專利名稱：用于檢查具有復(fù)雜幾何形狀的部件的多頻率圖像處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種禾,渦流檢查部件的方法，更尤其涉及一種利用渦流M利用圖像處理檢査部件的方法。
背景技術(shù)：
渦流檢查是一種檢查燃?xì)鉁u輪機(jī)部件表面的間斷，紋的常用技術(shù)。渦流技7^于電磁感應(yīng)的原理，其中渦流在被檢査的材料內(nèi)被感應(yīng)。渦流通過(guò)交變 磁場(chǎng)在試樣中被感應(yīng)，所述交變磁場(chǎng)是在探針移動(dòng)到被測(cè)試部件附近時(shí)，在渦 流探針的線圈內(nèi)產(chǎn)生的。在試樣的表面上或在試樣的表面附近存在的間斷或裂 紋導(dǎo)致渦流流動(dòng)的變化。變化的渦流產(chǎn)生次級(jí)場(chǎng)，所述次級(jí)場(chǎng)被渦流探針線圈 或通過(guò)渦流探針內(nèi)的傳感器線圈接收，渦流探針將變化的次級(jí)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為電信 號(hào)，所述電信號(hào)被記錄在帶狀記錄紙上。隨后，渦流機(jī)操作者通M測(cè)并讀取 記錄在帶狀記錄紙上的信號(hào)探測(cè)并測(cè)量裂紋大小。如果電信號(hào)超過(guò)設(shè)定的電壓 極限則意 檢查到了裂紋或缺陷。當(dāng)待檢查的部件具有簡(jiǎn)單幾何形狀時(shí)，例如孔、平板等等，目前的渦流 檢查方法具有令人滿意的實(shí)施效果。但是，當(dāng)待檢查的部件具有復(fù)雜的幾何形狀，(ra^KH^ &f 、扇形盤(pán)、高壓壓縮機(jī)盤(pán)的燕尾槽、齒縱等等，例如邊緣和凸起、凹下和平面區(qū)域的過(guò)渡等，這些部件的復(fù)雜的幾何形狀對(duì)渦 流信號(hào)產(chǎn)生影響，其使得缺陷和幾何效果之間進(jìn)行的辨別變得困難。這種復(fù)雜幾何特征可以產(chǎn)生比所關(guān)注的特定裂紋或缺陷更大的渦流信號(hào)。 這樣就很難區(qū)分例如來(lái)自裂紋或接縫的幾何邊緣信號(hào)，尤其當(dāng)使用用于接收或 拒絕部件的信號(hào)振幅基準(zhǔn)時(shí)。解決這個(gè)問(wèn)題的一種嘗試在美國(guó)專利5,345,514中有描述，其從部件內(nèi)相同的、重復(fù)的幾何形狀中構(gòu)建實(shí)時(shí)圖像。在收集了幾個(gè)這樣的圖像后，啟動(dòng)減法 過(guò)程，從接近的特征中減去圖像。這樣就減少了與接近特征共有的支配邊緣信 號(hào)，但是，由于在單一部件中特征之間的幾何變化而無(wú)法消除它們。如果只檢 查一^tr征，所述方法則無(wú)法實(shí)施，因?yàn)闆](méi)有重復(fù)的圖像進(jìn)行減法運(yùn)算。常規(guī)地，單個(gè)探針渦流檢查器已經(jīng)在眾多濾波技術(shù)中得到運(yùn)用，其可識(shí)別 相關(guān)和非相關(guān)信號(hào)，或從不同的頻率光譜部分濾波信號(hào)。然而，在減少或消除 邊緣禾唭它幾何^t信號(hào)中，這些技術(shù)中沒(méi)有一種取得令人滿意的效果。所需要的是一種渦流檢查方法，所述方法可以識(shí)別與幾何形狀相關(guān)的有意 義的信號(hào)，且可刪除或區(qū)分偽信號(hào)，所述偽信號(hào)代表有關(guān)待檢查部件的完整性 的裂紋和其它重要信息。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明的示例性實(shí)施例，公開(kāi)了一種檢查部件的方法。所述方法包括 提供具有非平面表面的部件，設(shè)置渦流設(shè)備，對(duì)于部件的表面獲取處于兩個(gè)不 同相位的多頻率數(shù)據(jù)，利用該多頻率數(shù)據(jù)形成原始的表面檢查圖像，通過(guò)相位 分析增強(qiáng)原始檢査圖像，以及利用時(shí)空濾波器再加工增強(qiáng)的圖像。