CN1715893A - 复杂焊接结构中缺陷定位方法 - Google Patents

Abstract

复杂焊接结构中缺陷定位方法，涉及一种检测焊件内部缺陷的方法。鉴于复杂焊接结构焊缝尺寸小，结构复杂等特点，采用常规的射线检测和超声检测无法对其内部微小缺陷进行有效的定位。本发明的复杂焊接结构中缺陷定位方法依次包括以下三个步骤：a.计算缺陷到射线穿透焊件最薄处的投影距离(dl)，b.计算缺陷偏离焊缝中心的距离x，c.确定缺陷到翼板表面的距离即可确定缺陷在焊件内部的位置。本发明所述方法得到缺陷埋藏深度方面的信息可以在不破坏试件的情况下对结构进行无损评价，因此该方法对于复杂结构焊件的结构完整性和可靠性评价具有一定的理论意义和重大的实际指导意义，该方法实用性强，检测结果具有较高的精度，利于推广应用。

Description

复杂焊接结构中缺陷定位方法

技术领域：

本发明涉及一种检测焊件内部缺陷的方法。

背景技术：

对焊件焊接完成后，需要对焊件内部进行缺陷检测，现在，射线检测和超声检测是常用的无损检测方法。射线检测是把被检试件的三维信息压缩到二维平面上，这种方法只能得到试件内部缺陷的平面分布状况，却不能获得缺陷埋藏深度方面的信息；超声检测法虽然能检测到简单结构的内部缺陷，但对复杂结构内部缺陷的检测却因各种回波信号经常混叠在一起而无能为力。因此鉴于复杂焊接结构焊缝尺寸小，结构复杂等特点，采用常规的射线检测和超声检测无法对其内部微小缺陷进行有效的定位。

发明内容：

针对现有的检测方法不能有效检测焊缝尺寸小、焊接结构复杂的焊件，本发明提供一种可以有效检测复杂焊接结构内部的微小缺陷从而进行定位的方法。一种复杂焊接结构中缺陷定位方法，该缺陷定位方法依次包括以下三个步骤：a.计算缺陷到射线穿透焊件最薄处的投影距离d_l：首先将焊件向右旋转45°，进行射线检测，并获得射线检测图像，然后利用matlab软件画出缺陷位置的线灰度分布曲线，采用峰值搜索算法分别求最大峰值点和突变点的位置，并计算两者的像素间距，经尺寸标定后的距离即为缺陷到射线穿透焊件最薄处的投影距离d_l；所述突变点位于最大峰值点和曲线转为平台点之间；b.计算缺陷偏离焊缝中心的距离x：将焊件向左旋转45°，使用a步骤相同的方法得到缺陷到射线穿透焊件最薄处的投影距离d_r；利用公式 $x=(d_l-d_r)/\sqrt{2}$ 计算，即可得到缺陷偏离焊缝中心的距离x；c.确定缺陷到翼板表面的距离，即可确定缺陷在焊件内部的位置：利用缺陷埋藏深度计算公式 $d_1=\sqrt{2}{d}_l-[(W/2+x)-\mathrm{\δ}],$ 即可确定缺陷在焊件内部的位置；其中，d₁-缺陷到翼板表面的距离；d_l-向右旋转45°射线检测图像上缺陷到射线穿透焊件最薄处的投影距离；W-腹板宽度；x-缺陷偏离焊缝中心的距离；δ-翼板厚度。本发明所述方法是先基于缺陷位置的线灰度分布曲线计算出缺陷到射线穿透焊件最薄处的投影距离，采用左右旋转焊件进行射线检测的方法确定了缺陷偏离焊缝中心的距离，然后根据推导出的缺陷埋藏深度计算公式，计算出复杂结构精密焊件中缺陷到翼板(也称之为蒙皮)表面的距离，即通过推导出的缺陷埋藏深度计算公式可从射线检测中的平面信息得到缺陷埋藏深度方面的信息，该方法实用性强，而且检测结果具有较高的精度。由于缺陷在焊缝中的位置和分布对焊接接头的各种性能有很大的影响，得到缺陷埋藏深度方面的信息，就可在不破坏试件的情况下对结构进行无损评价，因此该方法对于复杂结构焊件的结构完整性和可靠性评价具有一定的理论意义和重大的实际指导意义。

附图说明：

图1是射线检测得到的线灰度分布曲线示意图，图2是焊件左右旋转计算偏移量示意图，图3是射线入射方向与焊缝中缺陷的位置关系结构示意图。

具体实施方式：

具体实施方式一：本实施方式为复杂焊接结构中缺陷定位方法，该缺陷定位方法依次包括以下三个步骤：

a.计算缺陷到射线穿透焊件最薄处的投影距离d_l：

首先将焊件向右旋转45°，进行射线检测，并获得射线检测图像，然后利用matlab软件画出缺陷位置的线灰度分布曲线，采用峰值搜索算法分别求最大峰值点和突变点的位置，并计算两者的像素间距，经尺寸标定后的距离即为缺陷到射线穿透焊件最薄处的投影距离d_l；所述突变点位于最大峰值点和曲线转为平台点之间；

b.计算缺陷偏离焊缝中心的距离x：

将焊件向左旋转45°，使用a步骤相同的方法得到缺陷到射线穿透焊件最薄处的投影距离d_r；

利用公式 $x=(d_l-d_r)/\sqrt{2}$ 计算，即可得到缺陷偏离焊缝中心的距离x；当x＞0时缺陷位于焊缝中心的右侧；当x＝0时缺陷位于焊缝中心；当x＜0时缺陷位于焊缝中心的左侧；

c.确定缺陷到翼板表面的距离，即可确定缺陷在焊件内部的位置：利用缺陷埋藏深度计算公式

$d_1=\sqrt{2}{d}_l-[(W/2+x)-\mathrm{\δ}]$

即可确定缺陷在焊件内部的位置；其中，d₁-缺陷到翼板表面的距离；d_l-向右旋转45°射线检测图像上缺陷到射线穿透焊件最薄处的投影距离；W-腹板宽度；x-缺陷偏离焊缝中心的距离；δ-翼板厚度。

