CN105486753B - 用于检测压板缺陷的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于检测压板缺陷的设备，包括：声发射传感器单元，所述声发射传感器单元配置成检测在压力加工期间从作为检测对象的所述压板发射的至少一个弹性波信号；周期测量器，所述周期测量器配置成测量作为在至少一个检测到的信号之中具有大于阈值电压的电压的连续信号出现的区段的周期；以及缺陷存在确定单元，所述缺陷存在确定单元配置成当测量出的周期大于第一参考值时确定在所述压板中产生了缺陷，以及当测量出的周期小于第二参考值时确定所述压板处于正常状态，其中所述第二参考值小于所述第一参考值。

Description

用于检测压板缺陷的设备及方法

技术领域

本发明大体涉及一种用于检测压板缺陷的设备及方法。更具体地，本发明涉及一种用于检测压板缺陷的设备及方法，用于利用在制造该板的压力加工期间发出的弹性波信号确定对应的板是否是有缺陷的。

背景技术

为了评估材料或产品的坚固性，经常使用不会影响材料或形状以及尺寸的无损检查。无损检查的例子包括肉眼检查、超声波检查、辐射检查和声检查。在上面所列的例子中，肉眼检查是这样一种方法，其用于通过独立的视觉检查检验是否有异常，例如是否有缺陷或元件是否变形，并且用于通过检查员利用如放大镜之类的设备观察检查对象来确定是否存在缺陷。肉眼检查不需要很多检查装置，因而可以简单地执行该方法；然而，该方法需要检查员具有足够的知识和能力以执行该检查。利用肉眼检查能够确定压板是否是有缺陷的，并且通过站在用于反射以预定速度经过的检测对象的上下表面的两个反射镜前面的检查员交替地监测该两个反射镜，来检查检测对象是否是有缺陷的。

此外，超声波检查利用施加于检测对象的超声波束在出现内部缺陷之处反射的特性，来检查检测对象的内部是否是有缺陷的。可以利用反射的超声波能量的强度和反射时间来获得关于是否存在缺陷及缺陷的位置的信息。

另一方面，经常利用使用x射线或放射性同位素检查产品的内部缺陷的辐射检查来检测焊接区或铸件的缺陷，或者根据通过辐射照射检测对象获得的射线摄影图像上辐射强度的变化来检查缺陷。虽然辐射检查是在韩国最常使用的无损检查技术，但是在用于缺陷检测的检查期间发射的辐射量是5mSv，对应于医院中x射线检查所使用的辐射的50倍。因此，在检测期间检查员有暴露在辐射中的风险，因此需要特别注意。

最后，声检查利用在固体材料变形或破坏时产生的弹性波信号来检查缺陷。在声检查中，一边在将弹性应力施加于检测对象一边检查是否有缺陷。可以将多个声发射传感器安装在检测对象中，经由收集的信号评估裂纹起始部位，并且可以解释各种信息项，如裂纹的形状或程度。特别地，声检查与其他无损检查相比能够实现大范围的检查，并且还能够实现在设备或结构使用时的检查。此外，声检查能够实现实时测量，并且检测缺陷位置。然而，通过声发射传感器收集的信号需要依赖于检查者的经验进行解释，并且本底噪声的处理特别影响检查精度。

上面背景技术章节中公开的信息仅用于增进对本发明背景的理解，因此，其包含不构成在本国中对本领域技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明致力于提供一种用于检测压板缺陷的设备和方法，优点在于：使用在制造该板的压力加工期间发射的弹性波信号来确定是否存在对应板的缺陷。

根据本发明的实施方式，一种用于检测压板缺陷的设备，所述设备包括：声发射传感器单元，所述声发射传感器单元配置成检测在压力加工期间从作为检测对象的所述压板发射的至少一个弹性波信号；周期测量器，所述周期测量器配置成测量作为在至少一个检测到的信号之中具有大于阈值电压的电压的连续信号出现的区段的周期；以及缺陷存在确定单元，所述缺陷存在确定单元配置成当测量出的周期大于第一参考值时确定在所述压板中产生了缺陷，以及当测量出的周期小于第二参考值时确定所述压板处于正常状态，其中所述第二参考值小于所述第一参考值。