依照本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，用于檢查部件的方法包括提供具有 邊緣的部件，設(shè)置渦流設(shè)備，利用渦流探針對(duì)處于至少兩個(gè)相位的待檢查的部 件獲取至少兩個(gè)不同頻率的相位數(shù)據(jù)，將第一相位數(shù)據(jù)組合成具有多^H象素的 第一單一多頻率相位圖像，將第二相位數(shù)據(jù)組合成具有多個(gè)像素的第二單一多 頻率相位圖像，將第一和第二多頻率相位圖像的每一個(gè)進(jìn)行預(yù)處理，在每個(gè)預(yù) 處理的相位圖像上執(zhí)行時(shí)空相關(guān)性以產(chǎn)生相關(guān)性特征，在每個(gè)預(yù)處理的相位圖 像的相關(guān)性特征上執(zhí)行閾值處理操作以產(chǎn)生二進(jìn)制第一相位圖像和二進(jìn)制第二 相位圖像，以及將產(chǎn)生的二進(jìn)制圖像組合以生成單一圖像。本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例允許對(duì)具有復(fù)雜幾何形狀、包括邊緣的部件進(jìn)行檢查，而無(wú)需從相關(guān)指示中折衷處理(compromising)渦流信號(hào)。與其它檢查 方法相比，其也可以最小化獲取、處理數(shù)據(jù)所需的時(shí)間量，并適當(dāng)?shù)卦u(píng)價(jià)促使 檢查靈敏度充分5爐的指示。本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例M過(guò)減少或消除渦流信號(hào)中那些可掩蔽或 隱藏缺陷檢測(cè)等不希望出現(xiàn)的方面而提供M的檢查靈敏度。特別的優(yōu)點(diǎn)是其 改進(jìn)的能力，以檢查直到并包括其邊緣的關(guān)鍵部件特征，其在裂紋易發(fā)生的應(yīng) 力集中位置處是眾人皆知的(notorious)，但是其也代表了是掩蔽缺陷的信號(hào)方 面的最可能的區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明方法的示例性實(shí)施例的方法消除了對(duì)用于抑制由于部件的幾何 特征、邊緣信號(hào)以及任何其它的檢查相關(guān)的噪聲產(chǎn)生的不希望有的信號(hào)的任何參考圖像的需要。這改善了檢查的速度和可靠性，并使得檢查過(guò)程也適用于下 列情形，其中用于檢查的參考樣本是不可獲得的。它進(jìn)一步消除了與檢查特征 和附近的參照特征之間的固有變化有關(guān)的錯(cuò)誤。本發(fā)明的示例性實(shí)施例可以在基于PC的工作站或類似的基于微處理器的 平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，且相關(guān)的渦流檢查可以在實(shí)時(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行并被處理。增強(qiáng)的缺陷特征會(huì),使90/50的檢查概率延伸至比其它方法更小的指示尺 寸范圍。結(jié)合借助實(shí)例示出本發(fā)明原理的附圖，通過(guò)以下對(duì)示例性實(shí)施例的更詳細(xì) 的描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


圖1示意性地示出用于具有邊緣的非平面部件的渦流檢查系統(tǒng)；圖2是沿圖1的區(qū)域2獲取的詳細(xì)視圖，示出被檢查的楔形特征；圖3是實(shí)施本發(fā)明的方法的實(shí)施例的方框流程圖；圖4是實(shí)施本發(fā)明的方法的子禾歸的實(shí)施例的方框流程亂圖5示出根據(jù)實(shí)施本發(fā)明的方法所生成的單頻率和多頻率7jC平和垂直圖像；圖6示出根據(jù)實(shí)施本發(fā)明的方法所生成的組合圖像；以及圖7說(shuō)明了示出各個(gè)像素的二維數(shù)字圖像的一部分。其中類似的部件出現(xiàn)在一個(gè)以上的圖中，為了清楚起見(jiàn)，試圖4頓類似的 參考數(shù)字。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及用于多種不同應(yīng)用中的基于渦流成像的檢查， 所述應(yīng)用包括醫(yī)學(xué)系統(tǒng)，機(jī)動(dòng)車工業(yè)，航空工業(yè)，或任何其它的可實(shí)施非破壞 性評(píng)估的應(yīng)用。本發(fā)明的示例性實(shí)施例識(shí)別渦流信號(hào)中的與邊緣或其它不希望有的幾何形狀或污染效應(yīng)有關(guān)的特征。數(shù)學(xué)模型化的標(biāo)記(signature)用 征產(chǎn)生于部件 上的缺陷的渦流信號(hào)。該模型通過(guò)輸入諸如探針幾何形狀，檢查速度以及缺陷 結(jié)構(gòu)的參數(shù)來(lái)模擬渦流信號(hào)。