CN111366634A - 火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测方法及系统 - Google Patents

火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测方法及系统 Download PDF

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CN111366634A CN202010117615.8A CN202010117615A CN111366634A CN 111366634 A CN111366634 A CN 111366634A CN 202010117615 A CN202010117615 A CN 202010117615A CN 111366634 A CN111366634 A CN 111366634A
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Abstract

本发明提供了一种火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测方法及系统，包括：实时检测步骤：通过形貌检测传感器、形貌检测单元实时检测焊缝表面高度信息；高度信息实时传输步骤：将高度信息实时传输到涡流阵列检测单元和涡流阵列检测传感器；提高控制步骤：通过控制涡流阵列传感器表面与焊缝表面的高度控制提高；实时显示步骤：将采用涡流阵列传感器采集到的表面缺陷和相控阵超声检测传感器采集到的内部缺陷信息实时显示在焊缝截面上；图像融合获取步骤：所述处理单元将涡流阵列和相控阵超声检测图像融合在同一图像中；处理单元获取格式为DICONDE的检测图像。本发明能够实现焊缝内部缺陷和表面缺陷的同时检测，可以实现缺陷的定性定位，提高检测效率。

Description

火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测方法及系统
技术领域
本发明涉及焊缝无损检测技术领域，具体地，涉及一种火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测方法及系统。
背景技术
运载火箭贮箱通常为大直径薄壁铝合金焊接结构，直径约为2250mm～10000mm，焊接区域厚度约为3mm～15mm。运载火箭贮箱通常由箱体、箱底焊接而成；其中，箱体由筒段焊接而成，筒段由壁板焊接而成；贮箱箱底为椭球底结构，由圆环、顶盖、型材框和各种法兰等零件焊接而成，圆环由瓜瓣焊接而成。搅拌摩擦焊是利用轴肩和搅拌头与焊件间的摩擦热使结合面处的金属塑态化形成焊缝的固相焊接方法，具有接头强度高、焊接缺陷少、焊接变形小、易于自动化、不需要填充材料、不需要保护气体、不用去除氧化膜、无飞溅、无烟尘等优点，已广泛应用于航空、航天领域。搅拌摩擦焊接内部缺陷形式主要是孔洞型缺陷、未焊透、夹杂、根部弱连接等具有明显的紧贴、细微、取向复杂的特点，增加了其缺陷无损检测的难度。对于搅拌摩擦焊焊缝需要进行多次检测，包括射线检测和(或)超声检测、渗透检测和(或)涡流检测，其中射线检测和超声检测实现焊缝内部缺陷的检测，渗透检测和涡流检测实现表面和近表面缺陷检测，存在效率低的问题。
专利文献CN104267102A公开了一种超声相控阵检测搅拌摩擦焊焊缝的方法，它涉及一种焊接结构质量检测技术领域。方案一：将聚焦声透镜和相控探头由下至上依次设置于对接焊缝的上方，聚焦声透镜与对接焊缝之间具有水层；利用相控阵探头对焊缝垂直射入进行C扫描；方案二的不同点在于利用相控阵探头对焊缝倾斜射入进行B扫描；方案三的不同点在于利用相控阵探头对焊缝倾斜射入扇形进行B扫描。该专利在解决“中射线检测和超声检测实现焊缝内部缺陷的检测，渗透检测和涡流检测实现表面和近表面缺陷检测，存在效率低的问题”上仍然都有待提高的空间。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测方法及系统。
根据本发明提供的一种火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测方法，包括：实时检测步骤：处理单元通过形貌检测传感器、形貌检测单元实时检测焊缝表面高度信息；高度信息实时传输步骤：将高度信息实时传输到涡流阵列检测单元和涡流阵列检测传感器；提高控制步骤：通过控制涡流阵列传感器表面与焊缝表面的高度控制提高，获取检测信噪比提高控制信息、检测灵敏度提高控制信息；从而提高检测信噪比和灵敏度；实时显示步骤：处理单元通过形貌传感器获取焊缝接头信息，将采用涡流阵列传感器采集到的表面缺陷和相控阵超声检测传感器采集到的内部缺陷信息实时显示在焊缝截面上；图像融合获取步骤：所述处理单元将涡流阵列和相控阵超声检测图像融合在同一图像中；处理单元获取格式为DICONDE的检测图像。
