CN112834616B - 一种焊缝检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊缝检测装置及检测方法，该装置包括机架超声检测仪、导向装置和自适应调节装置，超声检测仪进一步包括仪器主体和爬波探头，所述爬波探头能够提供检测用的超声爬波；所述仪器主体接收所述爬波探头的传递的信号并根据该信号显示能够反映被测焊缝结构的数据；本发明所提供的焊缝检测装置，通过自适应调节装置将爬波探头定位于其检测有效范围内，利用爬波可以实现铝合金激光焊缝的近表面缺陷检测，并且导向装置可以与车体结构形成沿焊缝长度方向的导向，完成整条焊缝的快速检测。

Description

一种焊缝检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及焊缝质量检测领域，特别涉及一种焊缝检测装置及检测方法。

背景技术

铝合金车体激光复合焊接结构复杂，焊接接头形式多样，母材厚度较薄，激光焊焊接过程中，因焊接工艺等影响因素的存在，易产生裂纹、未焊透、未熔合等缺陷，缺陷的存在会减小焊缝有效承载面积，影响焊缝抗拉强度和疲劳强度，车体使用过程中存在着极大的安全隐患。因此采用检测方法或技术对铝合金薄板激光焊缝进行高效、可靠、准确的检测与评价是非常必要的。

但是，车体铝合金薄板焊接大部件结构复杂，形状不规则，检测空间有限，焊缝长度一般达25米，为无损检测的实施增加了难度，目前国内外无可直接采用的检测方法和检测装置。

因此，如何实现铝合金车体焊缝检测，是本领域内技术人员一直亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的为提供一种对焊缝检测快速且可靠性高的焊缝检测装置。

本发明提供一种焊缝检测装置，包括机架，所述机架上设置有以下部件：

超声检测仪，包括仪器主体和爬波探头，所述爬波探头能够提供检测用的超声爬波；所述仪器主体接收所述爬波探头的传递的信号并根据该信号显示能够反映被测焊缝结构的数据；

自适应调节装置，用于实时调节所述爬波探头与被测焊缝之间的距离，以使二者处于预定检测范围；

导向装置，用于与车体结构配合形成滑块-导轨模式，以便所述机架沿焊缝延伸方向运动。

本发明所提供的焊缝检测装置，通过自适应调节装置将爬波探头定位于其检测有效范围内，利用爬波可以实现铝合金激光焊缝的近表面缺陷检测，并且导向装置可以与车体结构形成沿焊缝长度方向的导向，完成整条焊缝的快速检测。

可选的，所述自适应调节装置包括安装体、滑动架和弹簧，所述滑动架通过所述弹簧滑动设置于所述安装体，二者沿竖直方向往复滑动；所述安装体竖直位置可调式安装于所述机架，所述爬波探头安装于所述滑动架的末端；在所述弹簧张紧力作用下，所述滑动架的末端能够抵靠被测工件表面。

可选的，所述爬波探头的壳体通过铰接轴铰接于所述滑动架，所述铰接轴平行于水平方向。

可选的，所述导向装置包括凸块结构和凹槽结构至少一者，所述凹槽结构用于与车体上的凸棱或车体侧边配合导向；所述凸块结构用于与车体上筋板纵向槽配合导向；并且所述凹槽结构和所述凸块结构通过相应安装臂安装于所述机架；其中，各所述安装臂均姿态可调，以调节所述凹槽结构和所述凸块结构的朝向和位置。

可选的，所述导向装置包括形成所述安装臂的主臂和旋转臂，所述主臂滑动设置于所述机架，所述旋转臂铰接于所述主臂的自由端部，所述凸块结构和所述凹槽结构均铰接于所述旋转臂；并且还包括定位所述主臂与所述机架、定位所述旋转臂与所述主臂相对位置的锁定部件。

可选的，所述凹槽结构铰接于所述旋转臂的末端，所述凸块结构铰接于所述旋转臂靠近所述主臂的一端部。

可选的，还包括编码器和下压装置，所述编码器用于记录自焊缝初始位置至当前位置所述机架的纵向位移，在所述下压装置的作用下，所述编码器的转动轮能够在工作状态时与被测工件表面压紧。

