CN108828000A - 一种焊缝缺陷检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊缝缺陷检测系统，包括位于待测试焊件的焊缝处的电子旋转磁场仪、磁光传感器以及分别与电子旋转磁场仪和磁光传感器连接的主控计算机，电子旋转磁场仪可以产生旋转的磁场，在各个方向都可以产生磁场，磁光传感器可以依据产生的旋转磁场采集对应方向的焊缝缺陷信息，也就是说可以采集到不同磁场方向下的焊缝的缺陷信息，并且在与磁场方向垂直的方向上的焊缝缺陷信息最精确，最后将采集到的各个方向的焊缝缺陷信息发送至主控计算机进行分析处理以得出检测结果。由此可见，该检测系统，可以采集待测试焊件中不同磁场方向下的缺陷信息，与现有技术中只能采集焊缝特定方向的缺陷信息相比，提高了检测准确性。

Description

一种焊缝缺陷检测系统

技术领域

本发明涉及焊件检测领域，特别涉及一种焊缝缺陷检测系统。

背景技术

激光焊接技术已广泛应用于各种工程应用，但是在焊接过程中由于会受到各种因素的影响，如工作环境和焊接质量等，焊件会不可避免地产生裂纹、气孔和夹渣等缺陷，这些缺陷可能会导致发生一些重大事故，因此对焊后焊件表面及内部的缺陷检测至关重要。

随着工业激光焊接技术的发展，无损检测技术应用越来越广泛，它具有非破坏性、全面性及全程性等特点。目前主要通过涡流检测法，渗透检测法，射线检测法，超声波检测法，磁粉检测法以及其它检测法(激光全息无损检测和声发射检测技术)对焊件焊缝缺陷进行无损检测。尤其以涡流检测法为主，但是利用涡流检测法对焊件缺陷进行无损检测时，一般采用直流励磁装置或交流励磁装置产生磁场，只能检测出单一方向下(与焊件焊缝垂直或者平行的磁场)的焊接缺陷状态，无法完整准确的采集到焊缝任意方向的缺陷特征；也就是说，只能采集焊缝特定方向的缺陷信息，最终获取的焊件焊缝缺陷的信息是不全面的，所以焊件焊缝缺陷检测准确性较低。

由此可见，如何克服利用传统的无损检测方法对焊件焊缝进行检测时，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缺陷检测系统，以解决现有技术中利用传统的无损检测方法对焊件焊缝进行检测时，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缺陷检测系统，包括：

位于待测试焊件的焊缝处，用于产生旋转磁场的电子旋转磁场仪；

位于所述焊缝处，用于依据所述旋转磁场采集焊缝缺陷信息的磁光传感器；

分别与所述电子旋转磁场仪和所述磁光传感器连接，用于控制所述电子旋转磁场仪和所述磁光传感器工作，并对所述焊缝缺陷信息进行分析处理以得出检测结果的主控计算机。

优选地，还包括设置有固定装置的无损检测平台，用于固定所述待测试焊件。

优选地，所述电子旋转磁场仪位于与所述焊缝对应的所述无损检测平台的下方。

优选地，所述磁光传感器位于与所述焊缝对应的所述待测试焊件的上方。

优选地，所述磁光传感器中的磁光介质包括金属光栅、石榴石薄膜和玻璃基片，所述石榴石薄膜位于所述金属光栅和所述玻璃基板之间，其中，所述金属光栅位于最上层。

优选地，所述磁光传感器上设置有CMOS摄像机，用于采集焊缝缺陷的磁光图像。

优选地，所述电子旋转磁场仪上设置有显示屏，所述显示屏用于显示所述旋转磁场的磁场强度。

优选地，所述电子旋转磁场仪上还设置有用于调节所述旋转磁场的方向的调节按钮和用于调节所述旋转磁场的转速的调节按钮。

优选地，还包括与所述主控计算机连接，用于实现所述焊缝缺陷信息无线传输的无线通信设备。

相比于现有技术，本发明提供了一种焊缝缺陷检测系统，包括位于待测试焊件的焊缝处的电子旋转磁场仪、磁光传感器以及分别与电子旋转磁场仪和磁光传感器连接的主控计算机，电子旋转磁场仪可以产生旋转的磁场，在各个方向都可以产生磁场，磁光传感器可以依据产生的旋转磁场采集对应方向的焊缝缺陷信息，也就是说可以采集焊缝各个方向的缺陷信息，并且在与磁场方向垂直的方向上的焊缝缺陷信息最精确，最后将采集到的各个方向的焊缝缺陷信息发送至主控计算机进行分析处理以得出检测结果。由此可见，该检测系统，可以采集待测试焊件中焊缝的各个方向上的缺陷信息，与现有技术中只能采集焊缝特定方向的缺陷信息相比，提高了检测准确性。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的一种焊缝缺陷检测系统结构组成示意图；

