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原文传递螺旋扫查模式下超声数据与位置数据同步融合的方法

专利名称：	螺旋扫查模式下超声数据与位置数据同步融合的方法
摘要：	本发明公开了一种螺旋扫查模式下超声数据与位置数据同步融合的方法。超声采集板卡根据PRF控制换能器发出激励脉冲，三轴运动平台带动换能器以螺旋环绕的运动方式对圆柱类检测件进行超声无损检测，DSP在每两个激励脉冲间隔的时间内读取当前位置的超声数据和位置数据，根据超声成像的精度要求，判断当前位置的的超声数据是否符合融合条件，将符合要求的超声数据与位置数据进行同步融合。本发明实现了螺旋扫查模式下超声数据与位置数据的同步融合，在保证检测精度的条件下，精准高效。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	梅宇健;武二永;余贝;李立强;韩烨;杨克己
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-04T00:00:00+0800
申请号：	CN201910063542.6
公开号：	CN109839436A
代理机构：	杭州求是专利事务所有限公司
代理人：	林超
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.螺旋扫查模式下超声数据与位置数据同步融合的方法，其特征在该方法包括以下步骤：步骤一：上位机设定超声采集板卡的PRF参数，超声采集板卡根据PRF参数控制换能器发出频率为fHz的激励脉冲，三轴运动平台带动换能器以螺旋环绕的运动方式对圆柱类检测件进行超声无损检测；步骤二：超声采集板卡的DSP在每两个激励脉冲之间收到来自超声采集板卡的FPGA一个中断请求，DSP根据中断请求读取当前位置的超声数据和三轴运动平台的直角坐标位置数据P(x,y,z)；步骤三：将每一次DSP读取到的直角坐标位置数据P(x,y,z)由直角坐标系转换到螺旋坐标系下，得到螺旋坐标位置数据转换公式为：其中，r表示三轴运动平台扫查的螺旋半径，θ表示三轴运动平台扫查的螺旋角，ξ表示三轴运动平台螺旋扫查的轴向前进距离；ppitch表示三轴运动平台螺旋扫查的螺距；步骤四：将DSP初始读取的螺旋坐标位置数据作为螺旋坐标初始位置数据将DSP第二次读取获得的螺旋坐标位置数据作为螺旋坐标当前位置数据记录螺旋坐标初始位置数据的螺旋角作为初始螺旋角θp0以及螺旋坐标当前位置数据的螺旋角作为当前螺旋角θp1，并根据超声成像的精度要求确定融合阈值ε判断在当前螺旋角θp1是否进行数据融合，具体为：若\|\|θp1-θp0\|\|<ε，初始螺旋角θp0值不变，返回步骤二将下一次读取到的直角坐标位置数据并按照步骤三转化为螺旋坐标位置数据，获取螺旋坐标位置数据中的螺旋角θ作为新的当前螺旋角θp1，再将新的当前螺旋角θp1与初始螺旋角θp0按照本步骤再次进行判断，若\|\|θp1-θp0\|\|≥ε，将当前螺旋角θp1转化为对应的直角坐标位置数据P(x,y,z)，同步融合当前螺旋角θp1对应的直角坐标位置数据P(x,y,z)和当前的超声数据，将同步融合的数据存储在DSP的数据队列中；同时将当前螺旋角θp1作为新的初始螺旋角θp0，返回步骤二将下一次读取到的直角坐标位置数据按照步骤三转化为螺旋坐标位置数据，获取转化后的螺旋坐标位置数据中的螺旋角θ作为新的当前螺旋角θp1，将新的当前螺旋角θp1与新的初始螺旋角θp0再按照本步骤再次进行判断；步骤五：重复上述步骤二至步骤四，直至DSP获取在一次完整的螺旋扫查下的所有符合成像精度的数据集，结束检测。 2.根据权利要求1所述的螺旋扫查模式下超声数据与位置数据同步融合的方法，其特征在于：所述的超声数据是指换能器产生并由FPGA接收的ASCAN数据，所述的直角坐标位置数据P(x,y,z)是根据三轴运动平台的X轴、Y轴和Z轴相对坐标原点的位置坐标获得的。 3.根据权利要求1所述的螺旋扫查模式下超声数据与位置数据同步融合的方法，其特征在于：实现本发明方法的超声无损检测系统包括上位机(1)，超声采集板卡(2)、换能器(4)、编码器(5)、三轴运动平台(6)和圆柱类检测件(7)，上位机(1)和换能器(4)均与超声采集板卡(2)连接，三轴运动平台(6)通过编码器(5)与超声采集板卡(2)连接，三轴运动平台(6)夹持连接换能器(4)并带动换能器(4)绕圆柱类检测件(7)螺旋扫查，换能器(4)发出激励脉冲对圆柱类检测件(7)进行超声无损检测。 4.根据权利要求3所述的螺旋扫查模式下超声数据与位置数据同步融合的方法，其特征在于：所述的超声采集板卡(2)包括FPGA和DSP，FPGA接收由换能器(4)检测得到的超声数据，三轴运动平台(6)的位置数据通过编码器(5)发送至FPGA。 5.根据权利要求1所述的螺旋扫查模式下超声数据与位置数据同步融合的方法，其特征在于：所述的圆柱类检测件包括管件类、轴件类及棒材。
所属类别：	发明专利