CN108414623B - 一种基于超声波扫查成像的电阻点焊质量评价方法 - Google Patents

一种基于超声波扫查成像的电阻点焊质量评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电阻点焊超声波成像领域，公开了一种基于超声波扫查成像的电阻点焊质量评价方法，包括步骤：划分电阻点焊成像网格；获取螺旋线所在网格的位置；进行超声波信号采集；将采集到的超声波信号进行界面波对齐；设置多个闸门选取各个闸门之间的极大值进行C扫描成像；并进行水平切面B扫描成像；若电阻点焊存在缺陷则判定该点焊质量不合格；若焊核等效直径不在合格范围内，则判定该点焊质量不合格；若压痕深度或焊核区域直径不在合格范围内，则判定该点焊质量不合格；若焊核无缺陷且焊核等效直径在合格范围内，同时压痕深度和焊核区域直径在合格范围内，则判定该点焊质量合格。本发明操作简单，扫查直径大，效率高，获取的结果更真实。

Description

一种基于超声波扫查成像的电阻点焊质量评价方法
技术领域
本发明涉及不锈钢车体电阻点焊超声波成像技术领域，特别是涉及一种基于超声波扫查成像的电阻点焊质量评价方法。
背景技术
电阻点焊在不锈钢车体制造过程中占有极大比重，是车体制造中的关键技术之一。电阻点焊质量直接影响焊接构件的可靠性与整个车体的使用性能。在电阻点焊焊接过程中，受到能量输入和分配、局部热积累速度、热量分布、焊接温度场等多种不确定性、非线性因素的相互耦合，导致了电阻点焊出现不同类型的缺陷，电阻点焊的缺陷类型一般包括小焊核和虚焊、缩孔与裂纹、压痕过深、烧穿等，其中焊核直径与压痕深度是衡量电阻点焊焊接质量的重要参数。电阻点焊缺陷无损检测的技术途径以X射线检测和超声波检测为主。X射线检测可以发现裂纹、缩孔等缺陷，对于有明显区域偏析的焊点可以检测出焊核尺寸，但是由于X射线检测成本高、在役检测困难，对人体有副作用。超声波检测气孔、裂纹、夹杂等缺陷，可以测量焊核尺寸和压痕深度，对人体无害。
为了准确测量不锈钢车体电阻点焊尺寸，由于多层薄板的电阻点焊会导致超声回波信号复杂，需要通过信号处理和图像分析方法以显示焊核等效直径、各层间焊核直径和压痕深度。由于不锈钢车体的电阻点焊数目巨大，需要高效可靠的成像方式以保证检测效率，而现有超声无损检测方法检测不锈钢车体电阻点焊缺陷效果并不理想。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
本发明的目的是：提供一种基于超声波扫查成像的电阻点焊质量评价方法，以减少数据量，提高成像效率，且操作简单，扫查结果更真实、可靠。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于超声波扫查成像的电阻点焊质量评价方法，基于超声波检测原理，根据在设计的规划路径上采集获取的超声波信号进行C扫描成像，通过信号处理测量电阻点焊的焊核区域直径和压痕深度，具体可以包括如下步骤：
步骤1：划分电阻点焊成像网格；
步骤2：以步骤1中的网格中心为检测原点，以螺旋线为扫查路径，获取螺旋线所在网格的位置；
步骤3：将步骤2中螺旋线所在的网格位置作为超声波数据的采集点，进行超声波信号采集；
步骤4：将步骤3中采集到的超声波信号进行界面波对齐；
步骤5：设置多个闸门，选取各个闸门之间的极大值进行C扫描成像；
步骤6：将步骤5中的C扫描图像进行水平切面B扫描成像；
步骤7：依据步骤5中的C扫描图像检测焊核是否存在缺陷，如果电阻点焊存在缺陷则判定该点焊质量不合格；
步骤8：依据步骤5中的C扫描图像，通过计算焊核所占网格比例获取焊核等效直径，如果焊核等效直径不在合格范围内，则判定该点焊质量不合格；
步骤9：依据步骤5中的C扫描图像分析焊核缺陷类型；
步骤10：依据步骤6中的水平切面B扫描成像计算压痕深度和焊核直径，如果压痕深度或焊核区域直径不在合格范围内，则判定该点焊质量不合格；
