CN108760887A - 一种超声波无损检测高效检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波无损检测高效检测方法，该检测方法包括检测参数设置、检测数模设置和装夹方式设置步骤，并且，该方法将每一构型的被检件对应的检测参数设置、检测数模设置和装夹方式设置中的至少一个设置步骤中的设置信息进行预设固化，并将预设固化的设置信息存储在数据库中；在进行相应的设置步骤时，根据被检件的构型，从所述数据库中调用对应构型的设置信息，以完成相应的设置步骤，以进行检测使用。依据本发明所述高效检测方法，通过预设固化处理，细化检测工艺的质控内容，极大省略了超声检测操作步骤，有效避免现有人工设置调节带来误差问题，显著提高检测设备的有效使用效率，实现超声波无损检测的精益化和高效化。

Description

一种超声波无损检测高效检测方法

技术领域

本发明涉及超声波无损检测技术，特别涉及一种适用于航空航天领域的设备零件的自动化超声自动化C扫描无损检测高效检测方法。

背景技术

超声波检测技术在工业质量控制领域应用十分广泛，为五大常规工业检测技术之一。按照应用对象，超声波检测技术可应用于金属材料、非金属材料和复合材料及其构件的检测，主要有铸锭、管材、板材、棒材、锻件、复合材料、焊接件、胶接结构及其他特殊产品。按照产品的生命周期，该技术可以应用于产品与工艺的设计和优化、生产过程控制、出厂与验收、在线检测等阶段。其中，超声自动化C扫描技术是对超声波检测的数据进行C型显示，从而给出图像化的检测结果，能直观显示被检测工件的某一深度范围内的缺陷信息，缺陷的定量、定性、定位等准确分析技术，是目前最常用的超声波检测技术。

航空航天领域的结构零件构型多样，对零件的检测精度要求高。然而，如图1所示，现有超声自动化C扫描检测技术在零件设备批量化生产和检测过程中，每个零件都需进行包括“试块扫查”、“零件扫查”、“校验”等10多步检测步骤，直至所有零件均被检测完毕为止。并且，在每个零件现有超声波自动化C扫描检测过程中，均需通过夹装试块和扫查试块进行检测参数、装夹方式及检测数模人工设置调整后，再进行对应装夹、扫查、评价判检测步骤，如此循环直至整批零件被检测完毕为止。依据如图1所示的现有检测流程，存在如下缺陷与不足：

1、检测处理步骤较多，并且每个步骤中所用设备运行时间(即各个设备每天的开机时耗)在整个检测时长比重大，使检测设备有效使用率和检测效率偏低，无法满足工业批量生产检测效率需求；

2、在各个试块参数调节过程中，常需要实际操作人员依据其自身的工作经验，预先对大部分检测参数进行人工调节，不同操作人员之间存在的设置误差会造成检测结果的稳定性和重复性低问题，从而影响整个工业生产检测效率；

3、在现有超声自动化C扫描检测技术中，针对每个被检件的装夹检测，通常需要采用超声、激光或探针通过三点或多点校形的方式校正原有数模与被检件的重合度，不仅消耗大量内部检测调试时间，还会导致部分被检件，尤其是薄板被检件在装夹调试过程中的产生装夹变形，造成装夹定位误差，检测时探头入射角度、水距和步进量偏差，检测结果失真甚至错漏检问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有超声波无损检测技术中所存在的检测效率低，检测结果不稳定等缺陷不足，提供一种超声波无损检测高效检测方法，依据该方法可显著提高零件超声波检测效率同时，还能进一步确保对各个零件检测结果稳定性和准确性。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种超声波无损检测高效检测方法，该检测方法包括检测参数设置、检测数模设置和装夹方式设置步骤，其特征在于，将每一种构型的被检件对应的检测参数设置、检测数模设置和装夹方式设置步骤中的至少一个设置步骤的设置信息进行预设固化，并将预设固化的设置信息存储在数据库中；在进行相应的设置步骤时，根据被检件的构型，从所述数据库中调用对应构型的设置信息，以完成相应的设置步骤。