优选地，还包括：选择键设置步骤：将处理单元设置选择键，进行搅拌摩擦焊焊缝表面涡流阵列检测、搅拌摩擦焊焊缝内部相控阵超声检测以及搅拌摩擦焊焊缝的涡流阵列-相控阵超声集成检测。
优选地，还包括：集成步骤：将焊缝形貌检测单元、涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元集成在集成检测设备中；同一时序电路操作步骤：焊缝形貌检测单元、涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元采用同一时序电路，通过延时开关实现焊缝同一位置的涡流阵列检测和相控阵超声检测；同一波形发生器操作步骤：涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元采用同一波形发生器。
优选地，云存储步骤：利用存储单元、传输单元带有的有线/无线存储功能，将采集到的信息(缺陷信息)共享到云端。
优选地，还包括：信号屏蔽步骤：所述集成检测设备和集成传感器之间通过同一根电缆连接，屏蔽焊缝形貌检测信号、涡流阵列信号和相控阵超声信号；所述集成传感器包括：焊缝形貌检测传感器、涡流阵列检测传感器和相控阵超声检测传感器；焊缝位置信息获取步骤：将焊缝形貌检测传感器、涡流阵列传感器和相控阵超声检测传感器前后布置；利用集成传感器带有的编码器和运动机构实时获取传感器相对于焊缝的位置信息。
根据本发明提供的一种火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测系统，包括：实时检测模块：处理单元通过形貌检测传感器、形貌检测单元实时检测焊缝表面高度信息；高度信息实时传输模块：将高度信息实时传输到涡流阵列检测单元和涡流阵列检测传感器；提高控制模块：通过控制涡流阵列传感器表面与焊缝表面的高度控制提高，获取检测信噪比提高控制信息、检测灵敏度提高控制信息；从而提高检测信噪比和灵敏度；实时显示模块：处理单元通过形貌传感器获取焊缝接头信息，将采用涡流阵列传感器采集到的表面缺陷和相控阵超声检测传感器采集到的内部缺陷信息实时显示在焊缝截面上；图像融合获取模块：所述处理单元将涡流阵列和相控阵超声检测图像融合在同一图像中；处理单元获取格式为DICONDE的检测图像；
优选地，还包括：选择键设置模块：将处理单元设置选择键，进行搅拌摩擦焊焊缝表面涡流阵列检测、搅拌摩擦焊焊缝内部相控阵超声检测以及搅拌摩擦焊焊缝的涡流阵列-相控阵超声集成检测。
优选地，还包括：集成模块：将焊缝形貌检测单元、涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元集成在集成检测设备中；同一时序电路操作模块：焊缝形貌检测单元、涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元采用同一时序电路，通过延时开关实现焊缝同一位置的涡流阵列检测和相控阵超声检测；同一波形发生器操作模块：涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元采用同一波形发生器。
优选地，云存储模块：利用存储单元、传输单元带有的有线/无线存储功能，将采集到的信息(缺陷信息)共享到云端。
优选地，还包括：信号屏蔽模块：所述集成检测设备和集成传感器之间通过同一根电缆连接，屏蔽焊缝形貌检测信号、涡流阵列信号和相控阵超声信号；所述集成传感器包括：焊缝形貌检测传感器、涡流阵列检测传感器和相控阵超声检测传感器；焊缝位置信息获取模块：将焊缝形貌检测传感器、涡流阵列传感器和相控阵超声检测传感器前后布置；利用集成传感器带有的编码器和运动机构实时获取传感器相对于焊缝的位置信息。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明采用火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测系统，可以实现一次检测运载火箭贮箱铝合金全搅拌焊焊缝，实现焊缝内部缺陷和表面缺陷的同时检测，可以实现缺陷的定性定位，提高检测效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的方法流程示意图。