步骤11：如果步骤7中焊核无缺陷且步骤8中焊核等效直径在合格范围内，同时步骤10中的压痕深度和焊核区域直径在合格范围内，则判定该点焊质量合格。
步骤1中，所述划分电阻点焊成像网格是将点焊成像进行像素化处理。
步骤2中，所述以螺旋线为扫查路径是指超声波探头沿规定的螺旋线运动。
步骤4中，所述将步骤3中采集到的超声波信号进行界面波对齐是补偿压痕导致的界面波移位以保证焊核成像质量。
步骤5中，所述设置多个闸门，是用于成像时能够区分不同板层之间的焊核。
进一步地，步骤5中，设置有四个闸门，且分别设置在第一、二层回波之间，第二、三层回波之间，第一、二、三层回波之间，底波之间。
步骤6中，所述水平切面B扫描成像是用于测量压痕深度和焊核区域直径。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种基于超声波扫查成像的电阻点焊质量评价方法，建立了以网格单元划分电阻点焊二维坐标、以螺旋线为扫查路径、以螺旋线所处的网格位置作为超声波信号采集点的超声波成像方法，根据C扫描图像测量焊核等效直径，根据水平切面B扫描图像测量压痕深度和焊核区域直径，不仅扫查直径大，扫查结果更接近真实的焊核直径，而且可以减少数据量，具有较高的成像效率，可以灵活调整成像分辨率；实现了根据C扫描图像分析不同板层之间的点焊质量，操作简单，取得了良好的缺陷无损检测效果。
附图说明
图1为本发明实施例一种基于超声波扫查成像的电阻点焊质量评价方法的流程框图；
图2为本发明实施例所需要检测的电阻点焊区域的网格图；
图3为本发明实施例螺旋线的扫查路径图；
图4为本发明实施例螺旋线所在网格的位置图；
图5为本发明实施例中的超声波信号界面波对齐波形图；
图6为本发明实施例C扫描成像结果显示图；
图7为本发明实施例水平切面B扫描成像显示图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于超声波扫查成像的电阻点焊质量评价方法，其基于超声波检测原理，根据在设计的规划路径上采集获取的超声波信号进行C扫描成像，通过信号处理测量电阻点焊的焊核区域直径和压痕深度，具体可以包括如下步骤：
步骤1：划分电阻点焊成像网格；
所述划分电阻点焊成像网格是将点焊成像进行像素化处理；
图2中是所需要检测的电阻点焊区域，不同的颜色圆环意味着不同的检测分辨率；
步骤2：以步骤1中的网格中心为检测原点，以螺旋线为扫查路径，获取螺旋线所在网格的位置；
所述以螺旋线为扫查路径是指超声波探头沿规定的螺旋线运动；利用螺旋线扫查，效率高，扫查所需时间短，对于一个焊核只需20s左右的扫查时间，是现有扫查方式例如平扫(通常一个焊核扫查需要420s左右)所无法达到的，且扫查直径大，可达18mm，而现有的扫查直径只有约10mm；
图3中显示了螺旋线的扫查路径；
图4是本实施例中螺旋线所在网格的位置；
步骤3：将步骤2中螺旋线所在的网格位置作为超声波数据的采集点，进行超声波信号采集；
步骤4：将步骤3中采集到的超声波信号进行界面波对齐；
所述将步骤3中采集到的超声波信号进行界面波对齐是补偿压痕导致的界面波移位以保证焊核成像质量；
图5显示了本实施例中的超声波信号界面波对齐图；
步骤5：设置多个闸门，优选设置四个，即第一、二层回波之间，第二、三层回波之间，第一、二、三层回波之间，底波之间，选取各个闸门之间的极大值进行C扫描成像；
所述设置多个闸门，是用于成像时能够区分不同板层之间的焊核；
图6显示了本实施例中的C扫描成像结果；
步骤6：将步骤5中的C扫描图像进行水平切面B扫描成像；
所述水平切面B扫描成像是用于测量压痕深度和焊核区域直径；
图7显示了本实施例中的水平切面B扫描成像；
步骤7：依据步骤5中的C扫描图像检测焊核是否存在缺陷，如果电阻点焊存在缺陷则判定该点焊质量不合格；
图6中焊点1和焊点2无缺陷存在；
步骤8：依据步骤5中的C扫描图像，通过计算焊核所占网格比例获取焊核等效直径，如果焊核等效直径不在合格范围内，则判定该点焊质量不合格；
