四通道水浸式超声C扫描检测软件研制

2012-12-04杨党纲史亦韦李硕宁王东升

真空与低温 2012年1期

杨党纲，史亦韦，王铮，李硕宁，王东升

(北京航空材料研究院，北京10095)

1 引言

随着航空、航天制造技术的飞速发展，复杂精密构件的应用越来越广泛。超声检测作为五大常规无损检测技术之一，为多种复杂精密铸件的质量检测提供了可靠的检测结果［1］。在复杂精密构件或大厚度工件水浸式超声C扫描检测中，常常需要采用分区聚焦技术，针对不同厚度范围的检测区域采用相应的参数进行扫描检测。

为了满足生产检测需要，作者研制了四通道水浸式超声C扫描检测系统，设计了专用的四探头夹具，探伤仪采用GEIT的USIP－40，可同时支持四通道的超声C扫描检测及4个门内的信号输出。

四通道水浸式超声C扫描系统由硬件和软件两部分构成。四通道水浸超声C扫描系统的硬件结构见图1所示，硬件结构主要分为:计算机、探伤仪、数据采集、运动控制和电机驱动。计算机用于总控制，实现运动控制、数据采集、数据处理和成像等工作。运动控制卡与计算之间采用RJ45接头的网线连接，实现通讯和数据传输。外触发信号是由运动控制卡根据电机编码器的位置反馈输出CMP信号进行同步，使得采集数据和实际位置相对应。

2 软件研制

研制的四通道水浸式超声C扫描检测软件CScanPro，如图1所示。该软件实现了工件超声C扫描检测的分区聚焦和四通道检测技术，主要完成了工件的四通道超声C扫描平面检测，实现了四通道超声信号数据采集、运动控制、数据处理、成像处理、缺陷统计等操作，四个通道互相独立，可具有不同的水距，分别设置不同检测参数，相互独立，通道间无干扰［2，3］，也可应用于非聚焦四通道超声C扫描检测，提高了检测效率。

软件开发环境采用Microsoft公司的Visual Studio.Net 2008完成，开发平台为Windows XP SP3，采用了多线程、GDI+、.Net Framework 3.0、界面包等技术。多线程技术是指一个进程内的所有线程使用同一个地址空间，而这些线程的执行由系统调度程序控制，调度程序决定哪个线程可执行以及什么时候执行线程。线程有优先级别，优先权较低的线程必须等到优先权较高的线程执行完后再执行。在多处理器的机器上，调度程序可将多个线程放到不同的处理器上去运行，这样可使处理器任务平衡，并提高系统的运行效率［4］。

软件模块结构如图2所示，包含数据采集，运动控制，成像处理三大模块。

图2 CScanPro软件系统模块

数据采集模块负责将探伤仪4个门内的信号采集到计算机，并进行转换处理。探伤仪4个门内的信号为0～10 V的电压信号。数据采集模块根据运动控制模块发出的CMP同步信号进行数据采集，一次外部触发，同时采集4个通道的超声信号电压。

运动控制模块负责将软件系统设置的扫描模式、扫描参数等信息和参数转换为运动控制代码，在软件系统进行启动检测时控制机械扫描器按照指定的方式和参数进行运动，并为数据采集模块提供同步信号。

成像处理模块负责将采集来的数据根据扫描模式、扫描参数等进行成像，生成超声C扫描检测图像，用于缺陷统计、定位等操作。由于四通道探头成一字线性排列，与扫描方向平行，所以4个通道的超声C扫描图像存在一定的系统位移，在图像显示和定位时需要进行平移修正。成像数据的传输和处理是成像的基础，采用了矩阵存储方式。对于平面扫描模式，数据采集存储时应考虑运动控制模式、开始位置和运动参数等的影响，数据关系如图3所示。成像处理模块内置了12种固定调色板和一个用户自定义调色板，可随时切换，满足用户不同需求。

图3 平面扫描数据存储示意

CScanPro软件主界面如图4所示，主要分为四个视图和3个可任意停靠的窗口。视图主要用于显示C扫描图像、色标、缺陷统计、对比图像、直方图等，输出窗口用于输出提示信息。扫描参数窗口显示设置的扫描参数，仪器参数窗口显示探伤仪和探头的参数等，便于扫描中进行观察。

3 检测结果

进行四通道扫描需要选中“4通道”选项，采用四通道探头夹具及探伤仪，并在探伤仪上设置好4个通道的模拟输出。四通道探头夹具为专用夹具，确保探头夹具上的编号、探头编号、探伤仪通道号一一对应正确。工件表面、探头表面应无气泡，调节好探伤仪参数，设置好门的位置和高度。在CScanPro软件的平面扫描模式中，设置扫描方向和步进方向，再根据具体数据设置好采样间距、步进长度、步进间距等，如图5所示。设置好参数后就可以用手动控制来调节探头位置，设置探伤仪参数，然后进行自动扫描检测［5］。

扫描过程中可以用空格键实现暂停功能，暂停后可以选择继续或者提前结束扫描。扫描结束后应尽快存储数据。超声C扫描图像支持放缩显示，同时还提供了局部放大器插件用于观察图像细节。研制的四通道水浸式超声C扫描检测软件CScanPro，具有一次扫描4个通道同时成像的分区聚焦检测功能，也可应用于非聚焦四通道超声C扫描检测，提高了检测效率。CScanPro软件还具有多幅检测结果图像按照模板拼接功能，可将4个通道成像视图中特定关注区域的图像按照定义的模板进行剪辑合成出一幅图像，便于观察和分析。用户可根据自己需要对模板进行定制，剪辑合成时，模板内非有效区域的图像将被屏蔽，不参与合成。