图2为本发明的系统框架示意图。
图3为本发明种运载火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测系统第一示意图
图4为本发明种运载火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测系统第二示意图
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1-4所示，根据本发明提供的一种火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测方法，包括：实时检测步骤：处理单元通过形貌检测传感器、形貌检测单元实时检测焊缝表面高度信息；高度信息实时传输步骤：将高度信息实时传输到涡流阵列检测单元和涡流阵列检测传感器；提高控制步骤：通过控制涡流阵列传感器表面与焊缝表面的高度控制提高，获取检测信噪比提高控制信息、检测灵敏度提高控制信息；从而提高检测信噪比和灵敏度；实时显示步骤：处理单元通过形貌传感器获取焊缝接头信息，将采用涡流阵列传感器采集到的表面缺陷和相控阵超声检测传感器采集到的内部缺陷信息实时显示在焊缝截面上；图像融合获取步骤：所述处理单元将涡流阵列和相控阵超声检测图像融合在同一图像中；处理单元获取格式为DICONDE的检测图像；
优选地，还包括：选择键设置步骤：将处理单元设置选择键，进行搅拌摩擦焊焊缝表面涡流阵列检测、搅拌摩擦焊焊缝内部相控阵超声检测以及搅拌摩擦焊焊缝的涡流阵列-相控阵超声集成检测。
优选地，还包括：集成步骤：将焊缝形貌检测单元、涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元集成在集成检测设备中；同一时序电路操作步骤：焊缝形貌检测单元、涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元采用同一时序电路，通过延时开关实现焊缝同一位置的涡流阵列检测和相控阵超声检测；同一波形发生器操作步骤：涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元采用同一波形发生器。
优选地，云存储步骤：利用存储单元、传输单元带有的有线/无线存储功能，将采集到的信息(缺陷信息)共享到云端。
优选地，还包括：信号屏蔽步骤：所述集成检测设备和集成传感器之间通过同一根电缆连接，屏蔽焊缝形貌检测信号、涡流阵列信号和相控阵超声信号；所述集成传感器包括：焊缝形貌检测传感器、涡流阵列检测传感器和相控阵超声检测传感器；焊缝位置信息获取步骤：将焊缝形貌检测传感器、涡流阵列传感器和相控阵超声检测传感器前后布置；利用集成传感器带有的编码器和运动机构实时获取传感器相对于焊缝的位置信息。
根据本发明提供的一种火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测系统，包括：实时检测模块：处理单元通过形貌检测传感器、形貌检测单元实时检测焊缝表面高度信息；高度信息实时传输模块：将高度信息实时传输到涡流阵列检测单元和涡流阵列检测传感器；提高控制模块：通过控制涡流阵列传感器表面与焊缝表面的高度控制提高，获取检测信噪比提高控制信息、检测灵敏度提高控制信息；从而提高检测信噪比和灵敏度；实时显示模块：处理单元通过形貌传感器获取焊缝接头信息，将采用涡流阵列传感器采集到的表面缺陷和相控阵超声检测传感器采集到的内部缺陷信息实时显示在焊缝截面上；图像融合获取模块：所述处理单元将涡流阵列和相控阵超声检测图像融合在同一图像中；处理单元获取格式为DICONDE的检测图像；
优选地，还包括：选择键设置模块：将处理单元设置选择键，进行搅拌摩擦焊焊缝表面涡流阵列检测、搅拌摩擦焊焊缝内部相控阵超声检测以及搅拌摩擦焊焊缝的涡流阵列-相控阵超声集成检测。
优选地，还包括：集成模块：将焊缝形貌检测单元、涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元集成在集成检测设备中；同一时序电路操作模块：焊缝形貌检测单元、涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元采用同一时序电路，通过延时开关实现焊缝同一位置的涡流阵列检测和相控阵超声检测；同一波形发生器操作模块：涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元采用同一波形发生器。
