CN107589174A - 一种焊缝缺陷检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊缝检测系统，包括焊件本体，还包括：设置于焊件本体所在的焊缝处，用于采集焊缝缺陷信息的磁光传感器和脉冲涡流传感器；位于焊件本体所在的焊缝处，用于对焊缝缺陷信息进行分析处理的控制机。该检测系统采用磁光传感器和脉冲传感器产生的磁场的相互配合可实现对焊缝表面及亚表面缺陷进行精确检测，采用脉冲涡流传感器可实现对焊缝内部缺陷的检测以及对焊缝缺陷进行定性和定量的分析，同时有关传感器采集的相关焊缝信息可传递至控制机进行分析处理，即该检测系统可同时检测焊件焊缝表面、亚表面和内部缺陷并能确定焊件焊缝缺陷深度，进而提高了焊缝检测准确性。

Description

一种焊缝缺陷检测系统

技术领域

本发明涉及焊缝缺陷检测领域，特别涉及一种焊缝缺陷检测系统。

背景技术

近年来，激光焊接在工业生产中占有越来越重要的地位。焊接质量的好坏直接决定着产品质量的好坏。由于在焊接过程中受多种干扰因素的影响，可能会出现焊接不稳定的现象，进而产生裂纹、未熔化、未焊透、凹陷、夹渣和气孔等焊缝缺陷，这些缺陷会导致焊缝截面积减少、焊件承载能力降低、产生应力集中、疲劳强度降低并易引起焊件破裂导致脆断等情况出现。尤其以焊接过程中出现的焊缝裂纹和未熔合危害性最大，为了避免焊件出现质量问题造成损失，在焊接过程中对焊缝质量的检测变得尤为重要。

目前，对焊缝缺陷无损检测方法主要有目视检测法、射线检验法、超声检测法、渗透检测法和磁粉检测法五种常规的无损检测方法。此外，还有新兴电磁无损检测方法，如漏磁检测法和涡流检测法等。渗透检测法是五大常规的无损检测方法之一，是一种比较老的方法，渗透检测法包括渗透剂、清洗剂和显像剂三个部分，渗透检测法的原理为：通过在被检测工件表面施加含有色泽和荧光物质的渗透剂，利用毛细管渗入并留在缺陷内，接着洗去表面多余的渗透剂，再涂上一层显影剂，借毛细管吸附作用，使缺陷中的渗透剂吸出，通过色泽对比或紫外线照射激发荧光物质发光，从而将焊缝缺陷的图像显现出来，进而实现对焊缝缺陷的检测。

传统的无损检测方法都具有一定的局限性。除了无法同时检测焊件焊缝表面、亚表面和内部缺陷之外，还需要检测者具有丰富的相关专业基础知识和经验、需富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、对工作人员的专业技术要求较高；并且传统的检测方法易受环境因素的影响、对焊件本身也有一定的要求，如焊件表面的光滑度、焊件材料等、难以对焊缝缺陷作精确性定量、成本相对较高。

由此可见，如何克服传统的无损检测方法中无法同时检测焊件焊缝表面、亚表面和内部缺陷，难以确定焊件焊缝缺陷深度，以及对焊缝检测准确性低的问题是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种焊缝检测系统，以解决现有技术中无法同时检测焊件焊缝表面、亚表面和内部缺陷，难以确定焊件焊缝缺陷深度，以及对焊缝检测准确性低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种焊缝检测系统，包括焊缝本体，还包括：