具体实施方式二：本实施方式采用双面T形接头钛合金激光焊件进行检测，该T形焊件的腹板宽度W＝5.0mm，翼板厚度δ＝1.60mm，结合面处的焊缝宽度为1mm，检测过程如下：

a.首先将该T形焊件向右旋转45°，使用射线检测方法进行射线检测，并获得射线检测图像，然后利用matlab软件画出缺陷位置的线灰度分布曲线，如图1所示，在线灰度分布曲线上可以看到最大峰值点1和曲线转为平台点2，射线检测图像上的最大峰值点1和曲线转为平台点2即分别为射线穿透焊件最薄处和最厚处的位置；在最大峰值点1和曲线转为平台点2之间出现了突变点3，该突变点3即为缺陷峰值点；在matlab软件中采用峰值搜索算法分别求最大峰值点1和缺陷峰值点3的位置，并计算两者的像素间距为19，经尺寸标定后的距离d_l为1.84mm，该距离即为缺陷到射线穿透焊件最薄处的投影距离；尺寸标定就是将检测图像上的尺寸换算成实际物体的尺寸，标定后得到图像尺寸与实际物体尺寸的比例系数是0.0968mm/pixel，即图像坐标系中每像素间距代表实际物体尺寸为0.0968mm。

b.为了提高缺陷定位的精度，减小计算值与测量值的误差，缺陷偏离焊缝中心的距离x还采用向左旋转焊件45°，并求缺陷到对应射线穿透焊件最薄处的投影距离之差的方法来获得。参照图2，具体计算方法如下：将焊件向左旋转45°，使用与前述步骤相同的方法得到缺陷到射线穿透焊件最薄处的投影距离d_r为1.74mm；然后利用公式 $x=(d_l-d_r)/\sqrt{2}$ 计算即可得到缺陷偏离焊缝中心的距离x；经计算x值为0.071mm，确定缺陷是位于焊缝中心的右侧。

c.确定缺陷到翼板表面的距离，即可确定缺陷在焊件内部的位置：图3是焊件向右旋转45°后射线入射方向与焊缝中缺陷的位置关系示意图，根据图示几何关系可知：以焊缝中心线与水平线的交点为坐标原点则可得出如下的计算缺陷埋藏深度的公式： $d_1=\sqrt{2}{d}_l-[(W/2+x)-\mathrm{\δ}],$ 利用该公式即可确定缺陷在焊件内部的位置；其中，d₁-缺陷到翼板表面的距离；d_l-向右旋转45°射线检测图像上缺陷到射线穿透焊件最薄处的投影距离；W-腹板宽度；x-缺陷偏离焊缝中心的距离；δ-翼板厚度。

经上述过程计算，缺陷偏离焊缝中心的距离x值为0.071mm，确定缺陷是位于焊缝中心的右侧，缺陷到翼板表面的距离d₁＝1.63mm。经对焊件进行破坏性检验得到，缺陷位于焊缝中心右侧，缺陷到焊缝中心的距离为0.068mm，缺陷到翼板表面的距离为1.72mm。可以看出，缺陷埋藏深度的计算结果与通过破坏性检验的模拟试件的实际测量值的相对误差可达到10％以下，因而该方法具有较高的缺陷定位精度。

本发明所述的射线检测方法为常规检测方法，使用现有常规的任何一种射线检测方法都可以实现本发明的目的，所以都在本发明的保护范围之内。本发明所说的焊件向左和向右旋转角度为45°，在实际检测过程中，旋转47～49°也可以实现本发明的目的，所以也应在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种复杂焊接结构中缺陷定位方法，其特征在于该缺陷定位方法依次包括以下三个步骤：

a.计算缺陷到射线穿透焊件最薄处的投影距离(dl)：

首先将焊件向右旋转45°，进行射线检测，并获得射线检测图像，然后利用matlab软件画出缺陷位置的线灰度分布曲线，采用峰值搜索算法分别求最大峰值点(1)和突变点(3)的位置，并计算两者的像素间距，经尺寸标定后的距离即为缺陷到射线穿透焊件最薄处的投影距离(dl)；所述突变点(3)位于最大峰值点(1)和曲线转为平台点(2)之间；

b.计算缺陷偏离焊缝中心的距离(x)：

将焊件向左旋转45°，使用a步骤相同的方法得到缺陷到射线穿透焊件最薄处的投影距离d_r；

利用公式 $x=(d_l-d_r)/\sqrt{2}$ 计算，即可得到缺陷偏离焊缝中心的距离(x)；

c.确定缺陷到翼板表面的距离，即可确定缺陷在焊件内部的位置：利用缺陷埋藏深度计算公式

$d_1=\sqrt{2}{d}_l-[(W/2+x)-\mathrm{\δ}]$

即可确定缺陷在焊件内部的位置；其中，d₁-缺陷到翼板表面的距离；d_l-向右旋转45°射线检测图像上缺陷到射线穿透焊件最薄处的投影距离；W-腹板宽度；x-缺陷偏离焊缝中心的距离；δ-翼板厚度。

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