通過(guò)了解渦流缺陷信號(hào)的形狀和頻率分量，非相 關(guān)的渦流信號(hào)可以被識(shí)別和區(qū)分。施加時(shí)空濾波器以與比由幾何形狀、污染、材料或表面相關(guān)的噪聲產(chǎn)生的 任何其它非相關(guān)的信號(hào)頻率更接近于渦流缺陷信號(hào)頻率的頻率分量相關(guān)聯(lián)。利用自動(dòng)閾值處理算法來(lái)抑制大部分的非相劉言號(hào)頻率，而與濾波驗(yàn)數(shù)關(guān)聯(lián)良 好的其余信號(hào)頻斜莫擬渦流缺陷信號(hào)。然而，相關(guān)缺陷信號(hào)可能仍被失去，即"真負(fù)(True Negative)"，或非相關(guān)附旨示可能被識(shí)別為真正的指示，即"假 正(False Positive)"。"真負(fù)"通常發(fā)生在當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)于其它背景信息不足以與濾波器參數(shù)相 關(guān)聯(lián)時(shí)，艮P:存在低信噪比(SNR)。為了最小化"真負(fù)"，本發(fā)明的示例性實(shí)施 例引入了多頻率和相位分析方法以將由多個(gè)頻率獲得的數(shù)據(jù)組合以增強(qiáng)原始檢 查圖像數(shù)據(jù)的SNR，其隨后被利用用于指示識(shí)另啲時(shí)空濾波器進(jìn)行處理。"假正"通常發(fā)生于當(dāng)由于檢查噪聲產(chǎn)生強(qiáng)指示時(shí)或當(dāng)噪聲圖案隨機(jī)地與用 于表征缺陷圖案的濾波驗(yàn)數(shù)相匹配時(shí)。錯(cuò)誤呼叫(caJl)減小算法消除了這種 基于被識(shí)別區(qū)域的標(biāo)記圖案分析而留下的信號(hào)。信號(hào)處理技術(shù)消除了這些與不 希望的特征相關(guān)的信號(hào)，僅留下相關(guān)的指示?？梢岳脗鬟f函數(shù)來(lái)表征和/或定尺寸被識(shí)別的相關(guān)指示。傳遞函數(shù)將由被 識(shí)別的指示得到的不同特征作為其輸入，并返回等效缺陷尺寸測(cè)量值作為輸出。圖1示出用于執(zhí)行非平面部件檢查的示例性檢査系統(tǒng)20。如這里所使用的，"部件"包括由本方法檢查的任何物體，包括但并不限于物品，零件，結(jié)構(gòu)，i辦 等等。"非平面部件"是這樣的物體，即其中被檢查的部件的區(qū)域的表面不是平面 的。艮卩，它具有纖，輪廓，或其它非平面的表面特征。圖1的非平面"部件" 示出盤(pán)中的楔形結(jié)構(gòu)。檢查系統(tǒng)20包括渦流探針22，渦流儀器24，模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器25，處 理器26，以及顯示器28，它們?nèi)亢?如電纜彼此m。這種檢查系統(tǒng)20的 物理配置在本領(lǐng)域是公知的，除了在此討論的改進(jìn)部分之外。為了檢查非平面 部件32，設(shè)置渦流探針22以在非平面部件32 (這里為盤(pán))中感應(yīng)渦流，并測(cè) SM尋到的渦流響應(yīng)信號(hào)。這種渦流探針在本領(lǐng)域中是公知的。渦流探針22可以為固定的或im地可以相對(duì)于非平面部件32移動(dòng)。渦流 探針22相對(duì)于非平面部件32的運(yùn)動(dòng)可以手動(dòng)地或以自動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)。渦流探 針22可選地但，地安裝于掃描器30上，所述掃描器30相對(duì)于固定的非平面 部件32定位并移動(dòng)渦流探針。(可替換地，非平面部件32可以被移動(dòng)且渦流 探針22保持固定。)可選的掃描器30可以是任何類型的，但一般是由處理器 26控制的多軸數(shù)字控制設(shè)備。在圖l所示的實(shí)施例中，可如特定鄉(xiāng)的非平面部件32所需要的，掃描器30提供渦流探針22的平移(translation)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 掃描器30相對(duì)于非平面部件32精確地定位渦流探針22并以步進(jìn)的、光柵的 (rastered)方式移動(dòng)渦流探針22。如圖2所示，非平面部件32在其上具有非平面邊緣34作為非平面表面35 的實(shí)例，且在邊緣34處或在邊緣34附近實(shí)施檢查。