优选地，云存储模块：利用存储单元、传输单元带有的有线/无线存储功能，将采集到的信息(缺陷信息)共享到云端。
优选地，还包括：信号屏蔽模块：所述集成检测设备和集成传感器之间通过同一根电缆连接，屏蔽焊缝形貌检测信号、涡流阵列信号和相控阵超声信号；所述集成传感器包括：焊缝形貌检测传感器、涡流阵列检测传感器和相控阵超声检测传感器；焊缝位置信息获取模块：将焊缝形貌检测传感器、涡流阵列传感器和相控阵超声检测传感器前后布置；利用集成传感器带有的编码器和运动机构实时获取传感器相对于焊缝的位置信息。
具体地，在一个实施例种，一种火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测系统，主要包括：处理单元、存储单元、传输单元、显示单元、形貌检测单元、涡流阵列检测单元、相控阵超声检测单元、集成传感器组成。
所述处理单元通过形貌检测传感器、形貌检测单元实时检测焊缝表面高度信息，并将高度信息实时传输到涡流阵列检测单元和涡流阵列检测传感器，通过控制涡流阵列传感器表面与焊缝表面的高度控制提离，从而提高检测信噪比和灵敏度；所述处理单元设置选择键，可以实现搅拌摩擦焊焊缝表面涡流阵列检测、搅拌摩擦焊焊缝内部相控阵超声检测以及搅拌摩擦焊焊缝的涡流阵列-相控阵超声集成检测；所述处理单元采用形貌传感器获取焊缝接头信息，可以将采用涡流阵列传感器采集到的表面缺陷和相控阵超声检测传感器采集到的内部缺陷信息实时显示在焊缝截面上；所述处理单元将涡流阵列和相控阵超声检测图像融合在同一图像中；所述处理单元获取的检测图像格式为DICONDE格式。
所述焊缝形貌检测单元、涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元集成在一台集成检测设备中；焊缝形貌检测单元、涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元采用同一时序电路，通过延时开关实现焊缝同一位置的涡流阵列检测和相控阵超声检测；涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元采用同一波形发生器。
所述存储单元、传输单元带有有线或无线存储功能，可以将采集到的缺陷信息共享到云端，实现云存储。
所述集成检测设备和集成传感器之间通过同一根电缆连接，其中焊缝形貌检测信号、涡流阵列信号和相控阵超声信号实现屏蔽。
所述集成传感器由焊缝形貌检测传感器、涡流阵列检测传感器和相控阵超声检测传感器；焊缝形貌检测传感器、涡流阵列传感器和相控阵超声检测传感器前后布置。所述集成传感器带有编码器和运动机构可实时获取传感器相对于焊缝的位置信息。
将集成传感器放置在焊缝表面。由形貌检测传感器获取焊缝表面形貌信息，将焊缝形貌信息经过处理器处理后通过涡流阵列检测单元控制涡流阵列检测传感器与焊缝表面的高度，调节涡流阵列检测参数和相控阵超声检测参数，通过集成传感器中的涡流阵列检测传感器和相控阵超声检测传感器实时获取搅拌摩擦焊焊缝内部缺陷和表面缺陷，并经过图像融合存储在存储单元中经传输单元存储在云端或显示在显示单元中。
本发明采用火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测系统，可以实现一次检测运载火箭贮箱铝合金全搅拌焊焊缝，实现焊缝内部缺陷和表面缺陷的同时检测，可以实现缺陷的定性定位，提高检测效率。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测方法，其特征在于，包括：
实时检测步骤：处理单元通过形貌检测传感器、形貌检测单元实时检测焊缝表面高度信息；
高度信息实时传输步骤：将高度信息实时传输到涡流阵列检测单元和涡流阵列检测传感器；
提高控制步骤：通过控制涡流阵列传感器表面与焊缝表面的高度控制提高，获取检测信噪比提高控制信息、检测灵敏度提高控制信息；
实时显示步骤：处理单元通过形貌传感器获取焊缝接头信息，将采用涡流阵列传感器采集到的表面缺陷和相控阵超声检测传感器采集到的内部缺陷信息实时显示在焊缝截面上；
图像融合获取步骤：所述处理单元将涡流阵列和相控阵超声检测图像融合在同一图像中；处理单元获取格式为DICONDE的检测图像。
2.根据权利要求1所述的火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测方法，其特征在于，还包括：
选择键设置步骤：将处理单元设置选择键，进行搅拌摩擦焊焊缝表面涡流阵列检测、搅拌摩擦焊焊缝内部相控阵超声检测以及搅拌摩擦焊焊缝的涡流阵列-相控阵超声集成检测。
