CN111537609A - 超声相控阵微空化微流控检测系统 - Google Patents

超声相控阵微空化微流控检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了超声相控阵微空化微流控检测系统，属于无损检测技术领域，本发明可以实现通过先对工件进行外观采集，获取其形状后进行图像处理，然后经过数据计算处理后生成最佳的检测轨迹，对于隐藏点通过预先布设合适的超声波反射板，根据布设方向和位置调整对隐藏点检测的最佳检测位置和角度，然后由超声相控阵检测模块对工件按照生成的轨迹和对隐藏点的定位，保证全方位完全彻底的对工件表面进行无损检测，并且实时调整探头角度使得超声波的发射方向始终与工件表面保持垂直，实现高精度的无损检测，尤其适用于不规则形状具有隐藏区域的工件，具有极大的市场推广价值。

Description

超声相控阵微空化微流控检测系统
技术领域
本发明涉及无损检测技术领域，更具体地说，涉及超声相控阵微空化微流控检测系统。
背景技术
超声相控阵技术的基本思想来自于雷达电磁波相控阵技术。相控阵雷达是由许多辐射单元排成阵列组成，通过控制阵列天线中各单元的幅度和相位，调整电磁波的辐射方向，在一定空间范围内合成灵活快速的聚焦扫描的雷达波束。超声相控阵换能器由多个独立的压电晶片组成阵列，按一定的规则和时序用电子系统控制激发各个晶片单元，来调节控制焦点的位置和聚焦的方向。
超声相控阵技术已有近20多年的发展历史。初期主要应用于医疗领域,医学超声成像中用相控阵换能器快速移动声束对被检器官成像；大功率超声利用其可控聚焦特性局部升温热疗治癌,使目标组织升温并减少非目标组织的功率吸收。最初,系统的复杂性、固体中波动传播的复杂性及成本费用高等原因使其在工业无损检测中的应用受限。然而随着电子技术和计算机技术的快速发展,超声相控阵技术逐渐应用于工业无损检测,特别是在核工业及航空工业等领域。如核电站主泵隔热板的检测；核废料罐电子束环焊缝的全自动检测及薄铝板摩擦焊缝热疲劳裂纹的检测。由于数字电子和DSP技术的发展，使得精确延时越来越方便，因此近几年,超声相控阵技术发展的尤为迅速。
但是现有的超声相控阵检测系统在对不规则形状的工件进行检测时，由于发射角的关系，难以有效针对工件的各个区域尤其是隐藏区域或者是死角区域，造成工件的检测不够彻底，容易出现裂缝检测遗漏。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供超声相控阵微空化微流控检测系统，它可以实现通过先对工件进行外观采集，获取其形状后进行图像处理，然后经过数据计算处理后生成最佳的检测轨迹，对于隐藏点通过预先布设合适的超声波反射板，根据布设方向和位置调整对隐藏点检测的最佳检测位置和角度，然后由超声相控阵检测模块对工件按照生成的轨迹和对隐藏点的定位，保证全方位完全彻底的对工件表面进行无损检测，并且实时调整探头角度使得超声波的发射方向始终与工件表面保持垂直，实现高精度的无损检测，尤其适用于不规则形状具有隐藏区域的工件，具有极大的市场推广价值。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
超声相控阵微空化微流控检测系统，包括本地检测系统，所述本地检测系统包括外观采集模块、图像处理模块、检测定位模块、轨迹生成模块、工件放置模块、超声相控阵检测模块和中心控制模块，所述本地检测系统连接有电源系统，所述检测定位模块包括表面检测单元和隐藏检测单元，所述隐藏检测单元包括若干超声波反射板，所述超声相控阵检测模块包括主控板，且主控板与中心控制模块连接，所述主控板通过内部总线连接有八块超声触发/接收板，八块所述超声触发/接收板连接有主板，所述主板连接有超声相控阵64阵元探头。
进一步的，所述中心控制模块连接有数据传输模块，所述数据传输模块连接有云服务器，方便在云端对数据进行处理计算和备份保存，也方便技术人员进行远程控制，提高工件无损检测的自动化和智能化程度。
进一步的，所述云服务器连接有无线通信模块，所述无线通信模块连接有用户移动设备，方便用户通过用户移动设备访问云服务器，进行检测结果查询，十分方便快捷。
