本技術實施例涉及探傷，尤其涉及一種三維探傷方法及裝置。

背景技術：

1、空心軸作為動車組關鍵部件，其內部質量直接影響著整個系統的安全性和可靠性。因此，對空心軸的無損檢測成為確保產品質量的重要手段之一。

2、目前常用的探傷方法包括射線檢測、磁粉檢測、渦流檢測和超聲波檢測等。其中，超聲波檢測因其高靈敏度和適用性廣泛而被廣泛采用。傳統的超聲波檢測方法通常采用直線掃描或者固定點掃描的方式。超聲波檢測方法雖然可以檢測出一些明顯的缺陷，但是在遇到復雜形狀的空心軸時，往往需要多次重復掃描空心軸內部所有區域，增加了檢測時間和成本，并且對于微小或深埋的缺陷，傳統方法對缺陷發生的部位很難判定，容易造成漏檢。

技術實現思路

1、本技術實施例提供一種三維探傷方法及裝置，用以解決現有技術中存在的檢測效率低且檢測精度低的問題。

2、第一方面，本技術實施例提供了一種三維探傷方法，包括：

3、獲取目標空心軸的類型信息對應的目標探頭運行參數信息，所述目標探頭運行參數信息包括多類型目標探頭同時以螺旋方式移動時分別對應的第一運行參數信息；

4、根據所述第一運行參數信息控制多類型目標探頭在軸向上以螺旋方式移動，并獲取多類型目標探頭的第一探頭軸向位置信息，以及多類型目標探頭采集到的第一超聲波反射信號信息；

5、結合三維圖像處理技術對所述第一超聲波反射信號信息進行處理，并從處理結果中提取缺陷特征信息；

6、基于所述第一探頭軸向位置信息以及所述缺陷特征信息，在與目標空心軸對應的三維模型中采用預設的預警顯示方式進行三維可視化顯示；所述預警顯示方式包括以下至少之一：顏色編碼、箭頭指示、透明度程度、文本標簽或動畫顯示。

7、可選地，所述結合三維圖像處理技術對所述第一超聲波反射信號信息進行處理，包括：

8、將所述第一超聲波反射信號信息按照時間順序排列，形成一維時間序列信號；

9、對所述一維時間序列信號進行預處理，得到預處理后的一維時間序列信號；其中，預處理包括去除噪聲和歸一化處理；

10、通過傅里葉變換將所述預處理后的一維時間序列信號轉換為頻域信號，并將所述頻域信號通過小波變換轉換為多張不同分辨率的三維圖像；每張三維圖像代表不同尺度的特征；

11、結合多尺度特征融合技術和注意力機制，對所述多張不同分辨率的三維圖像分別進行特征增強處理；

12、將所有特征增強處理后的三維圖像進行拼接，以形成三維圖像信號；

13、對所述三維圖像信號進行圖像處理，得到處理結果。

14、可選地，所述對所述三維圖像信號進行圖像處理，包括：

15、采用直方圖均衡化技術對所述三維圖像信號進行對比度增強，并采用高斯濾波器對增強后的三維圖像進行平滑處理；

16、采用目標邊緣檢測算法對平滑處理后的三維圖像進行邊緣檢測，得到疑似缺陷的輪廓；

17、對所述輪廓進行腐蝕處理，以去除輪廓中的噪聲點，得到處理結果。

18、可選地，所述采用目標邊緣檢測算法對平滑處理后的三維圖像進行邊緣檢測，得到疑似缺陷的輪廓，包括：

19、使用sobel算子計算平滑處理后的三維圖像中各三維像素點在各方向上的梯度幅值；

20、對梯度幅值進行非極大值抑制操作，得到非極大值抑制后的梯度幅值；

21、將非極大值抑制后的梯度幅值與雙閾值進行比對，并根據比對結果確定初步檢測到的初始邊緣和潛在邊緣；

22、基于初始邊緣和潛在邊緣進行邊緣連接處理，得到疑似缺陷的輪廓。

23、可選地，所述目標探頭運行參數信息還包括多類型目標探頭同時以局部往復方式移動時分別對應的第二運行參數信息；

24、所述基于所述第一探頭軸向位置信息以及所述缺陷特征信息，在與目標空心軸對應的三維模型中采用預設的預警顯示方式進行三維可視化顯示，包括：

25、在基于所述缺陷特征信息檢測到疑似缺陷時，基于所述第一探頭軸向位置信息確定部分軸向的范圍，并將螺旋方式切換到局部往復方式，以基于所述第二運行參數信息控制所述多類型目標探頭在部分軸向上以局部往復方式移動，獲取第二探頭位置信息，以及目標探頭采集到的第二超聲波反射信號信息；所述部分軸向的范圍為[zp-l,?zp+l],?zp是檢測到疑似缺陷時對應的軸向位置，l為預設軸向長度；

26、在基于所述第二超聲波反射信號信息確定疑似缺陷為目標缺陷時，基于所述第二探頭位置信息確定目標缺陷的位置信息；

27、基于所述目標缺陷的位置信息，在與目標空心軸對應的三維模型中采用預設的預警顯示方式對目標缺陷進行三維可視化顯示；所述預警顯示方式包括以下至少之一：顏色編碼、箭頭指示、透明度程度、文本標簽或動畫顯示。