可选的，还包括水耦合系统，用于在所述爬波探头和被测工件表面之间形成预定厚度的水膜。

可选的，还包括涡流检测仪和第一驱动部件，所述第一驱动部件用于驱动所述涡流检测仪的检测模块横向往复运动，所述涡流检测仪根据其检测模块的检测信号获取横向路径上最小电导率；

还包括第二驱动部件，用于驱动所述爬波探头至横向最小电导率所对应位置。

此外，本发明还提供了一种上述的焊缝检测装置的检测方法，包括以下内容：

预估焊缝位置，放置焊缝检测装置于被检测工件的合适位置；

驱动涡流检测仪的检测模块横向运动，获取横向路径上最小电导率；驱动爬波探头移动至横向最小电导率所对应的位置；待爬波探头完成该位置检测后，移动机架于下一位置重复以上步骤，直至完成整条焊缝的检测。

本发明的检测方法是以上述焊缝检测装置为实施基础的，故本发明的检测方法也具有焊缝检测装置的上述技术效果。

附图说明

图1为本发明一种实施例中焊缝检测装置的结构示意图；

图2为图1中焊缝检测装置除去仪器主体的结构示意图；

图3为本发明一种实施例中自适应装置的结构示意图；

图4为本发明所提供的焊缝检测装置应用于底架地板内侧焊缝检测的示意图；

图5为图4中A处放大示意图；

图6为本发明所提供的焊缝检测装置应用于底架地板外侧焊缝检测的示意图；

图7为图6中B处放大示意图；

图8为本发明所提供的焊缝检测装置应用于车顶焊缝检测的示意图；

图9为图8中C处放大示意图。

其中，图1至图9中：

机架1、仪器主体2、编码器3、自适应调节装置4、水耦合系统5、旋转臂6、凹槽装置7、铰链8、调整关节9、凸块结构10、主臂12、导向装置13、橡胶支撑轮14、下部支撑板15、上部支撑板16、安装体17、滑动架18、爬波探头19、底架地板20、筋板21、底架地板焊缝22、底架地板焊缝23、筋板25、底架地板焊缝26、底架地板焊缝27、车顶28、焊缝29、焊缝30、焊缝31、焊缝32。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本发明一种实施例中焊缝检测装置的结构示意图；图2为图1中焊缝检测装置除去仪器主体的结构示意图；图3为本发明一种实施例中自适应装置的结构示意图。

本发明提供了一种焊缝检测装置，包括机架1，机架1上设置有超声检测仪、自适应调节装置4和导向装置13。

其中，超声检测仪包括仪器主体2和爬波探头19，爬波探头19能够提供检测用的超声爬波；仪器主体2接收爬波探头19的传递的信号并根据该信号显示能够反映被测焊缝结构的数据。也就是说，本文中超声检测仪的仪器主体2与爬波探头19连接，仪器主体2可以发射电脉冲至爬波探头，激励超声波产生，同时，爬波探头也可以将接收到工件中超声波又转换为电脉冲信号，被仪器主体2接收，由此形成检测信号；采用超声爬波检测铝合金薄板激光复合焊缝，可以有效覆盖0.5mm～9mm的近表面缺陷，且爬波在车体铝合金薄板表面下传播，对工件粗糙程度不敏感，焊缝的余高不会影响爬波检测。仪器主体2主要将爬波探头19检测数据绘制成检测波幅曲线和B扫描图，从而直观的了解激光焊缝的焊接质量，并能存储数据，供后续分析。

自适应调节装置4，用于实调节爬波探头19与被测焊缝之间的距离，以使二者处于预定检测范围。这样即使对于有弧度的曲面进行检测时，在自适应调节装置4的作用下，爬波探头19与工件之间的距离都能始终处于相对位置且爬波探头19处于检测最佳姿态位置，保障爬波探头19检测可靠性。

导向装置用于与车体结构配合形成滑块-导轨模式，以便机架1沿焊缝延伸方向运动。这样在检测过程中在导向装置与车体结构的配合导向下，可以使爬波探头19按照预定方向对焊缝进行检测，实现铝合金激光复合焊缝的快速检测。

以上描述可知，本发明所提供的焊缝检测装置，通过自适应调节装置4将爬波探头19定位于其检测有效范围内，利用爬波可以实现铝合金激光焊缝的近表面缺陷检测，并且导向装置可以与车体结构形成沿焊缝长度方向的导向，完成整条焊缝的快速检测。