图2为本发明实施例所提供的另一种焊缝缺陷检测系统结构组成示意图。

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缺陷检测系统，可以解决现有技术中利用传统的无损检测方法对焊件焊缝进行检测时，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缺陷检测系统结构组成示意图，如图1所示，该检测系统包括：位于待测试焊件10的焊缝101处，用于产生旋转磁场的电子旋转磁场仪102；位于焊缝101处，用于依据旋转磁场采集焊缝101缺陷信息的磁光传感器103；分别与电子旋转磁场仪102和磁光传感器103连接，用于控制电子旋转磁场仪102和磁光传感器103工作，并对焊缝101缺陷信息进行分析处理以得出检测结果的主控计算机104，在实际应用中，磁光传感器103与待测试焊件10之间是有一定的间隙的，约2～3毫米，不能直接接触，否则会损坏磁光传感器103的探测窗口。

对焊件进行焊接的过程中通常会受到多种因素的干扰，例如工作环境以及焊件焊接质量的要求等的影响，进而可能会导致焊件产生裂纹、气孔、夹渣等缺陷，这些缺陷有可能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，严重时有可能会导致重大事故的发生，因此对焊后工件表面及内部的缺陷进行检测显得尤为重要。现有技术中在对焊件焊缝的缺陷进行检测时，一般只能获取到特定方向上的焊缝缺陷信息，无法获取焊缝各个方向上的焊缝缺陷信息，焊缝缺陷检测准确性低。

本申请实施例所提供的检测系统，包括电子旋转磁场仪102、磁光传感器103以及与电子旋转磁场仪102和磁光传感器103连接的主控计算机104，电子旋转磁场仪102可以在焊缝101各个方向上产生旋转的磁场，磁光传感器103可以依据电子旋转磁场仪102产生的旋转磁场采集焊缝101的焊缝缺陷信息，主控计算机104不仅可以控制电子旋转磁场仪102和磁光传感器103工作，还可以对磁光传感器103采集的焊缝缺陷信息进行分析处理得出检测结果，因为电子旋转磁场仪102产生的旋转磁场是多个方向的，所以磁光传感器103可以采集焊缝101的多个方向的焊缝缺陷信息，并且磁光传感器103获取的与磁场方向垂直的方向上的焊缝缺陷信息最精确，进而可以提高焊缝缺陷检测准确性。也就是说该检测系统可以采集到旋转磁场下任意方向的焊缝缺陷信息，能够在不破坏待测试焊件10的情况下，实现被测焊件焊缝表面及内部缺陷的检测。在图1中，优选地将磁光传感器103放置于待测试焊件10的上方，将电子旋转磁场仪102放置于待测试焊件10的下方，但是并不代表只有这一种位置关系，具体地，可根据实际情况进行确定，本发明不作限定。

图2为本发明实施例所提供的另一种焊缝缺陷检测系统结构组成示意图，如图2所示，为了提高焊缝缺陷的检测准确性，在实际应用中，作为优选地实施方式，可以将待测试焊件10放置于设置有固定装置的无损检测平台201上，以通过其上的固定装置(夹具)将待测试焊件10进行固定，将电子旋转磁场仪102设置于与焊缝101对应的无损检测平台201的下方。也就是将电子旋转磁场仪102放置于无损检测平台201的下方，但是需要保证电子旋转磁场仪102与焊缝10的位置正对，将磁光传感器103设置于与焊缝101对应的待测试焊件10的上方，具体可参见图2，在图2未画出无损检测平台201中的固定装置。

