技术领域
[0001] 本
申请涉及超声
无损检测技术领域，特别是涉及一种扫描超声检测系统。
背景技术
[0002] 扫描超声无损检测技术是通过机械扫查装置携带超
声换能器在待检测件区域内进行扫描运动，利用超声换能器发射的超高频聚焦
声波对物体进行无损检测，可对物体内部及亚表面结构进行高
精度、高灵敏度的检测，可观察从表层到数十毫米深度范围内存在的微米到百微米结构，在
电子工业、医学、材料科学等领域得到了广泛的应用。
[0003] 目前，在扫描超声无损检测中，待检测件的
位置确定和超声换能器扫描路径规划都由人工操作完成，从而导致检测效率低。
发明内容
[0004] 为了解决上述问题，本申请提供一种扫描超声检测系统，提高超声检测系统的检测效率，使扫描超声检测系统更智能化，节约人
力成本。
[0005] 本申请采用的一种技术方案是提供一种扫描超声检测系统，该系统包括：
图像采集装置，用于采集待测物的图像，以得到待处理图像；超声扫描检测装置，用于对待测物进行超声扫描检测；主控机，与图像采集装置和超声扫描检测装置连接，用于对待处理图像进行
图像识别，并基于图像识别结果规划扫描路径，以控制超声扫描检测装置按照扫描路径对待测物进行超声扫描检测。
[0006] 其中，主控机包括：
图像处理单元，用于对待处理图像进行处理，以获得待测物的轮廓信息和空间三维坐标信息；驱动单元，连接图像处理单元和超声扫描检测装置，用于根据待测物的轮廓信息和空间三维坐标信息规划扫描路径，并驱动超声扫描检测装置按照扫描路径对待测物进行超声扫描检测；超声扫描成像单元，连接超声扫描检测装置，用于接收超声扫描检测装置发送的
超声波信号，并基于超声波信号生成扫描超声波图像。
[0007] 其中，图像处理单元包括：图像识别子单元，用于根据预设的图像识别模型对待处理图像进行图像识别，确定待测物的空间位置二维坐标，并基于边缘提取
算法确定待测物的轮廓信息；
立体视觉子单元，用于根据立体视觉算法确定待测物的空间三维坐标信息。
[0008] 其中，超声扫描成像单元包括：设置子单元，用于设置数据闸
门个数和数据闸门位置，以确定待检测物内超声成像截面位置；显示子单元，用于显示和保存超声回波
波形及基于超声扫描成像算法生成的待测物内部的超声图像。
[0009] 其中，超声扫描检测装置包括：
基座；介质容置槽，设置于基座上，用于容置超声传播介质，待测物放置于介质容置槽底部，超声传播介质
覆盖待测物；超声收发器，用于发射和接收超声波信号；驱动装置，连接超声收发器中的超声换能器，用于控制超声换能器移动，以对待测物进行超声扫描检测。
[0010] 其中，超声收发器包括：脉冲收发器，用于接收和发送电脉冲；超声换能器，用于将脉冲收发器发送的电脉冲转化为超声波，或将接收的超声波转化为电脉冲；AD采集卡，用于对从脉冲收发器接收的电脉冲进行AD转换，并发送给主控机。
[0011] 其中，在驱动装置控制超声换能器沿着扫描路径进行超声扫描检测过程中，驱动装置每移动一预设距离，主控机输出第一脉冲信号至脉冲收发器，脉冲收发器激励一次超声换能器发射并接收高频聚焦声波，同时脉冲收发器输出第二脉冲信号至AD采集卡，以使AD采集卡将脉冲收发器接收的高频超声回波
模拟信号转变为
数字信号，并将数字
信号传输到主控机中。
[0012] 其中，驱动装置包括：第一
导轨，沿第一方向设置；第二导轨，沿第二方向设置，第二导轨连接第一导轨，且可沿第一导轨的延伸方向移动；其中，第一方向和第二方向垂直，且第一方向和第二方向形成的第一平面与基座所在的第二平面平行；第三导轨，沿第三方向设置，第三导轨连接第二导轨，且可沿第二导轨的延伸方向和第三导轨的延伸方向移动；其中，第三方向与第一平面垂直；其中，
超声波换能器设置于第三导轨上。
[0013] 其中，扫描超声检测系统还包括防尘罩，防尘罩包括罩顶和至少具有一罩身，罩身和罩顶围设形成容置腔体，超声扫描检测装置容置于腔体中。
[0014] 其中，图像采集装置包括第一相机和第二相机；第一相机和第二相机设置于防尘罩的内侧面，且第一相机和第二相机的光轴呈特定
角度相交，用于获取待测物的图像，以得到待处理图像，并发送给主控机。
[0015] 本申请的有益效果是：区别于
现有技术的情况，本申请的一种扫描超声检测系统，该系统包括：图像采集装置，用于采集待测物的图像，以得到待处理图像；超声扫描检测装置，用于对待测物进行超声扫描检测；主控机，与图像采集装置和超声扫描检测装置连接，用于对待处理图像进行图像识别，并基于图像识别结果规划扫描路径，以控制超声扫描检测装置按照扫描路径对待测物进行超声扫描检测。通过上述方式，在超声无损检测过程中，无需人工操作，超声扫描检测装置自动快速移动至待测物位置；根据规划扫描路径，对待检测件进行扫描超声无损检测，提高扫描超声检测系统的检测效率，使扫描超声检测系统更智能化，节约人力成本。
