CN107037063A - 一种简化的t形焊件角焊缝中批量缺陷的空间定位方法 - Google Patents

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沙静
陈晶华
陈思远
杨峰
刘文君
陈跃
张建化
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Abstract

本发明公开了一种简化的T形焊件角焊缝中批量缺陷的空间定位方法，包括以下步骤：首先对T形接头焊件进行左右旋转，并获得T形接头焊件左右旋转的X射线检测图像；其次，选用射线穿透T形焊件角焊缝所在直角的角平分线(面)为定位特征点，得出简化的缺陷深度计算的数学模型：；缺陷偏移量计算的数学模型如下：；本发明不但可减少深度数学模型中的已知量，而且可提高批量缺陷空间定位的精度，大大提高缺陷空间定位模型的适用性和应用范围。

Description

一种简化的T形焊件角焊缝中批量缺陷的空间定位方法
技术领域
本发明涉及一种简化的T形焊件角焊缝中批量缺陷的空间定位方法。
背景技术
目前重要焊接结构接头中缺陷的空间定位已成为无损检测领域的研究重点和热点，发明人已经开展了T形接头穿透型焊缝和角焊缝中缺陷的空间定位研究，并实现了缺陷的空间定位和空间位置可视化。
但对于T形焊件角焊缝中缺陷的空间定位虽已实现，但缺陷深度定位的数学模型中涉及的已知量较多，需提前测量，测量误差将直接影响缺陷空间定位的精度，因此发明一种简化的T形焊件角焊缝中批量缺陷的空间定位方法非常必要。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种简化的T形焊件角焊缝中批量缺陷的空间定位方法，不但可减少深度数学模型中的已知量，而且可提高批量缺陷空间定位的精度，大大提高缺陷空间定位模型的适用性和应用范围。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种简化的T形焊件角焊缝中批量缺陷的空间定位方法，包括以下步骤：
首先对T形接头焊件进行左右旋转，并获得T形接头焊件左右旋转的X射线检测图像；
其次，选用射线穿透T形焊件角焊缝所在直角的角平分线(面)为定位特征点，得出简化的缺陷深度计算的数学模型：
缺陷偏移量计算的数学模型如下：
缺陷沿焊缝长度方向的分布可通过缺陷分割和缺陷细化的方法确定：把分割后的缺陷从周围四个方向不断向内缩减，直至获得缺陷的中心点；
其中：当x>0时缺陷位于垂直板中心线的右侧；当x＝0时缺陷位于垂直板中心线上；当x<0时缺陷位于垂直板中心线的左侧；
式中d—通过公式计算得出的缺陷到水平板表面的距离(mm)，即缺陷深度；
dl—焊件右转时缺陷中心点到定位特征点(角焊缝所在直角的角平分线)的投影距离(mm)；
dr—焊件左转时缺陷中心点到定位特征点(角焊缝所在直角的角平分线)的投影距离(mm)；
W—垂直板宽度(mm)；
δ—水平板厚度(mm)；
x—缺陷偏离垂直板中心线的距离(mm)，即缺陷偏移量。
本发明首先根据焊件X射线检测图像中各部分之间的几何关系，创建了缺陷深度和偏移量计算的数学模型：对于某一固定的T形接头，其垂直板的宽度W、水平板的厚度δ可提前测量得出，且为固定值；而dl和dr两个投影距离可通过对焊件左右旋转后获得的X射线检测图像进行缺陷分割和缺陷细化获得；dl和dr确定后可直接根据偏移量模型得到偏移量x的值；把上述已获得的参数带入公式(1)可确定缺陷深度。
与现有的缺陷空间定位方法相比，创建的缺陷深度及偏移量模型中减少了一个已知量焊角尺寸K，免除了其测量误差对缺陷空间定位精度的影响；根据上述模型可确定缺陷的深度和偏移量；而缺陷沿焊缝长度方向的分布可通过缺陷分割、缺陷细化后搜索缺陷中心点的横坐标确定，从而可实现T形焊件角焊缝中批量缺陷的空间定位。
本发明具有不用预先贴标记、缺陷定位精度高、检测速度快、检测成本低(与CT相比)、适用范围广、鲁棒性强、应用前景广阔等优点。
附图说明
图1是本发明左侧角焊缝中缺陷深度定位数学模型示意图；
图2是本发明右侧角焊缝中缺陷深度定位数学模型示意图；
