa0(0.1或0.01)对缺陷进行去重计算。去重计算以三重if嵌套实现，每次步进完成记录所得到的相较上一次步进缺陷数量的增量na。选择缺陷数量的增量na最大的步进位置sa1所对应的绝对角度去重判据β0作为绝对角度判据搜索结果。即β0＝β1+sa1。
将X轴绝对坐标去重判据X0、Z轴绝对坐标去重判据Z0、绝对角度去重判据β0传入去重判据列表List1。
步骤四：零件缺陷去重步骤：
调用去重判据列表List1中的缺陷去重判据，采用多重if循环对缺陷数据进行去重。记录不重复的缺陷数据，传入数据列表List2。
步骤五：结果整理步骤：
去重以后的缺陷数据数据列表List2传至csv文件。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种航空发动机转动件无损检测数据的去重方法，其特征在于：所述的航空发动机转动件无损检测数据的去重方法包含以下步骤：
步骤一：建立零件外形模型及重构缺陷三维坐标步骤：
s101：设定零件外形模型定位坐标基准点和基准面；
s102：以基准点和基准面重构缺陷位置信息的三维坐标，所述位置信息包括半径、埋深、角度、检测面；具体为：
根据检测面法线方向与基准面法线方向之间的关系重构缺陷位置信息的三维坐标，以X轴、Z轴和绝对角度代表一个缺陷，具体分以下情况设置：
(Ⅰ)对于法线方向与基准面法线方向相同的检测面：
缺陷Z轴绝对坐标＝检测面与基准面之间的距离–缺陷埋深
缺陷X轴绝对坐标＝检测面入射位置的X轴坐标
缺陷绝对角度＝检测记录角度；
(Ⅱ)对于法线方向与基准面法线方向相反的检测面：
缺陷Z轴绝对坐标＝检测面与基准面之间的距离+缺陷埋深
缺陷X轴绝对坐标＝检测面入射位置的X轴坐标
缺陷绝对角度＝360-检测记录角度；
(Ⅲ)对于法线方向与基准面法线方向夹角α大于0°且小于90°的检测面：
缺陷Z轴绝对坐标＝检测面入射位置的Z轴绝对坐标-缺陷埋深*cosα
缺陷X轴绝对坐标＝检测面入射位置的X轴坐标-缺陷埋深*sinα
缺陷绝对角度＝检测记录角度；
(Ⅳ)对于法线方向与基准面法线方向夹角α大于90°且小于180°的检测面：
缺陷Z轴绝对坐标＝检测面入射位置的Z轴绝对坐标+缺陷埋深*cos(180–α)
缺陷X轴绝对坐标＝检测面入射位置的X轴坐标-缺陷埋深*sin(180–α)
缺陷绝对角度＝360-检测记录角度；
(Ⅴ)对于法线方向与基准面法线方向夹角α为90°的检测面：
缺陷Z轴绝对坐标＝检测面入射位置的Z轴绝对坐标
缺陷X轴绝对坐标＝检测面入射位置的X轴坐标-缺陷埋深
缺陷绝对角度＝检测记录角度；
其中，所述检测面入射位置的Z轴绝对坐标是指从检测入射点向基准面所作垂线的长度；
步骤二：搜索去重判据步骤：
通过在预设范围内进行步进搜索，以步进范围内缺陷数量增长最多的步进对应的值为最终去重判据值；具体如下：
设置X轴绝对坐标去重判据起点值X1，去重判据终点值X2，X1<X2；
设置Z轴绝对坐标去重判据起点值Z1，去重判据终点值Z2，Z1<Z2；
设置绝对角度去重判据起点值β1，去重判据终点值β2，β1<β2；
以X轴绝对坐标、Z轴绝对坐标、绝对角度其中两个取值为去重判据终点值，另外一个为变量，并在去重判据起点值和去重判据终点值范围内以设定的步长进行迭代，计算每个步长内缺陷数量的增量；选择增量最大的步进位置所对应的判据值为最终使用的去重判据值；
步骤三：根据最终去重判据值进行零件缺陷去重：若两个缺陷的三维坐标差值绝对值均小于判据，则认为同一缺陷。
2.根据权利要求1所述的航空发动机转动件无损检测数据的去重方法，其特征在于：所述步骤s101具体为：
根据零件的外形尺寸设计图，选取零件内部或外部的一点作为零件定位坐标基准点，并将三维空间内以坐标基准点为零点的线性无关的三个方向设为X、Y、Z方向，选取两个方向所构成的平面作为基准面。
3.根据权利要求2所述的航空发动机转动件无损检测数据的去重方法，其特征在于：以零件轴线为Z轴，以X、Y所构成的平面作为基准面。
4.根据权利要求2所述的航空发动机转动件无损检测数据的去重方法，其特征在于：零件的检测定位中心线与基准面过基准点所作的垂线重合。
5.根据权利要求1所述的航空发动机转动件无损检测数据的去重方法，其特征在于：所述去重判据起点值、去重判据终点值、步长为经验值。
6.根据权利要求1所述的航空发动机转动件无损检测数据的去重方法，其特征在于：还包括先对零件检测缺陷数据集预处理的步骤，具体如下：
对零件检测缺陷数据集中缺失数据进行填充和多余字符进行删除的操作。
7.根据权利要求6所述的航空发动机转动件无损检测数据的去重方法，其特征在于：所述缺失数据填充操作为：以前位最临近已填充数据进行填充。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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