如這里所使用的，"在......處或附近"意( 在這種非平面邊緣34的情況下，非平面部件32中任何異態(tài) (anomaly)的渦流響應(yīng)信號(hào)(即，所關(guān)注的信號(hào))具有被非平面部件32的非 平面表面35的渦流響應(yīng)信號(hào)(即噪聲)減小的其信噪比。"異態(tài)"是所關(guān)注的 特征，其可通過(guò)渦流技術(shù)在背景噪聲之上被探測(cè)到且其信噪比可M本方法來(lái) 改進(jìn)。異態(tài)的實(shí)例包括裂紋、初始裂紋、在表面處或附近的夾雜物(mclus咖)、 在表面處或附近的顆粒、氣孔、空隙等。非平面邊緣34的存在在渦流響應(yīng)信號(hào) 中產(chǎn)生了噪聲，且本方法改進(jìn)了渦流響應(yīng)信號(hào)的信噪比。有多種類型的非平面部件32，其上可以具有輪廓或邊緣34。在圖1和2的 圖示中，非平面部件32為渦輪盤(pán)36，且被檢查的非平面表面35是沿著渦輪盤(pán) 36的外圍形成的盤(pán)槽38的一部分，該槽38具有邊緣34。其它類型的非平面表 面包括，例如，非平面部件的前面和一側(cè)之間的經(jīng)機(jī)械加工或鑄造的邊緣，機(jī) 翼(比如渦輪機(jī)葉片或翼片)的前緣，機(jī)翼的后緣，機(jī)翼的葉片根部，有意生 成的孔，比如緊固孔或大鉆孔，以及開(kāi)口，例如7令卻孔。在本方法中，渦流探 針22可以具有任何對(duì)被檢查的非平面部件32的，可操作的配置。渦流探針 22的物理配置和電特征一般被優(yōu)化用于每一類型的非平面部件32。當(dāng)纖34在〗頓中被加載時(shí)，其具有相關(guān)聯(lián)的應(yīng)力集中。因此，異^1列如 圖2所示的裂紋40會(huì)優(yōu)先在纖34處或在驗(yàn)34附近產(chǎn)生。裂紋40被示為 表面的邊緣裂紋，但它也可以是表面附近的邊緣裂紋，或表面下的邊緣或附近 的邊，紋。渦流檢查系統(tǒng)20被用于檢測(cè)這種處于早期的裂紋40。 一旦裂皿 到可^D糊尺寸后被檢查到，就可以利用已知技術(shù)修補(bǔ)裂紋40，或者如^^紋 40不能被修補(bǔ)，則可將運(yùn)行中的非平面部件32移走。另外與邊緣34相關(guān)的在 渦流響應(yīng)信號(hào)中存在的噪聲易于掩蔽裂紋40的存在。圖3示出當(dāng)fT^法的實(shí)施例中的步驟。步驟IOO，提供具有邊緣34的非平 面部件32。步驟IIO，提供渦流設(shè)備，包括渦流探針22，渦流儀器24，處理器 26，以及4皿地顯示器28。如圖1和2所示，渦流探針22被鄰近非平面部件32定位。 一般而言，當(dāng)渦流探針22由變頻電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，在渦流探爭(zhēng)卜22的線圈 內(nèi)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，探針22具有單線圈。在另一個(gè)實(shí)施例中， 探針22具有兩個(gè)線圈。作為響應(yīng)在非平面部件32中產(chǎn)生渦流。這些渦流形式 上是規(guī)則的，除了當(dāng)它們被存在的裂紋40 (異態(tài)的實(shí)例)干擾時(shí)。渦流產(chǎn)生次 級(jí)電場(chǎng)，所述次級(jí)電場(chǎng)作為渦流響應(yīng)信號(hào)，由渦流探針線圈或由渦流探針內(nèi)的 其它類型的傳感器所測(cè)量。所觀糧的渦流響應(yīng)信號(hào)被轉(zhuǎn)換為電輸出，其又被提 供給渦流儀器24并由該處提供給處理器26以進(jìn)行分析。在本方法中，步驟120，渦流探針22在兩個(gè)或更多個(gè)頻率下被驅(qū)動(dòng)。為了 說(shuō)明，禾,單個(gè)對(duì)的兩個(gè)頻率，&和f2，但是可以選擇另外的其它對(duì)的頻率f3…… fn。渦流探針22優(yōu)選在所有的頻率下被同時(shí)驅(qū)動(dòng)，但是它可以在這些頻率下被 順序驅(qū)動(dòng)。所選頻率可以為任何兩個(gè)或更多個(gè)頻率，它們?cè)跍u流檢查系統(tǒng)內(nèi)可 以操作。應(yīng)當(dāng)理解，所采用的特定頻率的選擇取決于考慮的因素例如所查找的 異態(tài)的尺寸和類型，非平面部件的幾何形狀，制作非平面部件的材料，渦流信 號(hào)瞎性，以及其它考慮因素。