附图说明
[0016] 为了更清楚地说明本申请
实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
[0017] 图1是本申请提供的扫描超声检测系统一实施例的结构示意图；
[0018] 图2是本申请提供的扫描超声检测系统一实施例中主控机的结构示意图；
[0019] 图3是图2中图像处理单元的结构示意图；
[0020] 图4是图2中超声扫描成像单元的结构示意图；
[0021] 图5是本申请提供的扫描超声检测系统一实施例中超声扫描检测装置的结构示意图；
[0022] 图6为图5中超声收发器的结构示意图；
[0023] 图7是超声检测系统中防尘罩的的结构示意图；
[0024] 图8是本申请提供的扫描超声检测系统工作流程示意图；
[0025] 图9是本申请提供的扫描超声检测系统另一实施例的结构示意图；
[0026] 图10是本申请提供的扫描超声检测系统中扫描路径的示意图。
具体实施方式
[0027] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0028] 在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在
说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0029] 参阅图1，图1是本申请提供的扫描超声检测系统第一实施例的结构示意图，扫描超声检测系统10包括图像采集装置11、超声扫描检测装置12、主控机13。
[0030] 图像采集装置11用于采集待测物的图像，以得到待处理图像。
[0031] 可选的，图像采集装置11包括至少一个相机，用于对待测物进行图像采集。
[0032] 可选的，图像采集装置11包括一个相机和激光测距仪，相机用于对待测物进行图像采集，激光测距仪用于测量相机到待测物的距离。
[0033] 在一些实施例中，图像采集装置11还可以是一个具有3D结构光功能的相机，还可以包括一个或多个图像
传感器，如CCD(Charge Coupled Device，电荷
耦合器件)图像传感器、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属
氧化物
半导体)图像传感器。
[0034] 超声扫描检测装置12用于对待测物进行超声扫描检测。
[0035] 超声扫描检测装置12与主控机13连接，主控机13根据图像采集装置11获取到的待测物的图像进行图像识别，确定待测物及其空间三维坐标信息，控制超声扫描检测装置12在待测物表面法向方向上移动，主控机13控制超声扫描检测装置12中的驱动装置使超声扫描装置12中的超声换能器发射的高频聚焦声波的焦点位于待测物内部。
[0036] 主控机13与图像采集装置11和超声扫描检测装置12连接，用于对待处理图像进行待测物的轮廓提取，并基于轮廓提取结果规划扫描路径，以控制超声扫描检测装置按照扫描路径对待测物进行超声扫描检测。
[0037] 具体地，参阅图1和图2，图2为主控机13的结构示意图，主控机13包括图像处理单元131、驱动单元132和超声扫描成像单元133。
[0038] 图像处理单元131用于对待处理图像进行处理，以获得待测物的轮廓信息和空间三维坐标信息。
[0039] 具体地，参阅图2和图3，图3为图像处理单元131的结构示意图，图像处理单元131包括立体视觉子单元1311和图像识别子单元1312。
[0040] 图像识别子单元1312用于根据预设的图像识别模型对待处理图像进行图像识别，确定待测物的空间三维坐标，并基于边缘提取算法确定待测物的轮廓信息。
[0041] 可选的，边缘提取算法可采用微分算子法、曲面拟合法、Canny
边缘检测算法等。
[0042] 可选的，预设的图像识别模型可采用yolo-v3模型或faster-Rcnn模型等。
[0043] 立体视觉子单元1311用于根据立体视觉算法确定待测物的空间三维坐标信息。
[0044] 基于图像识别子单元1312和立体视觉子单元的共同作用，可构建出待测物的三维模型。
[0045] 驱动单元132连接图像处理单元和超声扫描检测装置，用于根据待测物的轮廓信息和空间三维坐标信息规划扫描路径，并驱动超声扫描检测装置按照扫描路径对待测物进行超声扫描检测。