在一种具体地实施例中，自适应调节装置4可以包括安装体17、滑动架18和弹簧，滑动架18通过弹簧滑动设置于安装体17，滑动架18可以相对安装体17沿竖直方向往复滑动；安装体17固定安装于机架1，爬波探头19安装于滑动架18的末端，检测工作时，在弹簧的张紧力作用下，滑动架18的末端抵靠被检测工件表面。

这样，在检测过程中，设置爬波探头19的滑动架18端部可以与被测工件始终接触，有利于保证爬波探头19检测的可靠性，并且该结构简单易行。

机架1主要起支撑和安装其他零部件的功能，其具体结构可以由多种形式，为了尽量降低机架1的重量，本文给出了机架1为框体结构的一种具体实施例，机架1可以为框体结构，其包括下部支撑板15和上部支撑板16，二者围成安装仪器主体2的框架。下部支撑板15的底部还可以设置有用于行走的橡胶支撑轮14。

为了进一步适应不同检测工件表面形状，爬波探头19的壳体通过铰接轴铰接于滑动架18，铰接轴平行于水平方向。这样爬波探头19可以相对滑动架18转动，以适应爬波探头19始终与被测工件表面相对，提高检测装置应用的灵活性。

对于目前铝合金车体而言，车体上具有与焊缝同向延伸的肋筋或者铝合金边缘，肋筋上可以具有凹槽或凸台，因此，本发明中的装置在对焊缝进行检测时，可以借助车体自身的结构实现导向。

上述各实施例中，为了适应不同位置焊缝导向的需求，导向装置可以包括凸块结构10和凹槽结构7至少一者，附图示出了同时设置凸块结构10和凹槽结构7的具体实施方式。凹槽结构7用于与车体上的凸棱或车体侧边配合导向；凸块结构10用于与车体上筋板纵向槽配合导向；并且凹槽结构7和凸块结构10通过相应安装臂安装于机架1。

上述各实施例，各安装臂均姿态可调，以调节凹槽结构7和凸块结构10的朝向和位置。

在一种具体实施例中，导向装置可以包括形成安装臂的主臂12和旋转臂6，主臂12滑动设置于机架1，旋转臂6铰接于主臂12的自由端部，旋转臂6可以由一节或者多节，凸块结构10和凹槽结构7均铰接于旋转臂6；并且还包括定位所述主臂12与所述机架1、定位所述旋转臂6与所述主臂12相对位置的锁定部件。锁定部件可以为伸缩缸或者铰接板或其他部件。

使用时，可以根据车体的具体形状，将主臂12相对机架1移动至合适位置并锁紧，二者可以为横向移动，然后再将旋转臂6相对主臂12旋转以使得导向装置的凸块结构10或凹槽结构7与车体相应结构配合。

该结构简单，能够满足各种工件的检测需求。

在一种具体实施例中，凹槽结构7设置于旋转臂6的末端，凸块结构10设置于旋转臂6靠近主臂12的一端部；并且凹槽结构7可以相对旋转臂6相对转动，凸块结构10也能够相对于旋转臂6相对转动。进一步增加凹槽结构7或凸块结构10使用灵活性。

当然，本文中安装臂结构不局限于本文描述，还可以为其他结构。

上述各实施例中，仪器主体2中的检测仪发射电脉冲至爬波探头，激励超声波产生，同时爬波探头又接收被测工件中超声波再将其转换为电脉冲信号传递至检测仪，以此形成检测信号。为了实现超声波的可靠稳定传递，本文还进行了以下设置。

上述焊缝检测装置还进一步包括水耦合系统5，用于在爬波探头19与被检测表面间形成预定厚度的水膜。超声波通过水耦合系统5所产生的水膜介质有效可靠传递至被测工件，提高检测的可靠性。

上述各实施例，焊接检测装置还包括编码器3和下压装置，编码器3用于记录自焊缝初始位置至当前位置机架1的纵向位移，在下压装置的作用下，编码器的转动轮能够在工作状态时与被测工件表面压紧。