如接下來(lái)將要描述的，M器26被設(shè)置用于分析渦流儀器24的輸出，然 后是渦流探針22。步驟130，渦流探針22在非平面部件32的非平面表面35上方以一系列步 進(jìn)被掃描，以獲取每個(gè)驅(qū)動(dòng)或激勵(lì)渦流線圈的頻率的兩個(gè)不同相的信道數(shù)據(jù)。 在一個(gè)實(shí)施例中，渦流探針22在垂直(或V)方向42上以一系列離散步M 增地被掃描，之后，在7jC平(或H)方向44上被標(biāo)記(indexed)(然而應(yīng)當(dāng)理 解，可以在7jl平方向上掃描和在垂直方向上作標(biāo)記，只要在任一情況下提供表 面的基本完全的覆蓋)，以獲取每個(gè)驅(qū)動(dòng)或激勵(lì)渦流線圈的頻率的兩個(gè)不同相 (例如H和V)的信道 。然后，在垂直方向42上的離散步進(jìn)在新標(biāo)記位 置處進(jìn)行重復(fù)。重復(fù)這^M1程直到實(shí)現(xiàn)對(duì)非平面部件32的非平面表面35所期 望的覆蓋為止。該掃描過(guò)程在處理器26的禾聘控制下由掃描器30管理。如前述討論的，來(lái)自渦流探針22的模擬渦流信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)換器25轉(zhuǎn)換為 數(shù)對(duì)言號(hào)，其由處理器26存儲(chǔ)并在每個(gè)非平面表面35的掃描操作之后被組合 以提供二維數(shù)字圖像。所述二維圖像的每一個(gè)包括如圖7所示的多重像元 (picture element)或像素54。像素54通常以均勻的列和行排列以形成X-Y矩 陣型結(jié)構(gòu)。*像素具有 強(qiáng)度(^)，其對(duì)應(yīng)于表面35上由特定像素54或像素組表示的位置處的渦流信號(hào)；因此，由形成圖像的像素54的M^t變化 起因于由感應(yīng)的渦流引起的局部改變。部件幾何微比如邊緣，凸表面、凹表 面和平坦表面之間的過(guò)渡，其它表面異態(tài)以及裂痕或缺陷的變化將導(dǎo)致渦流信 號(hào)的局部變化，所述渦流信號(hào)的變化導(dǎo)致了構(gòu)成二維數(shù)字圖像的像素的灰度強(qiáng) 度(Iy) tet應(yīng)于部件幾何形狀變化，痕或缺陷位于的位置的圖像中的那些位 置處的差別。步驟140，來(lái)自于多個(gè)頻率的H信道娜被組合成一個(gè)多頻率H圖像，其可以被顯示到顯示器28上。同樣，來(lái)自于多個(gè)頻率的V信道翻被組合成一個(gè)多頻率V圖像。通過(guò)相位旋轉(zhuǎn)和在阻抗平面內(nèi)的H和V分量的縮放實(shí)現(xiàn)了多頻數(shù)據(jù)的混合。這種圖像混合步驟的目的是改進(jìn)源自裂紋40的最小可探觀,征的信噪比(SNR)。因此，這種混合的輸出是兩個(gè)單獨(dú)的圖像，其分別代表來(lái)自不同頻率的有效H和V分量，其中SNR與各個(gè)頻率相比被改進(jìn)。如在此^(OT的，"SNR"由下述定義 、…(max —(廢))-min(廢)) —(S(X》-min (SCX))其中ROI為所關(guān)注的區(qū)域，BCK是表示背景或噪聲的區(qū)域圖5示出兩相(Hl、 H2和VI和V2)單對(duì)頻率的每一個(gè)的圖像，以及每 相(H_MF和V—MP)的組合的多頻圖像。雖然特性異態(tài)標(biāo)記(此處，示出來(lái) 源于實(shí)際檢查圖像的棋盤(pán)圖案)出現(xiàn)在單頻H和V圖像的每一個(gè)中，但是所述 圖像伴隨有大量的噪聲(例如，線性7jC平跨越每個(gè)圖像延伸的灰度的變化)。 雖然多頻圖像仍具有一些殘留的噪聲(例如，棋盤(pán)附近的像素化區(qū)域)，其必 須通M—步的處理進(jìn)行消除以用于令人滿意的相關(guān)指示的識(shí)別和表征，但是 它們M^了大量在齡單頻圖像中存在的原始噪聲。一般，但并不是必需地，在步驟150中，每個(gè)多頻H和V圖像通過(guò)施加一 個(gè)或多個(gè)搶波器進(jìn)fi^頁(yè)處理以增強(qiáng)每個(gè)圖像用于去除噪聲和人為因素(artifact)。 這可以包括采用適當(dāng)?shù)牡屯V波器來(lái)估計(jì)顯示為低頻分量的邊緣并去除它們。 去模糊濾波器或其它噪聲去除濾波器可以被采用以去除斑點(diǎn)噪聲。高通濾波器 可以被用于去除源于儀器的高頻噪聲。在一個(gè)或多個(gè)，濾波器操作完成之后， 可采用合適的平滑濾波器來(lái)幫助去除任何殘留的人為因素，且還可以恢復(fù)任何在圖像中存在的明顯缺陷特征。