[发明专利]一种基于波速修正的增材制造激光超声检测数据处理方法

说明书

本发明涉及一种基于波速修正的增材制造激光超声检测数据处理方法。该方法能够有效抑制增材制造过程中的温度、振动、电磁干扰等因素对检测结果准确性的影响。该方法的主要步骤包括【1】对超声波信号进行归一化、去趋势项、滤波预处理；【2】超声波信号的波速修正；【3】特征增强与数据成像；【4】缺陷识别与反馈处理。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种基于波速修正的增材制造激光超声检测数据处理方法。

背景技术

增材制造技术目前在航空、航天、医疗、工程机械等领域已经开展了一定的应用，并且具有广阔的应用前景和商业化价值。然而，增材制件不可避免的存在气孔、夹杂、未熔合等内部缺陷，制约着增材制件的广泛工程化应用，因此亟需开发有效的增材制件无损检测技术。

增材制件可实现复杂结构的一体化成形，能够制造出具有复杂表面形状和内部结构的大尺寸、高密度制件，给传统无损检测检测技术(超声、射线、涡流、渗透等)带来了严重的挑战。近年来，增材制造过程在线检测技术得到了一定的发展，通过对新成形层的逐层检测来完成制件整体内部缺陷的检测，能够有效避免制件完成后复杂结构带来的检测难题。

激光超声检测技术作为一种非接触检测手段，已经被引入到增材制造过程在线检测中，并且具有较高的检测分辨率。然而增材制造过程中，制件处于热态并且具有明显的温度梯度，且检测过程中存在振动和电磁干扰，严重影响制件内部缺陷的识别和检测结果的准确性。因此需要研究针对性的数据处理方法，提高激光超声波信号的信噪比，从而提高缺陷识别的准确性。

(1)专利号CN 106475558 A——《使用原位激光超声测试的自适应增材制造过程》公开了一种利用激光超声对增材制造沉积层进行检测并根据检测结果来改善沉积层质量的自适应增材制造过程。该增材制造过程在完成某层沉积层厚，执行激光超声检测过程并确定残余应力，如果残余应力小于阈值则进行下一层沉积；如果大于阈值，则执行残余应力减少过程并对后续层的工艺参数进行调整。

该过程能够对增材制造过程中的残余应力检测、抑制和控制，能够提高增材制件的质量。但其对增材制造过程中激光超声检测数据的处理方法提及较少，更未考虑增材制造过程中干扰因素对激光超声波信号的干扰，难以对制件内部缺陷进行准确定位。

(2)专利号CN 106018288 A——《激光超声在线无损检测增材制造零件的方法》公开了一种利用激光激励超声表面波幅度的变化，检测增材制造过程产生的冶金缺陷的方法。通过将检测装置安装在增材制造设备的高能束发生装置上，实现了增材制造过程中对零件缺陷的同步检测，提高了增材制造零件的可靠性。

该方法能够及时检测出增材制造过程中的缺陷，避免了零件制造完成后因复杂结构带来的检测盲区，具有极强的实用性和推广价值。但该方法仅给出了通用的超声数据处理方法，未考虑增材制造过程中制件温度、表面粗糙度、环境振动等干扰因素对激光超声检测信号的影响。尤其是制件温度，会影响超声波在制件中的传播波速，从而影响缺陷定位的准确性。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种基于波速修正的增材制造激光超声检测数据处理方法，该方法能够有效抑制增材制造过程中的温度、振动、电磁干扰等因素对检测结果准确性的影响。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种基于波速修正的增材制造激光超声检测数据处理方法，包括以下步骤：

【1】对超声波信号进行归一化、去趋势项、滤波预处理；

【2】超声波信号的波速修正；

【2.1】离线环境标定超声波信号的“温度-波速”曲线；

【2.2】实时采集检测点温度数据；

【2.3】将每一个检测点的A扫信号通过所述“温度-波速”曲线转化成“距离-幅值”表示；