进一步的，所述外观采集模块包括不少于6个的高清摄像头，至少要对应工件的六个方向进行观测，保证完整的获取到工件的外观。
进一步的，所述图像处理模块包括图像增强单元、滤波处理单元、灰度转化单元、特征提取单元和图像分割单元，在经过图像处理后方便获取到最佳检测轨迹和最佳检测角度，并且提前找出无法直接检测的隐藏点。
进一步的，所述工件放置模块包括一个盛满水的水箱，且水箱采用透明材料制成并悬空放置，方便超声相控阵检测模块可以全方位的进行检测，且提高检测精度减少干扰。
进一步的，所述超声触发板和超声接收板之间还连接有宽带高压放大板，所述超声触发/接收板和宽带高压放大板均为8通道的数据板，且一个通道与超声相控阵64阵元探头的一个阵元对应，用于对正弦波及任意波形的触发信号进行放大。
进一步的，所述轨迹生成模块包括检测轨迹单元、隐藏点布设单元和轨迹驱动单元，检测轨迹单元是生成连续的检测轨迹，隐藏点布设单元用来在检测前在隐藏点上提前布设超声波反射板，轨迹驱动单元用来驱动超声相控阵检测模块进行无损检测。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以实现通过先对工件进行外观采集，获取其形状后进行图像处理，然后经过数据计算处理后生成最佳的检测轨迹，对于隐藏点通过预先布设合适的超声波反射板(31)，根据布设方向和位置调整对隐藏点检测的最佳检测位置和角度，然后由超声相控阵检测模块(6)对工件按照生成的轨迹和对隐藏点的定位，保证全方位完全彻底的对工件表面进行无损检测，并且实时调整探头角度使得超声波的发射方向始终与工件表面保持垂直，实现高精度的无损检测，尤其适用于不规则形状具有隐藏区域的工件，具有极大的市场推广价值。
(2)中心控制模块连接有数据传输模块，数据传输模块连接有云服务器，方便在云端对数据进行处理计算和备份保存，也方便技术人员进行远程控制，提高工件无损检测的自动化和智能化程度。
(3)云服务器连接有无线通信模块，无线通信模块连接有用户移动设备，方便用户通过用户移动设备访问云服务器，进行检测结果查询，十分方便快捷。
(4)外观采集模块包括不少于6个的高清摄像头，至少要对应工件的六个方向进行观测，保证完整的获取到工件的外观。
(5)图像处理模块包括图像增强单元、滤波处理单元、灰度转化单元、特征提取单元和图像分割单元，在经过图像处理后方便获取到最佳检测轨迹和最佳检测角度，并且提前找出无法直接检测的隐藏点。
(6)工件放置模块包括一个盛满水的水箱，且水箱采用透明材料制成并悬空放置，方便超声相控阵检测模块可以全方位的进行检测，且提高检测精度减少干扰。
(7)超声触发板和超声接收板之间还连接有宽带高压放大板，超声触发/接收板和宽带高压放大板均为8通道的数据板，且一个通道与超声相控阵64阵元探头的一个阵元对应，用于对正弦波及任意波形的触发信号进行放大。
(8)轨迹生成模块包括检测轨迹单元、隐藏点布设单元和轨迹驱动单元，检测轨迹单元是生成连续的检测轨迹，隐藏点布设单元用来在检测前在隐藏点上提前布设超声波反射板，轨迹驱动单元用来驱动超声相控阵检测模块进行无损检测。
附图说明
图1为本发明的系统原理图；
图2为本发明本地检测系统的模块原理图；
图3为本发明超声波反射板的结构示意图。
图中标号说明：
1外观采集模块、2图像处理模块、3检测定位模块、31超声波反射板、4轨迹生成模块、5工件放置模块、6超声相控阵检测模块、7中心控制模块、8云服务器、9用户移动设备。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1-3，超声相控阵微空化微流控检测系统，包括本地检测系统，本地检测系统包括外观采集模块1、图像处理模块2、检测定位模块3、轨迹生成模块4、工件放置模块5、超声相控阵检测模块6和中心控制模块7，外观采集模块1包括不少于6个的高清摄像头，至少要对应工件的六个方向进行观测，保证完整的获取到工件的外观，图像处理模块2包括图像增强单元、滤波处理单元、灰度转化单元、特征提取单元和图像分割单元，在经过图像处理后方便获取到最佳检测轨迹和最佳检测角度，并且提前找出无法直接检测的隐藏点，工件放置模块5包括一个盛满水的水箱，且水箱采用透明材料制成并悬空放置，方便超声相控阵检测模块6可以全方位的进行检测，且提高检测精度减少干扰，轨迹生成模块4包括检测轨迹单元、隐藏点布设单元和轨迹驱动单元，检测轨迹单元是生成连续的检测轨迹，隐藏点布设单元用来在检测前在隐藏点上提前布设超声波反射板31，轨迹驱动单元用来驱动超声相控阵检测模块6进行无损检测，本地检测系统连接有电源系统，检测定位模块3包括表面检测单元和隐藏检测单元，隐藏检测单元包括若干超声波反射板31。