这样，焊接检测装置可以自动检测焊缝的长度，以便实现自动化检测。

对于带有涂层的焊缝，本文还可以设置自动识别焊缝的装置，例如焊接检测装置还可以进一步包括涡流检测仪和第一驱动部件，第一驱动部件用于驱动涡流检测仪的检测模块横向往复运动，涡流检测仪根据其检测模块的检测信号获取横向路径上最小电导率。

焊接检测装置还包括第二驱动部件，用于驱动爬波探头19至横向最小电导率所对应位置。

也就是说，本文根据焊缝区域的母材区、热影响区和焊缝区的电导率不同，当第一驱动部件驱动涡流检测仪的检测模块依次经过母材区-热影响区-焊缝区-热影响区-母材区时，输出电导率信号，最小电导率值所对应的位置即为焊缝中心位置，从而实现焊缝的识别，然后控制第二驱动部件驱动爬波探头19至焊缝中心位置，利用爬波探头19对焊缝区域进行检测。

本发明中识别焊缝不受表面涂层影响，即使焊缝表面被涂层遮挡，也能够准确定位出焊缝区位置，利用爬波探头19对该位置进行快速探测，该装置能实现焊缝自动识别且检测速度快。

在上述焊缝检测装置的基础上，本发明还提供了一种使用上述焊缝检测装置的检测方法，包括以下内容：

S1、预估焊缝位置，放置焊缝检测装置于被检测工件的合适位置；

S2、驱动涡流检测仪的检测模块横向运动，获取横向路径上最小电导率；驱动爬波探头19移动至横向最小电导率所对应的位置；待爬波探头完成该位置检测后，移动机架于下一位置重复以上步骤，直至完成整条焊缝的检测。

本发明中的检测方法是以上述检测装置为基础的，故该检测方法也具有上述检测装置的技术效果。

以本发明中所提供的焊缝检测装置应用于底架地板内侧和底架地板外侧焊缝检测为例，详细介绍焊接检测装置的操作。

在第一种具体实施例中，焊缝检测装置在对底架地板内侧焊缝检测时，具体步骤如下：

(1)首先将焊缝检测装置放置于底架地板内侧面，然后调整机架与焊缝之间相对位置，确保每条焊缝均在焊缝检测装置的检测范围内；

(2)调整导向装置的主臂与机架的位置，以及旋转臂的姿态以使凸块结构与车体筋板21形成滑块-导轨模式，保证检测装置能够沿焊缝方向行走；

(3)调节自适应调节装置4的安装体17在主臂12上的位置，保证爬波探头与底架地板焊缝23的相对位置；

(4)打开仪器主体2和水耦合系统5，调整好仪器相应参数后，手推机架，对焊缝进行扫描检测；

(5)重复步骤(3)，将爬波探头对准底架地板焊缝22，完成底架地板内侧两条焊缝检测。

在第二种具体实施例中，利用该检测装置对底架地板外侧焊缝进行检测，具体步骤为：

(11)调整主臂的伸出长度，满足焊缝26和焊缝27均在可检测范围内；

(12)调整安装有凸块结构的调整关节9在旋转臂6上的相对位置及旋转臂6和主臂12之间的角度，使凸块结构10与筋板25满足如图所示的滑块-导轨模式配合；

(13)调节自适应调节4的安装体17在主臂12上的位置，保证爬波探头与底架地板焊缝27的相对位置。

(14)打开仪器主体2和水耦合系统5，调整好仪器相应参数后，手推扫查器，对焊缝27进行扫查检测。

(15)重复步骤(13)，将爬波探头对准底架地板焊缝26，完成底架地板内侧两条焊缝检测。

在第三种具体实施例中，利用该检测装置对车顶外侧焊缝进行检测，具体步骤包括：

(21)调整主臂的伸出长度，使凹槽结构7能够贴合到车顶28外侧，保证焊缝29和焊缝30均在可检测范围内；

(22)调整旋转臂及铰链8，使凹槽结构与车顶边缘相配合，并且锁紧各关节相对位置；

(23)调节自适应调节4的安装体17在主臂12上的位置，保证爬波探头与车顶焊缝30的相对位置。

(24)打开仪器主体2和水耦合系统5，调整好仪器相应参数后，手推扫查器，对焊缝30进行扫查检测。

(25)重复步骤(23)、(24)，完成焊缝29的检测。

(26)保证整个检测装置的姿态固定不变，将装置放到车顶外侧的另一边缘，使凹槽结构7槽口与车顶另一边缘相吻合。重复步骤(23)、(24)、(25)完成对焊缝31和焊缝32的检测。