可以使用从多个作为比较对象的压板预先测量的周期值，确定所述第一参考值和所述第二参考值，并且所述第一参考值和第二参考值可以是指所述比较对象中产生缺陷的压板的周期和所述比较对象中处于正常状态的压板的周期的分布上的边界线的值。

所述设备还可以包括：提取器，所述提取器配置成从至少一个检测信号提取：i)具有大于阈值电压的输出电压的脉冲数、ii)作为具有大于阈值电压的输出电压的脉冲的面积总和的能量、以及iii)在所述周期期间产生的平均频率中的至少一个参数。

所述缺陷存在确定单元可以进一步配置成当测量出的周期具有所述第一参考值和第二参考值之间的值时，使用所提取的至少一个参数确定所述压板是否是有缺陷的。

所述缺陷存在确定单元可以进一步配置成：当在所提取的参数中所述脉冲数和所述能量大于参考数时，确定在对应压板中产生了缺陷，以及当在所述周期期间产生的平均频率低于参考数时确定在对应压板中产生了缺陷。

另外，根据本发明的实施方式，一种用于使用压板缺陷检测设备检测缺陷的方法，所述方法包括以下步骤：检测在压力加工期间从作为检测对象的压板发射的至少一个弹性波信号；测量作为在至少一个检测到的信号之中具有大于阈值电压的电压的连续信号出现的区段的周期；当测量出的周期大于第一参考值时确定在所述压板中产生了缺陷；以及当测量出的周期小于第二参考值时确定所述压板处于正常状态，所述第二参考值小于所述第一参考值。

可以使用从多个作为比较对象的压板预先测量的周期值，确定所述第一参考值和所述第二参考值，并且所述第一参考值和第二参考值可以是指所述比较对象中产生缺陷的压板的周期和所述比较对象中处于正常状态的压板的周期的分布上的边界线的值。

所述方法还可以包括以下步骤：从至少一个检测信号提取：i)具有大于阈值电压的输出电压的脉冲数、ii)作为具有大于阈值电压的输出电压的脉冲的面积总和的能量、以及iii)在所述周期期间产生的平均频率中的至少一个参数。

确定产生了缺陷的步骤可以包括：当测量出的周期具有所述第一参考值和第二参考值之间的值时，使用所提取的至少一个参数确定所述压板是否是有缺陷的。

确定产生了缺陷的步骤还可以包括：当在所提取的参数中所述脉冲数和所述能量大于参考数时，确定在对应压板中产生了缺陷；以及当在所述周期期间产生的平均频率低于参考数时确定在对应压板中产生了缺陷。

另外，根据本发明的实施方式，一种包含用于检测压板的缺陷的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括：测量作为在至少一个弹性波信号之中具有大于阈值电压的电压的连续信号出现的区段的周期的程序指令，所述至少一个弹性波信号在压力加工期间从作为检测对象检测的压板发射来；当测量出的周期大于第一参考值时确定在所述压板中产生了缺陷的程序指令；以及当测量出的周期小于第二参考值时确定所述压板处于正常状态的程序指令，所述第二参考值小于所述第一参考值。

因此，根据本发明，使用用于检测压板的缺陷的设备和方法，来简单地检测在压力加工期间产生的缺陷，并且关于缺陷确定不明确的检测对象，使用参数更精确地确定是否产生缺陷。

附图说明

图1是表示根据本发明实施方式的压板缺陷检测设备的结构框图。

图2是解释根据本发明实施方式的用于检测压板缺陷方法的流程图。

图3是表示在根据本发明实施方式的操作S210中所接收的信号的图。

图4是用于解释根据本发明实施方式的操作S220和S250的图。

图5是用于解释根据本发明实施方式的操作S230和S240的图。

图6A和图6B是用于解释根据本发明实施方式的操作S260的图

附图标记说明

100：压板缺陷检测设备

110：声发射传感器单元

120：周期测量器

130：缺陷存在确定单元

140：提取器

具体实施方式

下文中参照附图更全面地描述本发明，其中表示本发明的示范性实施方式。本领域技术人员可以认识到，所描述的实施方式可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下以不同的方式改进。因此，将附图及描述认为实质上是说明性的，而非限制性的。贯穿说明书，相同的附图标记指示相同的元件。