超声相控阵检测模块6包括主控板，且主控板与中心控制模块7连接，主控板通过内部总线连接有八块超声触发/接收板，八块超声触发/接收板连接有主板，主板连接有超声相控阵64阵元探头，超声触发板和超声接收板之间还连接有宽带高压放大板，超声触发/接收板和宽带高压放大板均为8通道的数据板，且一个通道与超声相控阵64阵元探头的一个阵元对应，用于对正弦波及任意波形的触发信号进行放大。
中心控制模块7连接有数据传输模块，数据传输模块连接有云服务器8，方便在云端对数据进行处理计算和备份保存，也方便技术人员进行远程控制，提高工件无损检测的自动化和智能化程度，云服务器8连接有无线通信模块，无线通信模块连接有用户移动设备9，方便用户通过用户移动设备9访问云服务器8，进行检测结果查询，十分方便快捷。
本发明可以实现通过先对工件进行外观采集，获取其形状后进行图像处理，然后经过数据计算处理后生成最佳的检测轨迹，对于隐藏点通过预先布设合适的超声波反射板31，根据布设方向和位置调整对隐藏点检测的最佳检测位置和角度，然后由超声相控阵检测模块6对工件按照生成的轨迹和对隐藏点的定位，保证全方位完全彻底的对工件表面进行无损检测，并且实时调整探头角度使得超声波的发射方向始终与工件表面保持垂直，实现高精度的无损检测，尤其适用于不规则形状具有隐藏区域的工件，具有极大的市场推广价值。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.超声相控阵微空化微流控检测系统，包括本地检测系统，其特征在于：所述本地检测系统包括外观采集模块(1)、图像处理模块(2)、检测定位模块(3)、轨迹生成模块(4)、工件放置模块(5)、超声相控阵检测模块(6)和中心控制模块(7)，所述本地检测系统连接有电源系统，所述检测定位模块(3)包括表面检测单元和隐藏检测单元，所述隐藏检测单元包括若干超声波反射板(31)，所述超声相控阵检测模块(6)包括角度调节单元和超声检测单元，所述超声检测单元包括主控板，且主控板与中心控制模块(7)连接，所述主控板通过内部总线连接有八块超声触发/接收板，八块所述超声触发/接收板连接有主板，所述主板连接有超声相控阵64阵元探头。
2.根据权利要求1所述的超声相控阵微空化微流控检测系统，其特征在于：所述中心控制模块(7)连接有数据传输模块，所述数据传输模块连接有云服务器(8)。
3.根据权利要求2所述的超声相控阵微空化微流控检测系统，其特征在于：所述云服务器(8)连接有无线通信模块，所述无线通信模块连接有用户移动设备(9)。
4.根据权利要求1所述的超声相控阵微空化微流控检测系统，其特征在于：所述外观采集模块(1)包括不少于6个的高清摄像头。
5.根据权利要求1所述的超声相控阵微空化微流控检测系统，其特征在于：所述图像处理模块(2)包括图像增强单元、滤波处理单元、灰度转化单元、特征提取单元和图像分割单元。
6.根据权利要求1所述的超声相控阵微空化微流控检测系统，其特征在于：所述工件放置模块(5)包括一个盛满水的水箱，且水箱采用透明材料制成并悬空放置。
7.根据权利要求1所述的超声相控阵微空化微流控检测系统，其特征在于：所述超声触发板和超声接收板之间还连接有宽带高压放大板，所述超声触发/接收板和宽带高压放大板均为8通道的数据板，且一个通道与超声相控阵64阵元探头的一个阵元对应。
8.根据权利要求1所述的超声相控阵微空化微流控检测系统，其特征在于：所述轨迹生成模块(4)包括检测轨迹单元、隐藏点布设单元和轨迹驱动单元。
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