进一步，将被检件对应的检测参数设置步骤中的设置信息进行预设固化，包括如下步骤：

S101：依据被检件的构型，确定检测参数设置信息；

S102：再将所得检测参数设置信息，按照被检件构型分类编号存储在所述数据库中。

进一步，所述检测参数设置信息包括超声参数设置和扫查参数设置。

其中，所述超声参数设置，指针对被检件的特定构型，对检测用超声波的频率、延迟、范围、增益、抑制、TCG曲线等特性参数进行调节设置。所述扫查参数设置，指针对被检件的特定构型，对检测过程中的C扫描的扫查速度、步进量、水距等基本参数进行调整设置。从而满足对特定构型被检件的精确扫描需求。

进一步，将被检件对应的检测数模设置步骤中的设置信息进行预设固化，包括如下步骤：

S201：依据被检件构型，对被检件进行仿形并建立对应的检测数模信息；

S202：再将所得检测数模信息，按照被检件构型分类编号存储到所述数据库中。

进一步优选地，将被检件对应的检测数模设置步骤中的设置信息进行预设固化，还可以通过如下步骤进行：

S202a：在外部电脑中将被检件的生产模型进行仿形，得到对应被检件的检测数模初始信息；

S202b：再将所述检测数模初始信息导入检测设备，并在首件被检件检测时，完成检测数模初始信息的调试；

S202c：将调试后的检测数模信息与对应构型被检件进行锁定、存储到所述数据库中。

其中，所述检测数模信息，具体包括用于确定被检件构型的点阵、通过点阵组成的线和面，及点/线/面的编号、每个点的坐标、每个点的发现方向和超声波入射方向、每个点的厚度、增加或删减的区域、定位点的坐标、数模原点及坐标系信息。

依据上述优选方案，将被检件数模仿形转化到超声波检测系统之外的电脑进行，并调用所有非平面构型被检件的生产数模进行初步仿形，得到对应被检件的检测数模初始信息；再将该检测数模初始信息导入检测设备内部存储，在该构型的首件被检件实际检测时，调用对应初始数模数据并对其进行信息调试、锁定、存储，从而得到检测数模设置数据库。其中，所述仿形中使用的仿形方法，可以是常用的仿形方法中激光仿形、超声仿形、坐标值仿形中任一一种方法。

这样可将检测数模仿形所消耗内部时间转换为外部时间，并结合现有生产数模信息进行导入、调试，极大提高被检件检测数模设置效率，并通过首件检测调试，锁定，确保预设检测数模信息的精确度。并在零件批量检测时，针对同一构型被检件的检测数模，从调试后形成的检测数模设置数据库中直接调用匹配相应的检测数模信息使用，有效避免了由于人工操作设置导致的仿形误差对检测果造成的不利影响。

进一步，所述检测数模设置预设固化中的被检件为非平面构型的被检件。

进一步，将被检件对应的装夹方式设置步骤中的设置信息进行预设固化，包括如下步骤：

S301：依据被检件构型，确定被检件装夹标准定位坐标；

S302：再将所得被检件装夹标准坐标，按照被检件构型分类编号存储所述数据库中。

进一步，所述装夹标准定位坐标，包括被检件在X、Y、Z、Rot.X、Rot.Y、Rot.Z六个线轴方向上的定位坐标。

其中，将被检件的装夹标准定位坐标，优选为包括被检件在X、Y、Z、Rot.X、Rot.Y、Rot.Z六个线轴方向上的定位坐标。可进一步确保在零件批量生产和检测过程中，对同一构型被检件的重复定位精确度。

进一步优选地，所述装夹标准定位坐标，还包括装夹设备在X、Y、Z三个空间线轴方向上的定位坐标。

其中，为配合对被检件精确重复定位，将被检件的所述装夹标准定位坐标，进一步优选包含对应被检件装夹时，装夹设备在X、Y、Z三个空间线轴方向上的定位坐标，确保装夹定位精确度和可重复性。更优选地，对装夹设备X、Y、Z三个空间线轴方向上的定位坐标，包括装夹设备在X、Y、Z三个空间线轴方向的线性调节和可转动线性调节后的定位坐标，从而进一步提高该装夹设备对不同构型被检件的灵活适用性，并确保对不同构型被检件装夹方式的精确定位和高度重复性。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明所述超声波无损检测高效检测方法，通过将检测参数设置、检测数模设置和装夹方式设置中的至少一个设置信息，依据被检件构型进行预设固化，从而在相应的设置步骤中从预设固化形成的数据库中调用对应构型被检件的设置信息，进行检测使用；极大省略现有超声波无损检测操作步骤，提高设备有效使用率，并同时达到高效检测和高质检测的显著优异效果。