在此使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而非是为了限制本发明。如在此使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也包括复数形式，除非上下文清楚另有指示。可以进一步理解：在本说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”指定规定特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任意和所有组合。

可以理解，可以通过至少一个控制单元执行一个或多个下面的方法或其方面。术语“控制单元”指的是包括存储器和处理器的硬件装置。存储器配置成存储程序指令，而处理器被特定编程执行该程序指令，以执行下面进一步描述的一个或多个过程。而且，可以理解，下面的方法可以由包括该控制单元的设备连同一个或多个其他组件执行，这是本领域技术人员可以理解的。

而且，本发明的控制单元可以具体化为包括由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROMs、磁带、软盘、闪存盘、智能卡和光学数据存储装置。还可以使计算机可读记录介质分布在连接网络的计算机系统中，以便以分布方式例如通过远程信息处理服务器或现场总线(CAN)存储和执行计算机可读介质。

现在参照附图更全面电描述本发明，其中在附图中所示为本发明的实施方式。

图1是表示根据本发明实施方式的压板缺陷检测设备100的结构方框图。

如图1所示，压板缺陷检测设备100包括声发射传感器单元110、周期测量器120、提取器140以及缺陷存在确定单元130。

首先，声发射传感器单元110检测在压力加工期间从作为检测对象的压板发射的弹性波。当使用压床(press machine)加工金属板时，发射弹性波，同时显著地释放在该板中局部形成的应变能。在这种情况下，发射的弹性波是声发射(AE：acoustic emission)信号，声发射传感器单元110利用AE传感器检测AE信号。

此外，声发射传感器单元110被连接到作为缺陷检测对象的压板的表面，以检测AE信号。当由于破坏造成的变形从压板发出AE信号时，声发射传感器单元110检测由于从压板中的源到达压板表面的波而产生的小动态位移(slight dynamic displacement)，并且将检测到的信号转换成电信号。此外，也可以使用非接触AE传感器在不接触检测对象的状态下以非接触方法检测AE信号。

即使是固体如压板中最轻微的变化，例如碎裂纹的错位、产生及生长、以及熔化和固化，也可以使用AE信号捕获。当使用压床剪切压板，压板进入模具(die)，或者通过向压板施加弯曲应力使压板弯曲时，从压板发射AE信号。在这种情况下，由声发射传感器单元110检测所发射的AE信号，并且将其转换成电信号。

此外，周期测量器120测量作为在检测到的信号中具有大于阈值电压的电压的连续信号出现的区段的周期。在转换成电信号的信号中，提取具有等于或大于阈值电压的电压的信号，并且确定在所提取的信号中具有大于阈值电压的电压的连续信号出现的区段。此外，测量作为该区段的长度的周期。

当从作为检测对象的压板检测到的信号包含AE信号时，检测到的信号包含许多具有高电压的脉冲。因此，可以提取关于具有大于阈值电压的电压的连续信号出现的区段的周期的信息，并且可以利用该周期信息确定在对应的压板中是否产生缺陷。

然后，当测量出的周期大于第一参考值时，缺陷存在确定单元130确定在压板中产生了缺陷，以及当测量出的周期小于第二参考值时，缺陷存在确定单元130确定压板处于正常状态。为了方便描述，将周期值中用于确定有缺陷的压板的参考值称作第一参考值，将用于确定正常状态下的压板的参考值称作第二参考值。此外，第一参考值大于第二参考值。

当作为检测对象的压板的周期等于或小于第一参考值且等于或大于第二参考值时，仅使用周期很难确定是否存在缺陷。在这种情况下，缺陷存在确定单元130可以使用从稍后描述的提取器140提取的参数，二维地确定对应的压板是否是有缺陷的。