本申请实施例提供的电子旋转磁场仪102与现有技术中的电子旋转磁场仪相同，主要包括微型处理器，步进电机，强磁体交叉U型磁铁块，线圈以磁场传感探头等器件，各器件之间的连接关系也与现有技术中的相同，在此不再赘述。除此之外，电子旋转磁场仪102还设置有显示屏、启动按键、停止按键以及菜单按键等。该电子旋转磁场仪102可以产生稳定的旋转磁场，同时内设有磁场强度传感系统，可以实时检测到外加磁场的强度及稳定性。基于金属表面等离激元共振的现象，使电磁场会在金属表面小范围区域内增强，增强了法拉第磁致旋光效应，可以使焊缝缺陷的磁光图像对比度增大，进而图像更加清晰。

在实际应用中，电子旋转磁场仪102中有两块强磁体交叉U型磁铁块，两块强磁体交叉U型磁铁块以夹角为90度的方式嵌入固定在步进电机的旋转盘上，当步进电机转动时，带动旋转盘以相同的转速旋转，两块强磁体交叉U型磁铁块产生的磁场也会跟着旋转，从而产生旋转的磁场，其步进电机的转速决定着旋转磁场的旋转频率。形状为矩形的磁场传感探头通过矩形滑槽与旋转磁场底板相吻合，置于旋转磁场底板的边缘，磁场传感探头上连有磁场传感线，在使用中通过矩形滑槽取出置于所要测量的磁场强度的区域，使用方便。同时可以利用其中的磁场强度传感器和运算放大器来测量被测焊件所处的磁场强度的大小和稳定性，通过显示屏显示测量出的磁场强度随时间变化的波动曲线图，进而可以得到该励磁装置的反馈信息。

为了使本领域技术人员更好地理解本方法，下面对焊缝101的焊缝缺陷的检测原理进行详细说明，在电子旋转磁场仪102通电之后，可以通过与之连接的主控计算机104控制启动电子旋转磁场仪102，也可以通过电子旋转磁场仪102自身的启动按键启动电子旋转磁场仪102，然后通过其中的微控制器控制产生脉冲信号，该脉冲信号可以使步进电机旋转，通过步进电机带动强磁体交叉U型磁铁块动作，使电子旋转磁场仪102在各个方向上产生磁场；接着基于法拉第磁光效应，磁光传感器103中的LED光源经起偏器后转变为一束偏振光，经过磁光介质形成电磁波，即表面等离激元；当偏振光经过磁光介质后其偏振方向发生改变，在磁极的两侧发生偏转的方向不同，一侧按顺时针方向偏转，另一侧则按逆时针方向偏转，偏转一定角度的偏振光经检偏器被CMOS摄像机采集，进而形成焊缝缺陷磁光图像，然后将该磁光图像发送至主控计算机104进行分析处理即可。

本发明提供了一种焊缝缺陷检测系统，包括位于待测试焊件的焊缝处的电子旋转磁场仪、磁光传感器以及分别与电子旋转磁场仪和磁光传感器连接的主控计算机，电子旋转磁场仪可以产生旋转的磁场，在各个方向都可以产生磁场，磁光传感器可以依据产生的旋转磁场采集对应方向的焊缝缺陷信息，也就是说可以采集不同磁场方向下的焊缝的缺陷信息，最后将采集到的各个方向的焊缝缺陷信息发送至主控计算机进行分析处理以得出检测结果。由此可见，该检测系统，可以采集待测试焊件中焊缝的各个方向上的缺陷信息，与现有技术中只能采集焊缝特定方向的缺陷信息相比，提高了检测准确性。

为了进一步提高焊缝缺陷的检测准确性，在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，磁光传感器103中的磁光介质包括金属光栅、石榴石薄膜和玻璃基片，石榴石薄膜位于金属光栅和玻璃基板之间，其中，金属光栅位于最上层。

具体地，就是在原有的磁光介质的石榴石薄膜上增加了一层金属光栅，该磁光介质的最下面一层是玻璃基片，也是磁光传感器103的镜片，石榴石薄膜位于玻璃基片上，石榴石薄膜的厚度很薄，在300nm以下，然后再在石榴石薄膜上面设置一层金属光栅，金属光栅位于整个结构的最上层。在实际应用中，就是通过在石榴石薄膜上镀了一层纳米金线，且纳米金线之间的距离相等，每条纳米金线的宽度相同，来实现在石榴石薄膜上增加金属光栅，可以处理之后可以使法拉第偏转角增大，进而可以使磁光传感器103上的CMOS摄像机采集的焊缝101的焊缝缺陷磁光图像更加清晰，可以准确地确定出待测试焊件10的寒焊缝101的焊缝缺陷的位置、尺寸和轮廓。