经过实验，本实施例中焊点1：第1-2层焊核等效直径为8.14mm，第2-3层焊核等效直径为7.95mm；焊点2：第1-2层焊核等效直径为11.16mm，第2-3层焊核等效直径为6.56mm。
各层焊核等效直径应大于6.8mm，焊点2中第2-3层焊核等效直径不在合格范围内；
步骤9：依据步骤5中的C扫描成像分析焊核缺陷类型；
步骤10：依据步骤6中的水平切面B扫描成像计算压痕深度和焊核区域直径，如果压痕深度或焊核区域直径不在合格范围内，则判定该点焊质量不合格；
经过实验，本实施例中焊点1压痕深度为0.101mm，焊点2压痕深度为0.162mm；
焊点1焊核区域直径为6.9mm，焊点2焊核区域直径为5.3mm；
焊核区域直径应大于6.8mm，焊点2焊核区域直径不在合格范围内。
步骤11：如果步骤7中焊核无缺陷且步骤8中焊核等效直径在合格范围内，同时步骤10中的压痕深度和焊核区域直径在合格范围内，则判定该点焊质量合格。
最终得出，焊点1是质量合格焊点，焊点2是质量不合格焊点。
由以上实施例可以看出，本发明建立了以网格单元划分电阻点焊二维坐标、以螺旋线为扫查路径、以螺旋线所处的网格位置作为超声波信号采集点的超声波成像方法，根据C扫描图像测量焊核等效直径，根据水平切面B扫描图像测量压痕深度和焊核区域直径，不仅可扫查直径大，扫查时间短，扫查结果更接近真实的焊核直径，而且可以减少数据量，具有较高的成像效率，实现了根据C扫描图像分析不同板层之间的点焊质量，操作简单，取得了良好的缺陷无损检测效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于超声波扫查成像的电阻点焊质量评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：划分电阻点焊成像网格，所述划分电阻点焊成像网格是将点焊成像进行像素化处理；
步骤2：超声波探头以步骤1中的网格中心为检测原点，以螺旋线为扫查路径，获取螺旋线所在网格的位置；
步骤3：将步骤2中螺旋线所在的网格位置作为超声波数据的采集点，进行超声波信号采集；
步骤4：将步骤3中采集到的超声波信号进行界面波对齐；
步骤5：设置多个闸门，选取各个闸门之间的极大值进行C扫描成像；
步骤6：将步骤5中的C扫描图像进行水平切面B扫描成像；
步骤7：依据步骤5中的C扫描图像检测焊核是否存在缺陷，如果存在缺陷则判定该点焊质量不合格；
步骤8：依据步骤5中的C扫描图像，通过计算焊核所占网格比例获取焊核等效直径，如果焊核等效直径不在合格范围内，则判定该点焊质量不合格；
步骤9：依据步骤5中的C扫描图像分析焊核缺陷类型；
步骤10：依据步骤6中的水平切面B扫描成像计算压痕深度和焊核区域直径，如果压痕深度或焊核区域直径不在合格范围内，则判定该点焊质量不合格；
步骤11：如果步骤7中焊核无缺陷且步骤8中焊核等效直径在合格范围内，同时步骤10中的压痕深度和焊核区域直径在合格范围内，则判定该点焊质量合格。
2.根据权利要求1所述的基于超声波扫查成像的电阻点焊质量评价方法，其特征在于，步骤2中，所述以螺旋线为扫查路径是指超声波探头沿规定的螺旋线运动。
3.根据权利要求1所述的基于超声波扫查成像的电阻点焊质量评价方法，其特征在于，步骤4中，所述将步骤3中采集到的超声波信号进行界面波对齐是补偿压痕导致的界面波移位以保证焊核成像质量。
4.根据权利要求1所述的基于超声波扫查成像的电阻点焊质量评价方法，其特征在于，步骤5中，所述设置多个闸门，是用于成像时能够区分不同板层之间的焊核。
5.根据权利要求4所述的基于超声波扫查成像的电阻点焊质量评价方法，其特征在于，步骤5中，设置四个闸门，且分别设置在第一、二层回波之间，第二、三层回波之间，第一、二、三层回波之间，底波之间。
6.根据权利要求1所述的基于超声波扫查成像的电阻点焊质量评价方法，其特征在于，步骤6中，所述水平切面B扫描成像是用于测量压痕深度和焊核区域直径。
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