2、其中，本发明所述超声波无损检测高效检测方法中，通过对所有需要调整设置的检测参数，事先由技术人员针对不同构型被检件进行预设，并存储到数据库中；再在实际检测使用时，从数据库中调用对应构型被检件预设好的检测参数使用。这样重复调用预设好的参数可完全避免人为因素和误操作所带来的检测误差，而试块的扫查结果也可直接反应设备状态，不仅节约了参数设置所消耗的内部时间，也优化了设备检查工作。

3、进一步，在本发明所述超声波无损检测高效检测方法中，通过事先利用所有非平面构型被检件的生产数模，在检测设置之外的电脑上生成检测数模初始数据库后，再导入检测设备，通过首件被检件检测调试、锁定，从而将所有非平面构型被检件的检测数模储存到数据库中，操作人员在实际检测时只需从数据库中调用相应的检测数模信息，这样可使常用仿形方法所消耗内部检测设备时间转换为外部时间，极大减小超声波检测设备占用时间，同时也避免了仿形误差对检测结果造成的不利影响，有效提高检测结果的稳定性和准确性。

4、针对现有超声波无损检测中装夹操作中，通常需要采用超声或激光通过三点或多点校形的方式校正原有数模与被检件的重合度，不仅消耗大量内部检测调试时间，还会导致部分被检件，尤其是薄板被检件在装夹调试过程中的产生装夹变形问题。本发明所述高效检测方法中，事先对不同构型被检件，从X、Y、Z、Rot.X、Rot.Y、Rot.Z六轴线性方向，及与检测该构型被检件时检测设备在X、Y、Z三个线轴空间方向，对被检件的装夹方式进行9轴定位，并将预设后的装夹方式设置信息储存到数据库中，从而在相应构型被检件批量检测过程中，只需从数据库中调用对应的装夹方式定位坐标信息，大量节约装夹和校正时间，还能确保相应构型被检件的充分定位精度，有效避免现有检测技术中校正对薄性被检件带来的变形误差，实现在实际批量生产过程中对被检件的高效精准装夹操作。

5、在本发明所述高效检测方法中，装夹方式设置、检测数模设置和检测参数设置三者之间的预设固化，相互关联统一、协同配合，尤其在装夹方式设置预设固化中，对工装件进行9轴线性方向可旋转定位的设置改进，使装夹工装件能够灵活适用于预设的多种构型被检件，并确保对其进行精确夹装，避免装夹变形导致重复定位精度误差大，零件与数模重合度差，最终造成检测时探头入射角度、水距和步进量偏差，检测结果失真或错漏检问题。确保与预设相应构型被检件的检查数模相对应，从而对应正确的检测参数设置，实现对被检件高效精确检测。

附图说明：

图1为现有超声无损检测方法中单件零件检测流程图。

图2为依据本发明实施例1中所述超声波无损检测高效检测方法改进后的单件零件检测流程图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

一种超声波无损检测高效检测方法，该检测方法包括检测参数设置、检测数模设置和装夹方式设置步骤，并且，该检测方法将每一种构型的被检件对应的检测参数设置、检测数模设置和装夹方式设置步骤中的至少一个设置步骤的设置信息进行预设固化，并将预设固化的设置信息存储在数据库中；在进行相应的设置步骤时，根据被检件的构型，从所述数据库中调用对应构型的设置信息，以完成相应的设置步骤。其中，

将被检件对应的检测参数设置步骤中的设置信息进行预设固化，包括如下步骤：

S101：依据被检件构型，确定检测参数设置信息；

S102：再将所得检测参数设置信息，按照被检件构型分类编号存储到所述数据库中；

将被检件对应的检测数模设置步骤中的设置信息进行预设固化，包括如下步骤：

S201：依据被检件构型，对被检件进行仿形并建立对应的检测数模信息；

S202：再将所得检测数模信息，按照被检件构型分类编号存储到所述数据库中。

将被检件对应的装夹方式设置步骤中的设置信息进行预设固化，包括如下步骤：

S301：依据被检件构型，确定被检件装夹标准定位坐标；

S302：再将所得被检件装夹标准坐标，按照被检件构型分类编号存储到所述数据库中。

其中，所述被检件装夹标准定位坐标，包括被检件在X、Y、Z、Rot.X、Rot.Y、Rot.Z六个线轴方向上的定位坐标，以及装夹设备在X、Y、Z三个空间线轴方向上的定位坐标。进一步，所述装夹设备X、Y、Z三个空间线轴方向上的定位坐标，包括装夹设备在X、Y、Z三个空间线轴方向的线性调节和可转动线性调节后的定位坐标。从而进一步该装夹设备对不同构型被检件的灵活适用性，并确保对不同构型被检件装夹方式的精确定位和高度重复性。