[0046] 超声扫描成像单元133连接超声扫描检测装置，用于接收超声扫描检测装置发送的超声波信号，并基于超声波信号生成超声波图像。
[0047] 具体地，参阅图2和图4，图4为超声扫描成像单元133的结构示意图，超声扫描成像单元133包括设置子单元1331和显示子单元1332。
[0048] 设置子单元1331用于设置数据闸门个数和数据闸门位置，以确定待测物内超声成像截面位置。
[0049] 具体地，超声扫描检测时，主控机的屏幕上会显示每一点的A扫波形，其横坐标时超声波传播的时间，纵坐标是超声波幅值。超声成像时，根据数据闸门中的局部A扫波形，将该波形正负峰值的绝对值的平均值或最大绝对峰值转换为二维图像的灰度值，并生成二维灰度图像。根据声波在介质中传播的速度，可计算出不同时刻声波传播的距离。因此数据闸门在A扫波形横坐标的不同位置对应着超声成像截面在待检测件内部不同横截面。
[0050] 可以理解，根据实际需要，用户可设置数据闸门个数和数据闸门位置。另外，设置子单元对应的还有其他参数的设置功能，这里不一一列举。
[0051] 显示子单元1332用于显示和保存超声回波波形及基于超声扫描成像算法生成的待测物内部的超声图像。
[0052] 显示子单元在扫描超声检测系统工作时，根据设置子单元1331设置的数据闸门个数和数据闸门位置等参数，显示出对应的超声回波波形和通过超声波扫描成像算法而生成的待测物内部的超声图像信息。
[0053] 具体地，参阅图1和图5，图5为超声扫描检测装置12的结构示意图，超声扫描检测装置12包括基座121、介质容置槽122、超声收发器123和驱动装置124。
[0054] 介质容置槽122设置于基座121上，用于容置超声传播介质，待测物放置于介质容置槽122底部，超声传播介质覆盖待测物。
[0055] 可选的，超声波可在固体、液体、气体中传播，在本实施例中，待测物属于固体，而传播介质可以是液体。在本实例中传播介质采用液体，本实施例中的超声传播介质又称耦合剂，耦合剂可采用
水、甘油、机油、水玻璃、化学糨糊等。例如：将介质容置槽里容置一定量的水，然后将待测物放入介质容置槽中。
[0056] 在一些实施例中，介质容置槽中只容置待测物，以供超声换能器进行扫描检测。
[0057] 超声收发器123用于发射和接收超声波信号。
[0058] 具体地，参阅图5和图6，图6为超声收发器123的结构示意图，超声收发器123包括脉冲收发器1231、超声换能器1232和AD采集卡1233。
[0059] 脉冲收发器1231用于接收和发送电脉冲。
[0060] 超声换能器1232用于将脉冲收发器发送的电脉冲转化为超声波，或将接收的超声波转化为电脉冲。
[0061] AD采集卡1233用于对从脉冲收发器1231接收的电脉冲进行AD转换，并发送给主控机13。
[0062] 驱动装置124连接超声换能器1232，用于控制超声换能器1232移动，以对待测物进行超声扫描检测。
[0063] 具体地，驱动装置124包括第一导轨、第二导轨、第三导轨。
[0064] 以
坐标系为例，第一导轨，沿X轴方向设置；第二导轨，沿Y轴方向设置，第二导轨连接第一导轨，且可沿第一导轨的延伸方向移动；其中，X轴方向和Y轴方向垂直，且X轴方向和Y轴方向形成的第一平面与基座所在的第二平面平行；第三导轨，沿Z轴方向设置，第三导轨连接第二导轨，且可沿第二导轨的延伸方向和第三导轨的延伸方向移动；其中，Z轴方向与第一平面垂直。
[0065] 其中，超声换能器1232设置于第三导轨上。
[0066] 可以理解，导轨还对应连接驱动
电机，
驱动电机在主控机13驱动单元的控制下，控制导轨可沿设置方向移动。
[0067] 具体工作如下：在驱动装置124控制超声换能器1232沿着扫描路径进行超声扫描检测过程中，驱动装置124每移动一预设距离，主控机13输出第一脉冲信号至脉冲收发器1231，脉冲收发器1231激励一次超声换能器1232发射并接收高频聚焦声波，同时脉冲收发器1231输出第二脉冲信号至AD采集卡1233，以使AD采集卡1233将脉冲收发器1231接收的高频超声回波模拟信号转变为数字信号，并将数字信号传输到主控机13中。
[0068] 可以理解，驱动装置的移动由主控机中的驱动单元进行控制。
[0069] 参照图7，超声检测系统还包括一防尘罩14，防尘罩14包括罩顶141和罩身142，罩身142有四个侧面，四个侧面和罩顶141围设成容置腔体，超声扫描检测装置12容置于腔体中。用于防止超声扫描检测装置(主要是声波传播介质—去离子水)被环境污染。