设置于所述焊件本体所在的焊缝处，用于采集焊缝缺陷信息的磁光传感器和脉冲涡流传感器；

分别与所述磁光传感器和所述脉冲涡流传感器连接，用于对所述焊缝缺陷信息进行分析处理的控制机。

优选地，所述磁光传感器上设置有图像采集卡，用于获取焊缝缺陷的磁光图像。

优选地，所述脉冲涡流传感器包括：

脉冲信号发生器，用于产生脉冲信号；

激励线圈，用于根据所述脉冲信号产生脉冲磁场，并在所述焊件本体中感应出涡流磁场；

检测线圈，用于根据所述涡流磁场感应出感应电压；

信号采集卡，用于采集所述感应电压，并将所述感应电压发送至所述控制机。

优选地，还包括：

设置有夹具的无损检测平台，用于固定所述焊件本体。

优选地，还包括：

与所述控制机连接，用于传递所述焊缝缺陷信息或者输入检测命令的人机交互设备。

优选地，所述人机交互设备为触摸屏。

优选地，还包括：

与所述控制机连接，用于实现所述焊缝缺陷信息无线传输的无线通信设备。

优选地，所述无线通信设备为GPRS模块。

相比于现有技术，本发明所提供的一种焊缝检测系统，包括焊件本体，还包括：设置于焊件本体所在的焊缝处，用于采集焊缝缺陷信息的磁光传感器和脉冲涡流传感器；位于焊件本体所在的焊缝处，分别与磁光传感器和脉冲涡流传感器连接，用于对焊缝缺陷信息进行分析处理的控制机。由此可见，该检测系统可采用磁光传感器和脉冲涡流传感器与控制机的相互配合，使得控制机可实时获取焊件本体的焊缝缺陷信息，并且利用磁光传感器和脉冲传感器产生的磁场相互配合可实现对焊缝表面及亚表面缺陷进行精确检测，同时利用脉冲涡流传感器可实现对焊缝内部缺陷的检测以及对缺陷进行定性和定量(体积、深度)的分析，即该检测系统可同时检测焊件焊缝表面、亚表面和内部缺陷并能确定焊件焊缝缺陷深度，进而提高了焊缝检测准确性。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的一种焊缝检测系统的结构图；

图2为本发明实施例所提供的磁光传感器工作原理图；

图3为本发明实施例所提供的脉冲涡流检测工作原理图。

具体实施方式

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，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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种焊缝检测系统，可以解决传统的无损检测方法中无法同时检测焊件焊缝表面、亚表面和内部缺陷，难以确定焊件焊缝缺陷深度，以及对焊缝检测准确性低的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明实施例所提供的一种焊缝检测系统的结构图，如图1所示，包括焊件本体10，还包括：设置于焊件本体10所在的焊缝14处，用于采集焊缝缺陷信息的磁光传感器11和脉冲涡流传感器12；分别与磁光传感器11和脉冲涡流传感器12连接，用于对焊缝缺陷信息进行分析处理的控制机13。

对焊件进行焊接的过程中通常会受到多种因素的干扰，这样可能会出现焊接不稳定的现象，进而产生各种焊缝缺陷，例如裂纹、未熔化、未焊透、凹陷、夹渣和气孔等，这些缺陷会导致焊缝截面积减少、焊件承载能力降低、并易引起焊件破裂导致脆断等情况出现。所以在焊接过程中对焊缝质量的检测尤为主要。本发明在焊件本体10的焊缝14处设置磁光传感器11、脉冲涡流传感器12，磁光传感器11和脉冲涡流传感器12用于采集焊件的焊缝缺陷信息，脉冲涡流传感器12产生的磁场可以配合磁光传感器11对焊件本体10的焊缝缺陷进行检测，并且磁光传感器11和脉冲涡流传感器12分别与控制机13连接，这样就可将磁光传感器11和脉冲涡流传感器12采集到的焊缝缺陷信息传输至控制机13，利用控制机13对采集到的焊缝缺陷信息进行分析处理，即利用控制机13实现对焊缝14表面、亚表面及内部缺陷的检测与识别，进而可提高焊缝检测准确性。

具体为：首先将焊接过程中利用磁光传感器11采得的焊缝缺陷的磁光图像传递给工业控制机13，由控制机13对焊接缺陷磁光图像进行分析与处理，使用特征提取和模式识别技术对获得的缺陷(主要是裂纹、未焊透、未熔合、凹陷)进行分类。然后将脉冲涡流传感器12采得的电压信号传递给工业控制机13，由控制机13对脉冲涡流信号进行瞬态时域分析与处理，获得焊缝缺陷的体积、深度以及结构参数信息。通过两种方法的结合及计算机信息融合技术，通过控制机13上的LED显示屏可实时获得电压信号的波形信号与焊缝缺陷磁光图像相融合后焊件本体10中焊缝缺陷的种类、大小、深度以及结构参数等信息，进而实现焊缝14表面、亚表面、及内部缺陷的实时检测与识别。

在本申请实施例中，磁光传感器11与脉冲涡流传感器12位于焊件本体10的上方，可用于采集焊缝14处磁光图像及脉冲涡流信号。磁光传感器11与脉冲涡流传感器12可以分别即分开放置于焊件本体10的上方，也可以预先将磁光传感器11与脉冲涡流传感器12放置在一个盒子中，再将装有磁光传感器11与脉冲涡流传感器12的盒子放置于焊件本体10的上方，可以理解的是，将磁光传感器11与脉冲涡流传感器12置于焊件本体10的上方，只是一种优选地方式，并不代表只有这一种方式，在此不再详细赘述，当然，磁光传感器11和脉冲涡流传感器12与焊件本体10的位置关系，以及是将磁光传感器11与脉冲涡流传感器12分别放于焊件本体10的上方，还是预先将磁光传感器11与脉冲涡流传感器12放置在一个盒子中，再将改盒子放于焊件本体10的上方，这些均并不会影响本申请实施例的实现。