图3是本发明左侧角焊缝偏移量数学模型示意图；
图4是本发明右侧角焊缝偏移量数学模型示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1至图4所示：本发明为一种简化的T形焊件角焊缝中批量缺陷的空间定位方法，包括以下步骤：
首先对T形接头焊件进行左右旋转，并获得T形接头焊件左右旋转的X射线检测图像；
其次，选用射线穿透T形焊件角焊缝所在直角的角平分线(面)为定位特征点，得出简化的缺陷深度计算的数学模型：
缺陷偏移量计算的数学模型如下：
缺陷沿焊缝长度方向的分布可通过缺陷分割和缺陷细化的方法确定：把分割后的缺陷从周围四个方向不断向内缩减，直至获得缺陷的中心点；
从创建的模型来看，不管是在左侧角焊缝还是右侧角焊缝中的缺陷，其深度和偏移量计算的数学模型都是相同的，见公式(1)和(2)；
其中：当x>0时缺陷位于垂直板中心线的右侧；当x＝0时缺陷位于垂直板中心线上；当x<0时缺陷位于垂直板中心线的左侧；
式中d—通过公式计算得出的缺陷到水平板表面的距离(mm)，即缺陷深度；
dl—焊件右转时缺陷中心点到定位特征点(角焊缝所在直角的角平分线)的投影距离(mm)；
dr—焊件左转时缺陷中心点到定位特征点(角焊缝所在直角的角平分线)的投影距离(mm)；
W—垂直板宽度(mm)；
δ—水平板厚度(mm)；
x—缺陷偏离垂直板中心线的距离(mm)，即缺陷偏移量。
首先根据焊件X射线检测图像中各部分之间的几何关系，创建了缺陷深度和偏移量计算的数学模型(对于某一固定的T形接头，其垂直板的宽度W、水平板的厚度δ可提前测量得出，且为固定值；而dl和dr两个投影距离可通过对焊件左右旋转后获得的X射线检测图像进行缺陷分割和缺陷细化获得；dl和dr确定后可直接根据偏移量模型得到偏移量x的值；把上述已获得的参数带入公式(1)可确定缺陷深度)。
与现有的缺陷空间定位方法相比，创建的缺陷深度及偏移量模型中减少了一个已知量焊角尺寸K，免除了其测量误差对缺陷空间定位精度的影响。根据上述模型可确定缺陷的深度和偏移量。而缺陷沿焊缝长度方向的分布可通过缺陷分割、缺陷细化后搜索缺陷中心点的横坐标确定，从而可实现T形焊件角焊缝中批量缺陷的空间定位。
通过检测结果表明本发明可实现T形焊件角焊缝中批量缺陷的空间定位，且定位准确。
经破坏性试验验证，缺陷深度和偏移量计算的相对误差不超过3.5％，缺陷定位精度比改进前高。
该发明也可适用于开坡口熔透的T型焊件角焊缝和穿透型T型接头中缺陷的空间定位，甚至可推广至对接接头中缺陷的空间定位上。该发明进行缺陷定位不用预先贴标记，缺陷定位精度高，检测速度快，检测成本低(与CT相比)，适用范围广，鲁棒性强，应用前景广阔。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种简化的T形焊件角焊缝中批量缺陷的空间定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先对T形接头焊件进行左右旋转，并获得T形接头焊件左右旋转的X射线检测图像；
其次，选用射线穿透T形焊件角焊缝所在直角的角平分线(面)为定位特征点，得出简化的缺陷深度计算的数学模型：
缺陷偏移量计算的数学模型如下：
缺陷沿焊缝长度方向的分布可通过缺陷分割和缺陷细化的方法确定：把分割后的缺陷从周围四个方向不断向内缩减，直至获得缺陷的中心点；
其中：当x>0时缺陷位于垂直板中心线的右侧；当x＝0时缺陷位于垂直板中心线上；当x<0时缺陷位于垂直板中心线的左侧；
式中d—通过公式计算得出的缺陷到水平板表面的距离(mm)，即缺陷深度；
dl—焊件右转时缺陷中心点到定位特征点(角焊缝所在直角的角平分线)的投影距离(mm)；
dr—焊件左转时缺陷中心点到定位特征点(角焊缝所在直角的角平分线)的投影距离(mm)；
W—垂直板宽度(mm)；
δ—水平板厚度(mm)；
x—缺陷偏离垂直板中心线的距离(mm)，即缺陷偏移量。
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