[0070] 在其他实施例中，防尘罩14的形状根据超声扫描检测装置的外观进行设置。
[0071] 可选的，图像采集装置11包括第一相机和第二相机；第一相机和第二相机设置于防尘罩14的内侧面，且第一相机和第二相机的光轴呈特定角度相交，用于获取包含待测物的整个介质容置槽的图像，以得到待处理图像，并发送给主控机13。
[0072] 下面结合图8和图9，对扫描超声检测系统的工作进行说明：
[0073] 步骤81：主控机获取图像采集装置所采集的图像，并识别待检测物。
[0074] 如图9所示，图像采集装置包括第一相机221和第二相机222，用于获取包含待测物300的整个介质容置槽232的图像。
[0075] 其中，第一相机221和第二相机222设置于防尘罩24的内侧面，且第一相机221和第二相机222的光轴呈特定角度相交，用于获取包含待测物300的整个介质容置槽232的图像，以得到待处理图像，并发送给主控机21。
[0076] 主控机21在接收到待处理图像后，主控机21的图像处理单元中的图像识别子单元根据预设的图像识别模型对待处理图像进行图像识别，识别出待测物300。
[0077] 步骤82：获取待测物的坐标信息。
[0078] 步骤83：提取待检测物轮廓信息。
[0079] 图像处理单元中的立体视觉子单元利用立体视觉算法将第一相机221获取的平面图像和第二相机222获取的平面图像进行计算，得到超声扫描检测装置坐标系下的待测物的三维模型。由此获取待测物的坐标信息和轮廓信息。
[0080] 步骤84：规划扫描路径。
[0081] 主控机21根据坐标信息和轮廓信息规划扫描路径。如图10所示，当待测物的轮廓信息展示出待测物的俯视图为长方形，则规划出如图所示的扫描路径。可以理解，图中的扫描路径仅为XY轴。
[0082] 步骤85：主控机控制超声扫描检测装置按照扫描路径对待测物进行超声扫描检测。
[0083] 在扫描路径规划完成后，主控机的驱动单元根据驱动路线控制超声扫描检测装置的驱动装置234移动。
[0084] 如图9所示驱动装置234包括沿X轴设置的第一导轨、沿Y轴设置的第二导轨、沿Z轴设置的第三导轨。
[0085] 介质容置槽232设置于基座231上，待测物300放置于介质容置槽232底部，超声传播介质覆盖待测物300，超声传播介质可以是水或甘油。
[0086] 超声换能器设置第三驱动装置端部，超声收发器233包括超声换能器、AD采集卡、脉冲收发器。
[0087] 在驱动装置234按照扫描路线的移动过程中，驱动装置234接收到一个脉冲移动，则脉冲收发器也接收到主控机的驱动单元的驱动，然后脉冲收发器激励一次超声换能器发射并接收高频聚焦声波，同时脉冲收发器输出一个脉冲信号至AD采集卡，AD采集卡对高频超声回波模拟信号进行采集并转变为高频超声波回
波数字信号，将超声波回波数字信号发送给主控机21。此过程一直持续到驱动装置234按照规划的扫描路径移动完才停止。
[0088] 步骤86：检测完成，在主控机上显示检测结果。
[0089] 在检测过程中，主控机的超声扫描成像单元进行工作，利用超声扫描成像单元的设置子单元来设置数据闸门个数和数据闸门位置，以确定待测物内超声成像截面位置。利用超声扫描成像单元的显示子单元显示和保存超声波回波波形及基于超声扫描成像算法确定的待测物的图像。
[0090] 同时主控机可根据超声图像直观显示待测物的内部结构以及是否存在
缺陷。
[0091] 在其他实施中，驱动装置可以是机器手等其他能进行三维空间移动的装置，以携带超声换能器进行超声检测；图像采集装置可设置于可以获取超声扫描检测装置的扫描区域的其他位置。
[0092] 区别于现有技术的情况，本申请的一种扫描超声检测系统，该系统包括：图像采集装置，用于采集待测物的图像，以得到待处理图像；超声扫描检测装置，用于对待测物进行超声扫描检测；主控机，与图像采集装置和超声扫描检测装置连接，用于对待处理图像进行图像识别，并基于图像识别结果规划扫描路径，以控制超声扫描检测装置按照扫描路径对待测物进行超声扫描检测。通过上述方式，在超声无损检测过程中，无需人工操作，超声扫描检测装置自动快速移动至待测物位置；根据规划扫描路径，对待检测件进行扫描超声无损检测，提高扫描超声检测系统的检测效率，使扫描超声检测系统更智能化，节约人力成本。
[0093] 以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的
专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