3.根据权利要求1所述的火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测方法，其特征在于，还包括：
集成步骤：将焊缝形貌检测单元、涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元集成在集成检测设备中；
同一时序电路操作步骤：焊缝形貌检测单元、涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元采用同一时序电路，通过延时开关实现焊缝同一位置的涡流阵列检测和相控阵超声检测；
同一波形发生器操作步骤：涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元采用同一波形发生器。
4.根据权利要求1所述的火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测方法，其特征在于，
云存储步骤：利用存储单元、传输单元带有的有线/无线存储功能，将采集到的信息共享到云端。
5.根据权利要求1所述的火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测方法，其特征在于，还包括：
信号屏蔽步骤：所述集成检测设备和集成传感器之间通过同一根电缆连接，屏蔽焊缝形貌检测信号、涡流阵列信号和相控阵超声信号；
所述集成传感器包括：焊缝形貌检测传感器、涡流阵列检测传感器和相控阵超声检测传感器；
焊缝位置信息获取步骤：将焊缝形貌检测传感器、涡流阵列传感器和相控阵超声检测传感器前后布置；
利用集成传感器带有的编码器和运动机构实时获取传感器相对于焊缝的位置信息。
6.一种火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测系统，其特征在于，包括：
实时检测模块：处理单元通过形貌检测传感器、形貌检测单元实时检测焊缝表面高度信息；
高度信息实时传输模块：将高度信息实时传输到涡流阵列检测单元和涡流阵列检测传感器；
提高控制模块：通过控制涡流阵列传感器表面与焊缝表面的高度控制提高，获取检测信噪比提高控制信息、检测灵敏度提高控制信息；
实时显示模块：处理单元通过形貌传感器获取焊缝接头信息，将采用涡流阵列传感器采集到的表面缺陷和相控阵超声检测传感器采集到的内部缺陷信息实时显示在焊缝截面上；
图像融合获取模块：所述处理单元将涡流阵列和相控阵超声检测图像融合在同一图像中；处理单元获取格式为DICONDE的检测图像。
7.根据权利要求6所述的火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测系统，其特征在于，还包括：
选择键设置模块：将处理单元设置选择键，进行搅拌摩擦焊焊缝表面涡流阵列检测、搅拌摩擦焊焊缝内部相控阵超声检测以及搅拌摩擦焊焊缝的涡流阵列-相控阵超声集成检测。
8.根据权利要求6所述的火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测系统，其特征在于，还包括：
集成模块：将焊缝形貌检测单元、涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元集成在集成检测设备中；
同一时序电路操作模块：焊缝形貌检测单元、涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元采用同一时序电路，通过延时开关实现焊缝同一位置的涡流阵列检测和相控阵超声检测；
同一波形发生器操作模块：涡流阵列检测单元和相控阵超声检测单元采用同一波形发生器。
9.根据权利要求6所述的火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测系统，其特征在于，
云存储模块：利用存储单元、传输单元带有的有线/无线存储功能，将采集到的信息共享到云端。
10.根据权利要求6所述的火箭贮箱搅拌摩擦焊缝集成检测系统，其特征在于，还包括：
信号屏蔽模块：所述集成检测设备和集成传感器之间通过同一根电缆连接，屏蔽焊缝形貌检测信号、涡流阵列信号和相控阵超声信号；
所述集成传感器包括：焊缝形貌检测传感器、涡流阵列检测传感器和相控阵超声检测传感器；
焊缝位置信息获取模块：将焊缝形貌检测传感器、涡流阵列传感器和相控阵超声检测传感器前后布置；
利用集成传感器带有的编码器和运动机构实时获取传感器相对于焊缝的位置信息。
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