最后，提取器140可以从检测到的信号中提取具有大于阈值电压的输出电压的脉冲数、作为具有大于阈值电压的输出电压的脉冲面积总和的能量以及在周期期间产生的平均频率中的至少一个参数。

在具有小于第一参考值且大于第二参考值的周期的压板的情况下，仅利用该周期很难确定该压板是否是有缺陷的。在这种情况下，缺陷存在确定单元130可以使用提取的参数和周期，二维地确定该压板是否是有缺陷的。

例如，当周期大于第二参考值且小于第一参考值时，具有大于阈值电压的电压的脉冲数大于参考值，或者能量值大于参考值时，确定对应的压板是有缺陷的。此外，当平均频率小于参考值时，可以确定对应的压板是有缺陷的。

在下文中，参照图2至图5更详细地描述根据本发明实施方式的用于检测压板缺陷的方法。

图2是用于解释根据本发明实施方式的用于检测压板缺陷方法的流程图。

首先，声发射传感器单元110检测来自作为检测对象的压板的AE信号(S210)。就此，图3是表示在根据本发明实施方式的操作S210中接收的信号的图。如图3所示，声发射传感器单元110将从压板检测到的信号转换成电信号。这样，可以获得随时间的电压值的变化。如图3所示，具有高幅值的时间点指的是将压力施加于压板的时间点。可以分析一个周期的检测信号，以检测包含在对应压板中的缺陷。

参照图2，周期测量器120然后从检测到信号中测量具有大于阈值电压的电压的连续脉冲出现的区段的周期(S220)。在此，阈值电压指的是使其他信号区别于AE信号脉冲的电压值。通过具有等于或大于阈值的电压的信号，随后描述的缺陷存在确定单元130可以确定在发射对应信号的压板中是否存在缺陷。

图4是用于解释根据本发明实施方式的操作S220和S250的图。如图4所示，周期测量器120从操作S210中检测到的信号，测量具有大于阈值电压的电压的连续脉冲出现的区段的周期。

此外，缺陷存在确定单元130使用测量出的周期值确定对应的压板是否是有缺陷的。当该周期大于第一参考值时，缺陷存在确定单元130确定在对应的压板中产生缺陷(S230)。

当该周期小于第二参考值时，缺陷存在确定单元130确定对应的压板处于正常状态(S240)，其中第二参考值小于第一参考值。

在此，使用从多个压板预先测量的周期值确定第一参考值和第二参考值。可以对多个有缺陷的压板和多个正常的压板执行操作S210和S220，以形成周期值作为数据库。通过形成为数据库的周期值设置用于区分正常压板和有缺陷的压板的两个参考值。

当周期小于第一参考值且大于第二参考值时，仅使用该周期不能确定是否存在缺陷。在这种情况下，可以经由随后描述的操作S250确定参数，并且使用提取的参数确定在对应的压板中是否产生缺陷。

然后，提取器140从操作S220中检测到的信号提取参数(S250)。提取器140从在操作S220中测量出的周期期间的信号中提取参数，并且提取脉冲数、能量和平均频率之中的至少一个参数。脉冲数指的是具有大于阈值电压的电压的脉冲数，能量指的是具有大于阈值电压的电压的脉冲的面积总和。此外，平均频率指的是在该周期期间产生的信号的平均频率。

如图4所示，提取器140对具有大于阈值电压的电压的脉冲数进行计数，以计算脉冲数，并且使用所计数的脉冲中具有等于或大于阈值电压的电压的面积总和来计算能量。此外，提取器140计算在周期期间产生的信号的平均频率。

最后，缺陷存在确定单元130使用测量出的周期和提取的参数确定对应的压板是否存在缺陷(S260)。缺陷存在确定单元130将在所提取的参数中数脉冲很多或能量高的压板确定为产生了缺陷，以及将平均频率较低的压板确定为产生了缺陷。

在下文中，参照图5和图6详细描述利用根据本发明实施方式的压板缺陷检测设备的模拟结果(仿真结果)。如表1所示，针对65个压板进行模拟，并作为压板的样品顺序，按#1至#65顺序指定压板，来区分压板。