28、可選地，所述第二運行參數信息包括自適應振幅和動態頻率；

29、所述自適應振幅的計算公式為：

30、；

31、其中，是隨局部往復時間t變化的自適應振幅，是初始振幅，是衰減因子，表示疑似缺陷的位置信息，是疑似缺陷位置的梯度；

32、所述動態頻率的計算公式為：

33、；

34、其中，是隨局部往復時間t變化的動態頻率，是初始頻率，是調整因子，是初始位置的梯度，初始位置為切換到局部往復方式時探頭所處的位置。

35、可選地，獲取目標空心軸的類型信息對應的目標探頭運行參數信息，包括：

36、獲取目標空心軸的類型信息；

37、根據預設的空心軸類型信息、探頭類型信息以及探頭運行參數信息對應的映射關系，確定目標空心軸的類型信息對應的目標探頭類型信息以及目標探頭運行參數信息。

38、可選地建立預設的空心軸類型信息、探頭類型信息以及探頭運行參數信息對應的映射關系，包括：

39、獲取不同類型的空心軸在不同探傷條件下的探傷測試樣本，所述探傷條件包括：探頭類型信息和探頭運行參數信息，所述探傷測試樣本包括：探頭采集到的超聲波反射信號樣本、缺陷的估計位置信息，以及缺陷的實際位置信息;

40、針對每種類型的空心軸，初始化遺傳算法的參數，并將空心軸在不同探傷條件下的探傷測試樣本作為個體，以生成初始種群；參數包括種群規模、交叉概率、變異概率和最大迭代次數；在生成初始種群之后，重復執行以下操作：

41、計算種群中個體的適應度值；在第一次迭代過程中對應的種群為所述初始種群；所述適應度值的計算公式為，其中，是個體的適應度值，是缺陷的實際位置信息，是缺陷的估計位置信息，是標準差，是實際位置與估計位置之間的歐幾里得距離；

42、進行選擇操作，并基于交叉概率和變異概率，分別執行交叉操作和變異操作，以生成新一代種群；

43、直至滿足預設停止條件，所述預設停止條件為達到最大迭代次數或適應度值收斂；其中，適應度值最高的個體為空心軸類型信息、探頭類型信息以及探頭運行參數信息對應的映射關系。

44、可選地，所述預設的預警顯示方式包括與嚴重程度對應的預警顯示方式；

45、所述基于所述目標缺陷的位置信息，在與目標空心軸對應的三維模型中采用預設的預警顯示方式對目標缺陷進行三維可視化顯示，包括：

46、計算目標缺陷的截面積，并基于目標缺陷的截面積，利用系數計算公式確定目標缺陷對空心軸承載能力的影響系數，所述系數計算公式為：

47、k=a×（ad/a0）；

48、其中，k為所述影響系數，a為修正因子，ad為目標缺陷的截面積，a0為空心軸無缺陷時的原始截面積；

49、根據所述目標缺陷對空心軸承載能力的影響系數，確定目標缺陷的嚴重程度；

50、基于所述目標缺陷的位置信息，在與目標空心軸對應的三維模型中按照與嚴重程度對應的預警顯示方式對目標缺陷進行三維可視化顯示。

51、第二方面，本技術實施例提供了一種三維探傷裝置，包括：

52、獲取模塊，用于獲取目標空心軸的類型信息對應的目標探頭運行參數信息，所述目標探頭運行參數信息包括多類型目標探頭同時以螺旋方式移動時對應的第一運行參數信息；

53、控制獲取模塊，用于根據所述第一運行參數信息控制多類型目標探頭在軸向上以螺旋方式移動，并獲取多類型目標探頭的第一探頭軸向位置信息，以及多類型目標探頭分別采集到的第一超聲波反射信號信息；

54、處理提取模塊，用于結合三維圖像處理技術對所述第一超聲波反射信號信息進行處理，并從處理結果中提取缺陷特征信息；

55、顯示模塊，用于基于所述第一探頭軸向位置信息以及所述缺陷特征信息，在與目標空心軸對應的三維模型中采用預設的預警顯示方式進行三維可視化顯示；所述預警顯示方式包括以下至少之一：顏色編碼、箭頭指示、透明度程度、文本標簽或動畫顯示。

56、本技術實施例中，提供一種三維探傷方法，包括：獲取目標空心軸的類型信息對應的目標探頭運行參數信息，目標探頭運行參數信息包括多類型目標探頭同時以螺旋方式移動時對應的第一運行參數信息；根據第一運行參數信息控制多類型目標探頭在軸向上以螺旋方式移動，并獲取多類型目標探頭的第一探頭軸向位置信息，以及多類型目標探頭分別采集到的第一超聲波反射信號信息；結合三維圖像處理技術對第一超聲波反射信號信息進行處理，并從處理結果中提取缺陷特征信息；基于第一探頭軸向位置信息以及缺陷特征信息，在與目標空心軸對應的三維模型中采用預設的預警顯示方式進行三維可視化顯示；預警顯示方式包括以下至少之一：顏色編碼、箭頭指示、透明度程度、文本標簽或動畫顯示。本技術實施例通過多類型目標探頭的螺旋移動的方式，能夠覆蓋目標空心軸內部所有區域，利用三維圖像處理技術對第一超聲波反射信號信息進行深度處理，可以從復雜的第一超聲波反射信號信息中提取出微小或深埋的缺陷特征，提高檢測精度，可以在三維模型中采用預警顯示方式進行三維可視化顯示，提高檢測精度和可靠性。

57、本技術的這些方面或其他方面在以下實施例的描述中會更加簡明易懂。