金属材料超声探伤缺陷分类辅助系统的研究

　　1　引　　言

　　金属材料在锻造、焊接等过程中,会形成各种内部缺陷,它们的存在和扩大会导致设备使用寿命缩短、安全可靠性降低。超声检测在探伤缺陷时因各种原因,定性(分类)比较困难,判断准确率受人为影响较大。基于虚拟仪器制造技术的原理,采用美国NI公司推出的软件开发平台LabVIEW,研制了一种集数据采集、降噪和缺陷分类等功能于一体的、具有良好的人机交互　　能力的探伤仪器——金属材料超声探伤缺陷分类辅助系统[1](The aid classification system for metalmaterial flaws in ultrasonic testing,简称flaws aidclassification system,FACS)。

　　FACS系统采用小波变换、小波包变换和动态包络等方法对超声回波信号进行降噪和特征提取,采用多种神经网络对缺陷进行分类。当测试人员对缺陷工件进行检测时,只要打开该仪器(运行程序),输入相关的条件和参数,根据测试流程,用鼠标按下操作软面板各处理功能的控制按钮,就能轻松得到探伤结果。因此现场的检测人员不必知道艰深的理论知识及算法实现的过程,也不需要具备工件的加工工艺、缺陷特征信息等丰富的专家经验,只需按照说明对有关信号进行处理,就可以较快地得到对缺陷的分类和识别的打印报表,为时间紧迫的工业现场提供及时的现场分析测试,提高了缺陷检测效率。

　　2　FACS系统的构成

　　FACS系统由硬件和软件两部分构成:硬件部分由最高采样频率为40MHz的采样板卡IK濐43SPD和一台台式计算机组成;软件部分就是所开发的缺陷信号处理系统的FACS-I型金属材料缺陷分类系统。软件是该系统的核心部分,硬件系统可以根据实际情况灵活组建,如采用笔记本或便携式工业PC机来代替台式机,也可由网络获取缺陷的原始数据,甚至可以把所开发的FACS系统放在网络上供他人使用,并授予一定的权限。这一点也正是虚拟仪器制造技术所产出的产品不同于以往的仪器产品的显著之处。

　　3　FACS-I系统的主要功能模块

　　按照系统组成及功能顺序来划分,FACS系统分类识别系统共有6个主要部分:缺陷数据、缺陷降噪、缺陷数据样本库、缺陷特征提取、缺陷包络提取和缺陷分类。图1为FACS软件系统的结构框图,这6个模块又分别由若干子功能模块组成。

　　4　FACS系统的主要功能

　　FACS系统是通过操作软面板上的粉红色矩形弹性按钮来启动对应的功能模块,用有明确标签“下一步”或“结束”的长方形按钮控件来结束各测试功能。

　　FACS系统软面板界面如图2所示。软件程序调用DAQ卡直接采集数据或提取已保存在计算机上的缺陷数据,经图形化的软面板实现对信号的处理。