所述检测参数包括超声参数设置和扫描参数设置；所述超声参数设置，指针对被检件的特定构型，对检测用超声波的频率、延迟、范围、增益、抑制、TCG曲线等特性参数的调节设置。所述扫查参数设置，指针对被检件的特定构型，对检测过程中的C扫描的扫查速度、步进量、水距等基本参数的调整设置。

如图2所示，依据本实施例所述方法，通过对超声自动化C扫描检测过程中的设备检测参数设置、检测数模设置和装夹方式设置进行预设固化处理，从而对检测过程进行优化和科学控制后，将原来超声自动化C扫描单件检测步骤从如图1所示的16步简化至如图2所示的9步，批量检测从如图1所示的10步循环缩短至如图2所示的5步循环。优化后的该高效检测方法：只需在对设备调试准备后，先依据被检件的构型，从所述数据库中选取预设储存的该构型被检件对应的装夹方式设置信息、检测参数设置信息和检测数模设置信息，完成相应设置信息，并依据该设置信息进行试块验证后，再直接依据选取的设置信息，对该构型的零件进行自动化批量装夹、扫查、评判、补扫验证到最终下架，完成批量检测任务。

整个操作只需在相应检测步骤中直接从相应的数据库内调用对应构型的相应设置信息使用，极大省去了原有检测过程中人工单独设置参数和数模所花费的内部调试时间，显著提高检测效率。同时，通过对上述三大设置的预固化处理，尤其对装夹方式定位设置的改进和9轴可转动定位坐标预固化处理，使三者之间能够精确协同配合，有效避免装夹变形导致重复定位精度误差大，零件与数模重合度差，造成检测时探头入射角度、水距和步进量偏差，以及不同操作人员人工操作误差导致设置误差大，检测结果失真或错漏检问题，实现超声自动化C扫描检测模式的精益化和高效化。

实施例2

本实施例提供一种超声波无损检测高效检测方法，其相对于实施例1而言，将所述检测数模设置预设固化，进一步优选替换为如下设置步骤：

S202a：在外部电脑中将被检件的生产模型进行仿形，得到对应被检件的检测数模初始信息；

S202b：再将所述检测数模初始信息导入超声波检测设备，并在首件被检件检测时，完成检测数模初始信息的调试；

S202c：将调试后的检测数模信息与对应构型被检件进行锁定、存储到所述数据库中；

其余步骤处理方法技术特征均不变，从而得到优化后的超声波无损检测高效检测方法。

依据本实施例所述的超声波无损检测高效检测方法，通过将被检件数模仿形转化到超声波检测系统之外的电脑进行，并调用所有非平面构型被检件的生产数模进行初步仿形，得到对应被检件的检测数模初始信息；再将该检测数模初始信息导入检测设备内部存储，在该构型的首件被检件检测过程中，调用对应初始数模数据并对其进行信息调试、锁定后，存储到数据库中。从而进一步将被检件检测数模仿形消耗的内部消耗时间转化为外部消耗时间，减小超声波检测设备占用时间，提高建立被检件检测数模的效率，在确保检测数模仿形稳定性和准确性的同时，进一步显著提高检测效率。

实施例3

本实施例提供一种超声波无损检测高效检测方法，其相对于实施例2而言，只将所述检测参数设置、检测数模设置、装夹方式设置3个步骤中任一个或两个设置步骤中的设置信息进行预固化处理，剩余设置步骤的设置信息采用现有人工操作调节方式进行设置。依据对应各设置步骤是否预设固化，具体包括如表1所示的实施例：

表1

组别	装夹方式设置	检测参数设置	检测数模设置
				实施例301	预设固化	预设固化	常规设置
实施例302	预设固化	常规设置	预设固化
				实施例303	常规设置	预设固化	预设固化
实施例304	预设固化	常规设置	常规设置
				实施例305	常规设置	预设固化	常规设置
实施例306	常规设置	常规设置	预设固化

