[发明专利]一种基于激光超声成像的粗糙部件缺陷尺寸精确测量方法

权利要求书

1.一种基于激光超声成像的粗糙部件缺陷尺寸精确测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.激光超声系统的激励激光器光斑与接收器光斑以固定的间距L，按照扫描步进d、扫描点数M×N，对样品表面进行二维扫描，获得M×N组超声表面波时域信号；

S2.从M×N组信号中，提取一组自样品无缺陷区域扫描的表面波时域信号A₀(t)作为基准信号，获取该表面波时域信号A₀(t)最大幅值所对应的时刻t0；

S3.以t0为基准时刻，提取出所有M×N组信号在t0时刻的波幅强度，构建M×N的幅值矩阵，并绘制为二维彩色图像；

S4.从二维彩色图像中识别出含缺陷区域的影像图，并设置缺陷评定框范围为M_f×N_f；

S5.按顺序调取评定框范围内的所有时域信号A(t),并结合基准信号A₀(t)，按公式(1)作互相关运算，

根据公式(1)计算评定框内每个扫描点的互相关函数Xcor(n)的最大值X及其对应的时间平移τ，并分别记录为两个大小为M_f×N_f的矩阵；

S6.将评定框范围内的所有时域信号A(t)分别与基准信号A₀(t)按照公式(2)作最大幅值绝对值比较，

获得幅值差值Δ并记录成大小为M_f×N_f的矩阵；

S7.将互相关函数最大值X、时间平移τ和幅值差值Δ作为是否为缺陷扫描点的特征量，分别设定阈值X_dec、阈值τ_dec和阈值Δ_dec，依次对评定框内每个扫描点进行评价：当满足XX_dec、ττ_dec和ΔΔ_dec这三个条件中的任意一个时，则判定该扫描点为缺陷位置点，并记录为0，否则记录为1，将评定框范围扫描点描述为一个M_f×N_f的二值化矩阵；

S8.对二值化矩阵中存在的异常点进行剔除，剔除方法为：对矩阵中数值为1的元素进行逐一判定，当该元素的周围8个点均为0值时，则将该元素数值设置为0，该元素对应的扫描点为异常点；剔除之后的二值化矩阵中元素值为0的区域即为缺陷区域；

S9.统计二值矩阵中所有0元素的数量Q，并结合扫描步进d，得到缺陷面积S＝Q×d²，分别统计二值矩阵两个维度上的0元素数量M_x和N_y，得到缺陷区域的长度l和宽度b，其中l＝M_x×d，b＝N_y×d。

2.如权利要求1所述的粗糙部件缺陷尺寸精确测量方法，其特征在于，在S1中，扫描步进d不超过目标检测精度的二分之一。

3.如权利要求1所述的粗糙部件缺陷尺寸精确测量方法，其特征在于，在S1中，间距L的取值范围为1～2mm。

4.如权利要求1所述的粗糙部件缺陷尺寸精确测量方法，其特征在于，在S2中，表面波信号A₀(t)的最大幅值取其绝对值。

5.如权利要求1所述的粗糙部件缺陷尺寸精确测量方法，其特征在于，在S4中，识别出含缺陷区域影像图的方法为：与无缺陷区域的颜色进行对比，具有明显颜色差异的即为缺陷区域。

6.如权利要求1所述的粗糙部件缺陷尺寸精确测量方法，其特征在于，在S4中，缺陷评定框完全覆盖缺陷区域。

7.如权利要求1所述的粗糙部件缺陷尺寸精确测量方法，其特征在于，在S7中，阈值X_dec的设定方法为：选择无缺陷区域的一组表面波时域信号，以A₀(t)为基准信号，计算出一组互相关系数，以该互相关系数的平均值作为X_dec。