本发明中的磁光传感器11对焊缝14的表面缺陷和亚表面缺陷进行检测的原理是基于法拉第磁光效应，具体为线性偏振光在介质中传播时，若在平行于光传播方向施加一个磁感应强度为B的磁场，则该线性偏振光的偏振角就会发生旋转，偏振光的光强也就会随之发生改变。

图2为本发明实施例所提供的磁光传感器工作原理图，如图2所示，当一束LED光源20发出后，经过起偏器21转变为一束偏振光。偏振光穿过磁光介质27，经磁光薄膜反射镜26反射。由于在光束的传播方向上存在有磁场发生器25产生的外加磁场，光的偏振面将会发生一定的偏转，偏转一定角度的偏振光经过检偏器23被COMS相机24采集，磁场变化的信息转换为光强的变化实时成像。当焊件上的焊缝14未焊接良好即焊缝14存在缺陷时，偏振光从反射镜22反射至焊缝14时，由于磁场发生器25产生的磁场作用的影响，这时偏振光在经过磁光薄膜反射镜26时会产生一定的偏转角，最终在COMS相机24上显示的图像也会发生变化，可以通过图像的变化反应焊缝缺陷的有关信息，而当焊缝14焊接良好，即没有缺陷时，偏振光在经过磁光薄膜反射镜26反射至检偏器23时不会产生偏转角，即最终在COMS相机24上显示的图像与焊缝14有缺陷时的图像是不一样的。在磁光传感器11单独使用时，是由磁场发生器25产生磁场的，而在本申请中，因为有脉冲涡流传感器12的存在，所以不需要磁场发生器25，可以将脉冲涡流传感器12产生的磁场应用到磁光传感器11上，即在磁光传感器11工作时，当焊件本体10的焊缝14有缺陷时，可利用脉冲涡流传感器12产生的磁场使光的偏振面发生一定的偏转，可以节省硬件成本。

直流磁场方向单一，只能检测与焊缝14平行的缺陷，且准确性较低，而脉冲涡流传感器12产生的交变磁场中存在趋肤效应，能在焊件本体10中产生较强的涡流，迫使磁力线相对集中在被测表层，容易将表层较浅区域饱和磁化，对表层及内表层缺陷非常敏感，同时也可以对横向的缺陷进行检测，增加了检测的准确性以及可对焊缝14的多方向性进行检测，所以可获取清晰的磁光图像，经过图像处理提取焊缝信息，实现对焊缝14的实时跟踪，同时为了获取焊缝缺陷的磁光图像，在磁光传感器11上设置有图像采集卡，在图2中未画出。

本发明所提供的一种焊缝检测系统，包括焊件本体，还包括：设置于焊件本体所在的焊缝处，用于采集焊缝缺陷信息的磁光传感器和脉冲涡流传感器；分别与磁光传感器和脉冲涡流传感器连接，用于对焊缝缺陷信息进行分析处理的控制机。由此可见，该检测系统可采用磁光传感器和脉冲涡流传感器与控制机的相互配合，使得控制机可实时获取焊件本体的焊缝缺陷信息，并且利用磁光传感器和脉冲涡流传感器产生的磁场相互配合可实现对焊缝表面及亚表面缺陷进行精确检测，同时利用脉冲涡流传感器可实现对焊缝内部缺陷的检测以及对缺陷进行定性和定量(体积、深度)的分析，即该检测系统可同时检测焊件焊缝表面、亚表面和内部缺陷并能确定焊件焊缝缺陷深度，进而提高了焊缝检测准确性。

图3为本发明实施例所提供的脉冲涡流检测工作原理图，如图3所示，在图1的基础上，作为优选地实施方式，脉冲涡流传感器12包括：脉冲信号发生器，用于产生脉冲信号；脉冲信号发生器其实就是给激励线圈通电，即输入激励脉冲，产生脉冲信号，在图3中未画出；激励线圈，用于根据脉冲信号产生脉冲磁场，并在焊件本体10中感应出涡流磁场；检测线圈，检测线圈指的是脉冲涡流传感器12中的检测线圈，在图3中未画出，用于根据涡流磁场感应出感应电压；信号采集卡，用于采集感应电压，并将感应电压发送至控制机13；信号采集卡同样位于脉冲涡流传感器12中；详细过程为：脉冲信号发生器(脉冲信号源)产生具有一定占空比的方波并加载到激励线圈两端，这时激励线圈中就存在周期的宽带脉冲电流，激励线圈中的脉冲电流感生出一个快速衰减的脉冲磁场(源场)，变化的磁场就会在焊件本体10中感应出瞬时涡流(脉冲涡流)，此脉冲涡流向焊件本体10内部传播，又会感应出一个快速衰减的涡流磁场(涡流场)，随着涡流磁场的衰减，脉冲涡流传感器12中的检测线圈上就会感应出随时间变化的电压(瞬态感应电压)。如果焊件本体10的焊缝14中有缺陷存在，就会使感应磁场强度发生变化，势必对涡流分布产生影响，从而影响到磁场分布，最终使得脉冲涡流传感器12中的检测线圈上的瞬态感应电压发生变化，所以通过测量瞬态感应电压信号并对其电压信号进行处理和分析，就可以得到有关缺陷的尺寸、深度和结构参数等信息。因为脉冲涡流传感器12与控制机13连接，所以脉冲涡流传感器12采集到的感应电压可以传送至控制机13，通过控制机13对采集到的感应电压进行处理和分析，便可得到焊缝14的缺陷尺寸、深度和结构参数等信息。