預(yù)處理結(jié)果的輸出產(chǎn)生多頻率H和多頻率V圖 像，其每一個(gè)得到了增強(qiáng)以去除噪聲和人為因素，并且因此提高了相關(guān)的、保 留下來(lái)的指示以更利于進(jìn)一步的分析。在步驟160中，在任何預(yù)處理步驟之后，每個(gè)多頻率H和V圖像利用具有 設(shè)計(jì)的濾波器的時(shí)空相關(guān)性分析來(lái)經(jīng)歷圖像處理，所述設(shè)計(jì)的濾波器的參數(shù)被 調(diào)諧到所關(guān)注的異態(tài)標(biāo)記的頻率特性。可以由檢查參數(shù)計(jì)算時(shí)空濾波器參數(shù)。 由前面步驟獲得的解析圖像，該分析從各個(gè)源去除了非相關(guān)信號(hào)，例如材料噪 聲，污染或幾何形狀改變，這樣僅存在來(lái)自相關(guān)指示的渦流f言號(hào)。即，根據(jù)與 進(jìn)行的檢查的類型有關(guān)的特定參數(shù)，相對(duì)于空間和時(shí)間分析每個(gè)預(yù)處理的多頻 率圖像，以產(chǎn)生相關(guān)性特征。時(shí)空分析可以按兩個(gè)步驟完成。第一，原始圖像被解析成幾個(gè)具有不同頻 率分量的圖像。初始的原始圖像被進(jìn)行了產(chǎn)生五個(gè)頻率分量的兩級(jí)處理。第一 分量為低通巻積(convolution)，接下來(lái)的兩個(gè)為沿水平方向的高和中帶通的結(jié) 果，且乘除的兩個(gè)為沿垂直方向的高和中帶通的結(jié)果。由這五個(gè)解析的圖像， 與部件幾何特征相關(guān)的頻率分量被濾出且僅留下相關(guān)的信息用于進(jìn)一步處理。 第二，禾傭與渦流缺陷信號(hào)相關(guān)的頻率分量重建圖像。在這五個(gè)被處理的分量 中，通常實(shí)際上只有少數(shù)用于重建圖像以進(jìn)行缺陷檢測(cè)。重建的圖像去除了邊 緣信號(hào)并保留了缺陷信號(hào)，其進(jìn)一步改進(jìn)了SNR。步驟no，對(duì)相關(guān)特征執(zhí)行自動(dòng)閾i^a操作，所述相關(guān)特征產(chǎn)生于對(duì)*H和V多頻率圖像的時(shí)空分析。這個(gè)操作分割出潛在的缺陷區(qū)域?；诜治鲋械膱D像的統(tǒng)計(jì)，所選的閾值使自身適合于所提供的信號(hào)的類型。在一個(gè)實(shí)施例中，閾值選擇過(guò)程在如圖4所示的下列子步驟中實(shí)現(xiàn)。步驟172，艦小增量地改變信號(hào)閾值，計(jì)算所考慮的圖像的經(jīng)過(guò)閾值處理的像素?cái)?shù)相對(duì)于該圖像中的像素總數(shù)的比值(R)。例如，對(duì)于在信號(hào)值(SpS2，……Sn)下計(jì)算的一組比值，使R^R!， R2，……Rn}。這樣，對(duì)于任何給定的信號(hào)值的比值R可由下面的等式限定^@_取閾值的像素?cái)?shù) 像素總數(shù)^接下來(lái)，步驟174，計(jì)算兩個(gè)連續(xù)比值之差Rf {RrR2， R2-R3，……Rn^-Rn)。如果信號(hào)增量沒(méi)有添加任何額外的像素，那么該比{體為零。高的比值十進(jìn)制(decimal)變化表示小的信號(hào)差，其導(dǎo)致大量的像素被添加到閾值。 步驟176，對(duì)于一組十進(jìn)制數(shù)點(diǎn)，記錄比值差值的十進(jìn)制位值，D^Dl2， D2.3，……D(n—D.n}，其中D為整數(shù)，其表示在步驟174中所計(jì)算的差值的第一 有效位。例如，如果R!-R^ 0.00067，那么Du4，第一有效十進(jìn)制位值；類似 地，如果R2-RH).00325，那么D!f3。十進(jìn)制位值為像素變化的百分比的表示。 如果DhW嚴(yán)0，那么它可以被Dw"替換；其有助于分段處理。 AAiS用領(lǐng)域的知識(shí)，步驟178，限定特定的十進(jìn)制值d"D)，其規(guī)定信號(hào) 水平的明顯變化。所報(bào)告的閾值為對(duì)應(yīng)于信號(hào)水平的信號(hào)值&，在所述信號(hào)水 平下首先遇到十進(jìn)制位值'd'。選擇閾值的判斷標(biāo)準(zhǔn)W可基于應(yīng)用進(jìn)行定 制。由此，閾值操作包括將背景區(qū)域從識(shí)別區(qū)域中去除。識(shí)別區(qū)域?yàn)樵陬A(yù)處理 步驟中被識(shí)另啲區(qū)域。