焊縫典型缺陷的超聲TOFD-D掃成像技術(shù)研究.pdf

1、焊縫結(jié)構(gòu)是重要的金屬連接部件，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)中。但由于受到焊接工藝本身的限制，焊縫中可能產(chǎn)生各類缺陷。為了保障焊接結(jié)構(gòu)的安全，必須對焊縫進行無損檢測。超聲衍射時差法(TOFD，Time of Flight Diffraction)，是一種常用的焊縫缺陷檢測手段，該方法檢測速度快、成本低且對人體無危害，可現(xiàn)場對缺陷作定性、定量的評價。
　　本文針對焊縫典型缺陷的超聲TOFD-D掃描圖像特征及其自動識別技術(shù)開展研究工作，首先對超聲

2、TOFD檢測過程進行了計算仿真，根據(jù)仿真結(jié)果分析了超聲TOFD檢測的超聲波傳播機理及缺陷形態(tài)對檢測結(jié)果的影響；制備大量含自然缺陷的對接焊縫試樣并對其進行超聲TOFD-D掃描成像，深入分析了各類焊縫典型缺陷D掃描成像圖的特征；最后，根據(jù)分析得到的焊縫典型缺陷成像圖的特征設(shè)計了缺陷自動識別分類網(wǎng)絡(luò)，并通過改變試驗參數(shù)獲得大量訓練和識別樣本對分類網(wǎng)絡(luò)進行訓練。具體研究內(nèi)容如下：
　　第一，本文采用有限元法對鋼板對接焊縫的超聲TOFD檢測

3、過程進行了仿真模擬。模擬了焊縫中存在的各種形態(tài)的圓孔、開口槽、深埋槽缺陷，并分析了各類缺陷類型、深度、尺寸、面型缺陷取向?qū)z測信號幅度的影響。仿真結(jié)果表明：有限元仿真能很好地模擬體積型、面型缺陷的衍射波形成機理；通過對比仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)，缺陷衍射波幅度分布特征與缺陷的形態(tài)具有一定的對應(yīng)關(guān)系。
　　第二，對含各類典型缺陷的鋼板焊縫進行超聲TOFD-D掃成像，并分析了各類缺陷的成像圖特征。通過對比分析圖像特征發(fā)現(xiàn)，焊縫典型缺陷的D掃描圖像

4、大多為拋物線型、直線型條紋狀，可用于區(qū)分缺陷類型的重要圖像特征主要為拋物線的開口方向、形狀的連續(xù)性、端部的平滑程度。
　　最后，基于Faster R-CNN算法設(shè)計對超聲TOFD-D掃圖像的缺陷進行自動識別與分類，獲得了較高的自動識別率。針對超聲TOFD-D掃描成像的特點，對Faster R-CNN算法進行了優(yōu)化配置。在對網(wǎng)絡(luò)進行訓練時采用了數(shù)據(jù)擴充方法，擴充了訓練集、避免欠擬合，增強了識別系統(tǒng)的抗噪聲能力和魯棒性。通過識別試驗，