以上对本发明所提供的一种焊缝检测装置及检测方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种焊缝检测装置，其特征在于，包括机架(1)，所述机架(1)上设置有以下部件：

超声检测仪，包括仪器主体(2)和爬波探头(19)，所述爬波探头(19)能够提供检测用的超声爬波；所述仪器主体(2)接收所述爬波探头(19)传递的信号并根据该信号显示能够反映被测焊缝结构的数据；

自适应调节装置(4)，用于实时调节所述爬波探头(19)与被测焊缝之间的距离，以使二者处于预定检测范围；

导向装置，用于与车体结构配合形成滑块-导轨模式，以便所述机架(1)沿焊缝延伸方向运动；

还包括涡流检测仪和第一驱动部件，所述第一驱动部件用于驱动所述涡流检测仪的检测模块横向往复运动，所述涡流检测仪根据其检测模块的检测信号获取横向路径上最小电导率；

还包括第二驱动部件，用于驱动所述爬波探头(19)至横向最小电导率所对应位置。

2.如权利要求1所述的焊缝检测装置，其特征在于，所述自适应调节装置包括安装体(17)、滑动架(18)和弹簧，所述滑动架(18)通过所述弹簧滑动设置于所述安装体(17)，二者沿竖直方向往复滑动；所述安装体(17)竖直位置可调式安装于所述机架(1)，所述爬波探头(19)安装于所述滑动架的末端；在所述弹簧张紧力作用下，所述滑动架(18)的末端能够抵靠被测工件表面。

3.如权利要求2所述的焊缝检测装置，其特征在于，所述爬波探头(19)的壳体通过铰接轴铰接于所述滑动架(18)，所述铰接轴平行于水平方向。

4.如权利要求1所述的焊缝检测装置，其特征在于，所述导向装置包括凸块结构(10)和凹槽结构(7)至少一者，所述凹槽结构(7)用于与车体上的凸棱或车体侧边配合导向；所述凸块结构(10)用于与车体上筋板纵向槽配合导向；并且所述凹槽结构(7)和所述凸块结构(10)通过相应安装臂安装于所述机架(1)；其中，各所述安装臂均姿态可调，以调节所述凹槽结构(7)和所述凸块结构(10)的朝向和位置。

5.如权利要求4所述的焊缝检测装置，其特征在于，所述导向装置包括形成所述安装臂的主臂(12)和旋转臂(6)，所述主臂(12)滑动设置于所述机架(1)，所述旋转臂(6)铰接于所述主臂(12)的自由端部，所述凸块结构(10)和所述凹槽结构(7)均铰接于所述旋转臂(6)；并且还包括定位所述主臂(12)与所述机架(1)、定位所述旋转臂(6)与所述主臂(12)相对位置的锁定部件。

6.如权利要求5所述的焊缝检测装置，其特征在于，所述凹槽结构(7)铰接于所述旋转臂(6)的末端，所述凸块结构(10)铰接于所述旋转臂(6)靠近所述主臂(12)的一端部。

7.如权利要求1所述的焊缝检测装置，其特征在于，还包括编码器和下压装置，所述编码器用于记录自焊缝初始位置至当前位置所述机架(1)的纵向位移，在所述下压装置的作用下，所述编码器的转动轮能够在工作状态时与被测工件表面压紧。

8.如权利要求1至7任一项所述的焊缝检测装置，其特征在于，还包括水耦合系统，用于在所述爬波探头(19)和被测工件表面之间形成预定厚度的水膜。

9.一种权利要求1至8任一项所述的焊缝检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下内容：

预估焊缝位置，放置焊缝检测装置于被检测工件的合适位置；

驱动涡流检测仪的检测模块横向运动，获取横向路径上最小电导率；驱动爬波探头(19)移动至横向最小电导率所对应的位置；待爬波探头(19)完成该位置检测后，移动机架(1)于下一位置重复以上步骤，直至完成整条焊缝的检测。

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