通常，背景區(qū)域由灰度值0表示，且識(shí)別區(qū)域由被值l 表示。因此，如果兩個(gè)或更多個(gè)識(shí)別區(qū)域之間的距離小于在步驟172-178中確定 的所選閾值，則執(zhí)行間隙填充。間隙填充是這樣的技術(shù)，通過(guò)其，感興趣的兩 個(gè)識(shí)別區(qū)域之間的圖像中的背景區(qū)域的總戯生改變。因此，步驟170的輸 出是用于H和V的每一個(gè)的，制閾值處理的圖像。返回到圖3，步驟180中，來(lái)自H和V的二進(jìn)制圖像M:所選區(qū)域重疊處 理，禾,對(duì)兩個(gè)二進(jìn)制圖像的每一個(gè)的結(jié)合和交XiSfiH十算而被組合成單一的 二進(jìn)制圖像。在這個(gè)步驟中，如果一些識(shí)別區(qū)域不能滿足被識(shí)別為潛在的缺陷 區(qū)域的必要標(biāo)準(zhǔn)，那么它們會(huì)從進(jìn)一步的處理中被摒棄。這個(gè)步驟的輸出是單 一的制圖像，其包括多個(gè)高亮顯示區(qū)域。步驟190中， 一旦產(chǎn)生了單一的二進(jìn)制圖像，二進(jìn)制圖像中的所關(guān)注的高 亮顯示區(qū)域就可以被調(diào)整或修整并逼近于矩形,。步驟200中，測(cè)試棋盤(pán)圖 案的齡識(shí)別區(qū)域，其是特征異態(tài)標(biāo)記，以^H壬何錯(cuò)誤呼叫，即"假正"。圖6 示出本發(fā)明的產(chǎn)品圖像，其顯示了表示兩個(gè)縣40的單一的二進(jìn)制圖像，其中 之一^7jC平或垂直圖像的任何一個(gè)中從噪聲中是不明顯的。步驟210中，特征如最大信號(hào)振幅，像素?cái)?shù)，包含的能量，熵和其它表示 信號(hào)的標(biāo)記的屬性可以由仍在考慮中的每個(gè)識(shí)別棋盤(pán)區(qū)域計(jì)算。在一個(gè)實(shí)施例 中，包含一個(gè)或多個(gè)這些特征的傳遞函數(shù)(例如，A-hat函數(shù))可以被用于為每 個(gè)識(shí)別區(qū)域提供異態(tài)尺寸的估算。這些特征可以是一維或二維的，其基于信號(hào)特征和閉合形狀的尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，閉合微的尺寸被用來(lái)抑制錯(cuò)誤的缺陷區(qū)域。采用Jl^特征的A-hat值可以被用5K征缺陷。在一個(gè)實(shí)施例中，缺 陷表征參數(shù)由類似能量和熵的特征棘示。因此，A-hat值可以作為最大和最小 振幅，能量，熵，像素，以及識(shí)別區(qū)域的相位的函數(shù)進(jìn)tfi十算。步驟220，識(shí)別的縣連同任何特征和尺寸估算一起可以被報(bào)告，然而應(yīng)當(dāng) 理解異態(tài)的存在可以在任何時(shí)間進(jìn)行報(bào)告。對(duì)于在檢查中的部件，可以對(duì)特征 和尺寸估算感興趣，其一般是未知的直至艦行附力啲處理步驟之后為止。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的方法不需要參考部件或參考圖像來(lái)檢查和表 征缺陷。因此，該方法顯著地減少了檢查時(shí)間，并且更適于實(shí)時(shí)應(yīng)用。該方法 可以被用于檢査更小的缺陷尺寸并增大90/50的檢查概率(POD)，以比其它方 法擴(kuò)展到更小的異態(tài)尺寸的范圍。艮口， 一定尺寸的90%的異態(tài)有50%的檢查把 握。重要的是，該方法可以可靠地檢查并表征處于邊緣處的缺陷，而這些缺陷 在現(xiàn)有技術(shù)中很難識(shí)別和分析。盡管前述的說(shuō)明書(shū)對(duì)示范性實(shí)施例進(jìn)行了表述和描述，但是本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在不脫離本發(fā)明范圍的情形下可以進(jìn)行多種變化和對(duì)元件進(jìn)行 等效替代。另外，也可以在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情形下進(jìn)行多種變型以 適應(yīng)本發(fā)明特定狀況或材料的教導(dǎo)。因此，這意歸本發(fā)明并不限于作為實(shí)施 本發(fā)明的最優(yōu)方式所公開(kāi)的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明包括了所有落入附加權(quán)利 要求書(shū)的范圍內(nèi)的實(shí)施例。參考標(biāo)記說(shuō)明 20渦流檢查系統(tǒng) 22渦流探針 24渦流儀器 25 A/D轉(zhuǎn)換器 26處理器 28顯示器 30掃描儀 32非平面部4牛 34非平面邊緣35非平面表面 36渦輪盤(pán) 38盤(pán)槽 40裂紋 42垂直方向 44水平方向 54像素100-220 方法步驟