具体原理为：当磁光传感器103内部LED光源经起偏器变为偏振光后，会照射到金属光栅的金属纳米层下表面，与自由电子相互作用产生表面等离激元，两者发生共振时金属表面近磁场会增强，偏振光经过石榴石薄膜后偏转角增大，CMOS摄像机采集到的焊缝101的焊缝缺陷磁光图像对比度就会明显增大。

在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，磁光传感器103上设置有CMOS摄像机，用于采集焊缝缺陷的磁光图像。CMOS摄像机获取的磁光图像清晰度相对较高，当然，也可以选用其它符合要求的摄像头采集焊缝缺陷的磁光图像，在此不再赘述。

为了方便有关人员查看电子旋转磁场仪102产生的磁场大小，在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，电子旋转磁场仪102上设置有显示屏，显示屏用于显示旋转磁场的磁场强度。

在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，还包括与主控计算机104连接，用于实现焊缝101缺陷信息无线传输的无线通信设备。

具体地，无线通信设备与主控计算机104的有关通信接口连接，利用无线通信设备，可以将待测试焊件10的焊缝缺陷信息通过该设备传输至手机或平板电脑等设备，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。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。

为了提高检测系统的灵活性以及操作的方便性，在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，电子旋转磁场仪102上还设置有用于调节旋转磁场的方向的调节按钮和用于调节旋转磁场的转速的调节按钮。

通过调节旋转磁场的方向的调节按钮和调节旋转磁场的转速的调节按钮可以对步进电机的转动方向和转动速度进行调节，进而实现对旋转磁场的旋转频率的调节，操作简单，方便。

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。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个操作与另一个操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”等类似词，使得包括一系列要素的单元、设备或系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种单元、设备或系统所固有的要素。

Claims (9)

1.一种焊缝缺陷检测系统，其特征在于，包括：

位于待测试焊件的焊缝处，用于产生旋转磁场的电子旋转磁场仪；

位于所述焊缝处，用于依据所述旋转磁场采集焊缝缺陷信息的磁光传感器；

分别与所述电子旋转磁场仪和所述磁光传感器连接，用于控制所述电子旋转磁场仪和所述磁光传感器工作，并对所述焊缝缺陷信息进行分析处理以得出检测结果的主控计算机。

2.根据权利要求1所述的焊缝缺陷检测系统，其特征在于，还包括设置有固定装置的无损检测平台，用于固定所述待测试焊件。

3.根据权利要求2所述的焊缝缺陷检测系统，其特征在于，所述电子旋转磁场仪位于与所述焊缝对应的所述无损检测平台的下方。

4.根据权利要求2所述的焊缝缺陷检测系统，其特征在于，所述磁光传感器位于与所述焊缝对应的所述待测试焊件的上方。

5.根据权利要求1所述的焊缝缺陷检测系统，其特征在于，所述磁光传感器中的磁光介质包括金属光栅、石榴石薄膜和玻璃基片，所述石榴石薄膜位于所述金属光栅和所述玻璃基板之间，其中，所述金属光栅位于最上层。

6.根据权利要求1所述的焊缝缺陷检测系统，其特征在于，所述磁光传感器上设置有CMOS摄像机，用于采集焊缝缺陷的磁光图像。

7.根据权利要求1所述的焊缝缺陷检测系统，其特征在于，所述电子旋转磁场仪上设置有显示屏，所述显示屏用于显示所述旋转磁场的磁场强度。

8.根据权利要求7所述的焊缝缺陷检测系统，其特征在于，所述电子旋转磁场仪上还设置有用于调节所述旋转磁场的方向的调节按钮和用于调节所述旋转磁场的转速的调节按钮。

9.根据权利要求1所述的焊缝缺陷检测系统，其特征在于，还包括与所述主控计算机连接，用于实现所述焊缝缺陷信息无线传输的无线通信设备。