Оцінка якості обробки металевих поверхонь методом вейвлет-аналізу

Abstract

UK: Мета роботи. Проаналізувати ефективність використання вейвлет-аналізу для оцінки якості поверхонь металів. Дослідити можливість використання вейвлет-аналізу при ультразвуковій дефектоскопії. Визначити оптимальні вейвлет-сімейства та їх критерії для оцінки якості обробки металевих поверхонь. Методи дослідження. Розглянуто ортогональні вейвлети: вейвлет Добеші, вейвлет Сімлета та вейвлет Койфлета, які забезпечують можливість здійснення процедури дискретного вейвлет-перетворення. Розглянуто критерії, які впливають на результативність фільтрації ультразвукового сигналу методами з використанням вейвлет-аналізу. Проведено фільтрацію ультразвукових сигналів за допомогою вейвлет функцій. Отримані результати. З’ясовано, що для успішної фільтрації сигналів обраний вейвлет-метод повинен забезпечувати дискретне вейвлет-перетворення, і мати схожість форми вейвлет-функції до локальних особливостей сигналів ультразвукового дефектоскопа. При проведенні роботи обрано жорсткий поріг обмеження коефіцієнтів деталізації вейвлет аналізу, оскільки він є найкращім для задач фільтрації. Ефективність фільтрації підтверджено відносно великим показником відношення сигналу до перешкоди, а також тим фактом, що форма імпульсу, відбитого від дефекту, залишилася майже без зміни. Наукова новизна. При використанні в якості базисних функцій вейвлетів Добеші і Койфлета в результаті вейвлет-фільтрації вдалося збільшити відношення сигналу до перешкоди на 20 дБ і впевнено виділити корисний сигнал на тлі перешкод, що свідчить про перспективність використання подібного роду перетворень в завданнях фільтрації. Практична цінність. Отримані рішення можна використовувати для впровадження в алгоритми фільтрації сигналів у блоках цифрової обробки автоматизованих систем неруйнівного ультразвукового контролю. EN: Purpose. Analyze the effectiveness of using wavelet analysis to assess the quality of metal surfaces. Investigate the possibility of using wavelet analysis in ultrasonic flaw detection. Determine the optimal wavelet families and their criteria for assessing the quality of metal surface processing. Research methods. Orthogonal wavelets are considered: Daubechies wavelet, Simlet wavelet and Coiflet wavelet, which provide the possibility of performing a discrete wavelet transform procedure. The criteria influencing the effectiveness of ultrasonic signal filtering by methods using wavelet analysis are considered. Ultrasonic signals were filtered using wavelet functions. Results. It has been determined that for successful signal filtering, the selected wavelet method must provide a discrete wavelet transformation and have a similarity in the wavelet function shape in the local features of the ultrasonic signals flaw detector. During the work, a rigid threshold for limiting the detail coefficients of wavelet analysis was chosen, as it is the best for filtering tasks. The filtering efficiency is confirmed by the relatively high signal to noise ratio, as well as by the fact that the shape of the pulse extracted from the defect remained almost unchanged. Scientific novelty. When using the Daubechies and Coiflet wavelets as basic functions, as a result of wavelet filtering, it was possible to increase the signal to noise ratio by 20 dB and confidently isolate the useful signal against the background noise, which indicates the prospects of using this kind of transformations in filtering problems. Practical value. The obtained solutions can be used for implementation in signal filtering algorithms in digital processing units of automated non-destructive ultrasonic control systems.