權(quán)利要求
1、一種用于檢查部件的方法，包括提供具有邊緣(34)的部件(32)；提供渦流設(shè)備(20)；利用渦流探針(22)為所檢查的部件(32)獲取在至少兩個(gè)不同頻率下至少兩個(gè)相位的相位數(shù)據(jù)；將第一相位數(shù)據(jù)組合成具有多個(gè)像素的第一單一多頻率相位圖像；將第二相位數(shù)據(jù)組合成具有多個(gè)像素的第二單一多頻率相位圖像；預(yù)處理第一和第二多頻率相位圖像的每一個(gè)；在每個(gè)預(yù)處理相位圖像上執(zhí)行時(shí)空相關(guān)性以產(chǎn)生相關(guān)性特征；在每個(gè)預(yù)處理的相位圖像的相關(guān)性特征上執(zhí)行閾值處理操作，以產(chǎn)生二進(jìn)制第一相位圖像和二進(jìn)制第二相位圖像；以及組合所產(chǎn)生的二進(jìn)制圖像以生成單一圖像。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括修整所生成的單一圖像的一部分。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括識(shí)別所生成的單一圖像上的縣標(biāo)記o
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括估算異態(tài)尺寸。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括生成識(shí)別異態(tài)特征的報(bào)告。
6、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，獲取至少兩個(gè)相位的相位數(shù)據(jù)包括獲 取水平和垂直信道繊。
7、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，在單一相位獲取兩個(gè)頻率的 同時(shí) 發(fā)生。
8、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，閾值處理操作包括 在不同信號(hào)值下計(jì)算經(jīng)過(guò)閾值處理的像素相對(duì)于圖像中的像素總數(shù)的比值.，計(jì)算連續(xù)的信號(hào)值比值之差； 記錄齡差值的十進(jìn)制位值；以及 限定十進(jìn)制值閾值。
9、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，預(yù)處理包括施加低通濾波器，去模糊濾波器，高通濾波器，平滑i^波器或其組合。
10、 如豐又利要求1所述的方法，其中，獲取兩個(gè)不同相位的相位數(shù)據(jù)，以 及其中，采用與為第二相位獲取的數(shù)據(jù)相同的頻率獲取為第一相位獲取的 。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于檢查具有復(fù)雜幾何形狀的部件的多頻率圖像處理。公開(kāi)了一種在具有復(fù)雜幾何形狀的部件(32)上檢查小裂紋(40)和其它異態(tài)的方法。該方法包括渦流檢查，其包括從多頻率渦流信號(hào)中收集數(shù)據(jù)。利用相位分析組合多頻率數(shù)據(jù)以提高原始檢查圖像的信噪比。隨后利用時(shí)空濾波器對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，以使渦流缺陷信號(hào)的頻率分量相關(guān)聯(lián)以分開(kāi)通常被邊緣效應(yīng)信號(hào)隱藏的與裂紋和其它邊緣(34)處的缺陷相關(guān)的信號(hào)。
文檔編號(hào)G01N27/90GK101221150SQ200710180100
公開(kāi)日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日
發(fā)明者C·王, G·O·甘布雷爾, P·K·米什拉, P·皮蘇帕蒂, S·K·德萬(wàn)甘, U·W·蘇, W·S·麥奈特 申請(qǐng)人:通用電氣公司