试验例

以某项目下封闭肋的批量检测为例，将如图1所示的现有检测方法作为对照组，对上述所有实施例的检测效率和检测精确度，进行检测试验，检测结果如表2所示：

表2

从表2检测结果可知：a.未实施任何预设固化处理的现有检测方法，单件检测耗时约6小时，检测精度由于人工操作不同而不可控；b.完成检测参数设置预设固化和检测数模设置预设固化：单件检测耗时1.9小时，但因装夹方式设置未预设固化，在对被检件进行装夹定位时，因人工操作误差使得其定位精度不可控，普遍会产生线性轴：±3mm/±3mm、转轴：±3°/±3°范围内的定位误差；d.同时完成装夹方式设置预设固化、检测参数设置预设固化和检测数模设置预设固化：单件检测耗时0.7小时，并且定位精度可显著提高至线性轴：±1mm/±1mm、转轴：±1°/±1°。

由此可见，实施本发明所述高效检测方法中预设固化处理方式，可使零件的单件检测效率显著提高1-8倍。并且，同时将装夹方式设置预设固化和检测参数设置预设固化、检测数模设置预设固化相协同配合时，可将单件检测效率显著提高至现有检测效率的8倍，定位精度可达线性轴：±1mm/±1mm、转轴：±1°/±1°，同时达到高效检测和高质检测的显著优异效果。

Claims (9)

1.一种超声波无损检测高效检测方法，该检测方法包括检测参数设置、检测数模设置和装夹方式设置步骤，其特征在于，将每一种构型的被检件对应的检测参数设置、检测数模设置和装夹方式设置步骤中的至少一个设置步骤的设置信息进行预设固化，并将预设固化的设置信息存储在数据库中；在进行相应的设置步骤时，根据被检件的构型，从所述数据库中调用对应构型的设置信息，以完成相应的设置步骤。

2.根据权利要求1所述的一种超声波无损检测高效检测方法，其特征在于，将被检件对应的检测参数设置步骤中的设置信息进行预设固化，包括如下步骤：

S101：依据被检件的构型，确定检测参数设置信息；

S102：再将所得检测参数设置信息，按照被检件构型分类编号存储在所述数据库中。

3.根据权利要求1或2所述的一种超声波无损检测高效检测方法，其特征在于，所述检测参数设置信息包括超声设置参数和扫描设置参数。

4.根据权利要求1所述的一种超声波无损检测高效方法，其特征在于，将被检件对应的检测数模设置步骤中的设置信息进行预设固化，包括如下步骤：

S201：依据被检件构型，对被检件进行仿形并建立对应的检测数模信息；

S202：再将所得检测数模信息，按照被检件构型分类编号存储在所述数据库中。

5.根据权利要求4所述的一种超声波无损检测高效方法，其特征在于，将被检件对应的检测数模设置步骤中的设置信息进行预设固化，还可以通过如下步骤进行：

S202a：在外部电脑中将被检件的生产模型进行仿形，得到对应被检件的检测数模初始信息；

S202b：再将所述检测数模初始信息导入检测设备，并在首件被检件检测时，完成检测数模初始信息的调试；

S202c：将调试后的检测数模信息与对应构型被检件进行锁定，并存储在所述数据库中。

6.根据权利要求4或5所述的一种超声波无损检测高效方法，其特征在于，所述检测数模设置预设固化中的被检件为非平面构型的被检件。

7.根据权利要求1所述的一种超声波无损检测高效检测方法，其特征在于，将被检件对应的装夹方式设置步骤中的设置信息进行预设固化，包括如下步骤：

S301：依据被检件构型，确定被检件装夹标准定位坐标；

S302：再将所得被检件装夹标准坐标，按照被检件构型分类编号存储所述数据库中。

8.根据权利要求7所述的一种超声波无损检测高效检测方法，其特征在于，所述装夹标准定位坐标，包括被检件在X、Y、Z、Rot.X、Rot.Y、Rot.Z六个线轴方向上的定位坐标。

9.根据权利要求8所述的一种超声波无损检测高效检测方法，其特征在于，所述装夹标准定位坐标，还包括装夹设备在X、Y、Z三个空间线轴方向上的定位坐标。