【表1】

如表1所示，对压板#1至#60执行施加170吨压力的压力加工，将240吨的压力施加于压板#61和#62，将170吨的压力施加于压板#63至#65。在压板#1至#61中未产生在实际压力加工现场中产生的摩擦力。因此，压板的状态确认是无意义的。

为了再现在实际压力加工现场产生的摩擦力，使用砂纸在压板#62至#65上执行压力加工。由于在实际压力加工现场反复执行的压力加工而在压床中产生热量，并且产生的热量在压板中作为摩擦力发挥作用。在压力加工过程中施加的压力和由于在压床中产生的热量而产生的摩擦力的总和可能被施加于实际的压板。此外，所产生的摩擦力是在压板中产生缺陷的主要因素。因此，在本模拟中，利用砂纸再现在实际压力加工现场中产生的摩擦力。

作为经压力加工(press worked)的压板#63至#65的检查结果，从压板#63和#64检测到缺陷，而压板#65处于正常状态。对具有相同的环境参数的压板#63至#65进行比较，其中环境参数例如为施加的压力以及是否产生摩擦力，。

作为比较结果，如图5所示，压板具有不同的周期值，该周期值根据压板是否是有缺陷而被区分。图5是用于解释根据本发明实施方式的操作S230和S240的图。在图5中，x轴指的是压板的检查顺序，y轴指的是由周期测量器120测量出的压板的周期。

如图5所示，压板#63和#64具有比较高的周期值，处于正常状态的压板#65具有相对较低的周期值。对多个压板进行模拟，以检查用于区分有缺陷的压板和正常状态的压板的两个周期值，将用于确定压板是有缺陷的周期值用作第一参考值，将用于确定压板处于正常状态的周期值用作第二参考值。

第一参考值和第二参考值之间的周期值指的是不能精确地确定有缺陷的压板和处于正常状态的压板的周期值的范围。缺陷存在确定单元130可以使用由提取器140提取的参数确定具有第一参考值和第二参考值之间的周期的压板是否是有缺陷的。

此外，第一参考值和第二参考值可以具有相同的值，缺陷存在确定单元130可以不使用参数，并可以使用一个参考值确定压板是否是有缺陷的。

在下文中，参照图6A和图6B详细地描述使用参数确定具有第一参数值和第二参数值之间的周期的压板是否有缺陷的方法。图6A和图6B是用于解释根据本发明实施方式的操作S260的图。

图6A是用于解释使用能量参数确定压板是否有缺陷的方法的图。作为模拟结果，有缺陷的压板的能量值相对高，而处于正常状态的压板的能量值相对低。

图6B是用于解释使用平均频率参数确定压板是否有缺陷的方法的图。作为模拟结果，有缺陷的压板的平均频率相对低，处于正常状态的压板的平均频率相对高。

因此，缺陷存在确定单元130可以根据模拟结果设置每个参数的参考值，并且使用设置参数的参考值确定在作为检测对象的压板中是否产生缺陷。

首先，提取器140针对多个压板提取参数，并且缺陷存在确定单元130设置用于区分处于正常状态压板和有缺陷的压板的参考值。此外，提取器140提取具有在第一参考值和第二参考值之间的周期值的、作为检测对象的压板的参数，并且缺陷存在确定单元130比较提取的参数与预定参数参考值，以确定在对应的压板中是否产生缺陷。

在由提取器140提取的参数中，当脉冲数或能量超出脉冲数的参考值或能量的参考值时，确定对应的压板是有缺陷的。此外，当平均频率小于平均频率的参考值时，确定对应的压板是有缺陷的。

根据本发明的压板缺陷检测设备100可以应用于通过将具有破坏强度或以上的压力施加于材料来剪切材料的剪切加工、通过将力施加于材料以产生弯曲应力将材料处理成不同形状的弯曲加工、用于在将材料放入模具时模制没有接头(joint)的容器的拉延加工(drawing work)、或者用于在对材料施加高压缩力使材料变形的同时模制具有模具内部形状的产品的压缩加工，以便检测在不同材料的加工过程中产生的缺陷。这样，可以使用在此描述的用于检测压板的缺陷的设备和方法，简单地检测在压力加工期间产生的缺陷，并且针对其缺陷确定不明确的检测对象可以使用参数更精确地确定是否产生缺陷。