在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，还包括：

设置有夹具的无损检测平台，用于固定焊件本体10。

为了在检测焊缝14的缺陷时，焊件本体10固定不动，作为优选地方式，还包括设置有夹具的无损检测平台，可以理解的是，除了在无损检测平台上设置夹具之外，还可以是其它可以固定焊件本体10的工具，设置夹具只是一种优选地方式，并不代表只有这一种方式，同理，也不一定要在无损检测平台上设置固定焊件本体10的夹具等，当然，选取何种装置固定焊件本体10并不会影响本申请实施例的实现。

在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，还包括：

与控制机13连接，用于传递焊缝缺陷信息或者输入检测命令的人机交互设备。

可以将磁光传感器11和脉冲涡流传感器12采集到的有关焊缝缺陷信息或者焊缝缺陷信息的检测结果通过控制机13上的有关通信接口上传至人机交互设备，方便有关工作人员或者用户观察，并且，有关工作人员或者用户可以通过人机交互设备输入检测命令，例如可在人机交互设备上直接输入启动检测或停止检测命令等。作为优选地实施方式，人机交互设备可以为触摸屏。本实施例选用触摸屏是由于其操作方便。当然，除了触摸屏外，还可以是其它装置，例如，按键输入板和显示界面，本实施例不再赘述。

在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，还包括：

与控制机13连接，用于实现焊缝缺陷信息无线传输的无线通信设备。

无线通信设备与控制机13的有关通信接口连接，利用无线通信设备，可以将焊件本体10的焊缝缺陷信息通过该设备传输至手机等，方便用户观察，可以理解的是，除了无线通信设备，还可以利用其它设备进行传输，并不代表只有这种传输方式，在本申请实施例中无线通信设备为GPRS模块。当然，无线通信设备的类型并不会影响本申请实施例的实现。

以上对本发明所提供的一种焊缝检测系统进行了详细介绍。本文中运用几个实例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明，只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本领域技术人员，在没有创造性劳动的前提下，对本发明所做出的修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请中。

Claims (8)

1.一种焊缝缺陷检测系统，包括焊件本体，其特征在于，还包括：

设置于所述焊件本体所在的焊缝处，用于采集焊缝缺陷信息的磁光传感器和脉冲涡流传感器；

分别与所述磁光传感器和所述脉冲涡流传感器连接，用于对所述焊缝缺陷信息进行分析处理的控制机。

2.根据权利要求1所述的焊缝检测系统，其特征在于，所述磁光传感器上设置有图像采集卡，用于获取焊缝缺陷的磁光图像。

3.根据权利要求1所述的焊缝检测系统，其特征在于，所述脉冲涡流传感器包括：

脉冲信号发生器，用于产生脉冲信号；

激励线圈，用于根据所述脉冲信号产生脉冲磁场，并在所述焊件本体中感应出涡流磁场；

检测线圈，用于根据所述涡流磁场感应出感应电压；

信号采集卡，用于采集所述感应电压，并将所述感应电压发送至所述控制机。

4.根据权利要求1所述的焊缝检测系统，其特征在于，还包括：

设置有夹具的无损检测平台，用于固定所述焊件本体。

5.根据权利要求1所述的焊缝检测系统，其特征在于，还包括：

与所述控制机连接，用于传递所述焊缝缺陷信息或者输入检测命令的人机交互设备。

6.根据权利要求5所述的焊缝检测系统，其特征在于，所述人机交互设备为触摸屏。

7.根据权利要求1所述的焊缝检测系统，其特征在于，还包括：

与所述控制机连接，用于实现所述焊缝缺陷信息无线传输的无线通信设备。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述无线通信设备为GPRS模块。