虽然结合当前被认为是实际的实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于公开的实施方式，相反，其覆盖包含在附加的权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (11)

1.一种用于检测压板缺陷的设备，所述设备包括声发射传感器单元，所述声发射传感器单元配置成检测在压力加工期间从作为检测对象的所述压板发射的至少一个弹性波信号，其特征在于所述设备还包括：

周期测量器，所述周期测量器配置成测量作为在至少一个检测到的信号之中具有大于阈值电压的电压的连续信号出现的区段的周期；以及

缺陷存在确定单元，所述缺陷存在确定单元配置成当测量出的周期大于第一参考值时确定在所述压板中产生了缺陷，以及当测量出的周期小于第二参考值时确定所述压板处于正常状态，其中所述第二参考值小于所述第一参考值。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：

使用从多个作为比较对象的压板预先测量的周期值，确定所述第一参考值和所述第二参考值，并且

所述第一参考值和第二参考值是指所述比较对象中产生缺陷的压板的周期和所述比较对象中处于正常状态的压板的周期的分布上的边界线的值。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于还包括：

提取器，所述提取器配置成从至少一个检测信号提取：i)具有大于阈值电压的输出电压的脉冲数、ii)作为具有大于阈值电压的输出电压的脉冲的面积总和的能量、以及iii)在所述周期期间产生的平均频率中的至少一个参数。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于：

所述缺陷存在确定单元进一步配置成当测量出的周期具有所述第一参考值和第二参考值之间的值时，使用所提取的至少一个参数确定所述压板是否是有缺陷的。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于：

所述缺陷存在确定单元进一步配置成：

当在所提取的参数中所述脉冲数和所述能量大于参考数时，确定在对应压板中产生了缺陷，以及

当在所述周期期间产生的平均频率低于参考数时，确定在对应压板中产生了缺陷。

6.一种用于使用压板缺陷检测设备检测缺陷的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

检测在压力加工期间从作为检测对象的压板发射的至少一个弹性波信号；

测量作为在至少一个检测到的信号之中具有大于阈值电压的电压的连续信号出现的区段的周期；

当测量出的周期大于第一参考值时确定在所述压板中产生了缺陷；以及

当测量出的周期小于第二参考值时确定所述压板处于正常状态，所述第二参考值小于所述第一参考值。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：

使用从多个作为比较对象的压板预先测量的周期值，确定所述第一参考值和所述第二参考值，并且

所述第一参考值和第二参考值是指所述比较对象中产生缺陷的压板的周期和所述比较对象中处于正常状态的压板的周期的分布上的边界线的值。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

从至少一个检测信号提取：i)具有大于阈值电压的输出电压的脉冲数、ii)作为具有大于阈值电压的输出电压的脉冲的面积总和的能量、以及iii)在所述周期期间产生的平均频率中的至少一个参数。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于确定产生了缺陷的步骤包括：

当测量出的周期具有所述第一参考值和第二参考值之间的值时，使用所提取的至少一个参数确定所述压板是否是有缺陷的。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于确定产生了缺陷的步骤还包括：

当在所提取的参数中所述脉冲数和所述能量大于参考数时，确定在对应压板中产生了缺陷；以及

当在所述周期期间产生的平均频率低于参考数时，确定在对应压板中产生了缺陷。

11.一种包含用于检测压板的缺陷的程序指令的非暂时性计算机可读介质，其特征在于所述计算机可读介质包括：

测量作为在至少一个弹性波信号之中具有大于阈值电压的电压的连续信号出现的区段的周期的程序指令，所述至少一个弹性波信号在压力加工期间从作为检测对象检测的压板发射；

当测量出的周期大于第一参考值时确定在所述压板中产生了缺陷的程序指令；以及

当测量出的周期小于第二参考值时确定所述压板处于正常状态的程序指令，所述第二参考值小于所述第一参考值。