[发明专利]基于全聚焦合成孔径技术的电阻焊焊点检测仪及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声工业无损检测技术领域，具体为基于全聚焦合成孔径技术的电阻焊焊点检测仪。

背景技术

电阻焊是金属板材焊接中最常用的一种焊接方式，具备加热时间短，热量集中，热影响区小，变形与应力小，焊后不必安排校正和热处理工序；不需要任何耗材，焊接成本低；操作简单，易于实现机械化和自动化，改善劳动条件；生产率高，且无噪声及有害气体，在大批量生产中，可以和其他制造工序一起编到组装线上等诸多优点。因此电阻焊在金属板材焊接中是一种无可替代的主要焊接方式，其焊接质量直接影响焊接结构的安全性。

金属板材的焊接质量是由焊点的熔核大小决定的。由于焊接的熔核面积较小，若焊接工艺控制不良，就容易造成虚焊无熔核、过烧、烧穿、咬边、凹陷、裂纹(冷裂纹、热裂纹和再热裂纹)等缺陷，容易导致焊接外观不良和接合强度降低，以至于带来撕裂等问题。

因此在金属板材焊接完成后都需要对其进行质量检测，传统的质量检测无法对焊接做出直接的质量判断，通常是采用抽检的方法进行破坏性的力学试验，试验合格的同时，对工件也造成了不可恢复的破坏。而且随着电阻焊工艺的大量应用，为了保证焊接的质量寻找一种可靠、高效的无损的解决方案，对保障点焊的焊接质量越来越紧迫和重要。

发明内容

本发明的目的在于提供基于全聚焦合成孔径技术的电阻焊焊点检测仪，采用超声波无损检测手段，通过相控阵探头配合全聚焦合成孔径成像算法，完成对电焊部位包括缺陷部位的三维成像，可以实现电阻焊焊点的在线检测，具有检测精确度高，定位准确的优势。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于全聚焦合成孔径技术的电阻焊焊点检测仪,包括相控阵探头及数据处理显示装置，所述相控阵探头内设置有多阵元阵列复合晶片换能器，所述数据处理显示装置包括信号发生器，多个放大电路和AD转换电路，数据处理合成单元，三维成像模块及显示模块，其中：

信号发生器连接相控阵探头将发射波信号送入激发复合晶片换能器发射超声波对待测工件进行体积扫描；

复合晶片换能器接受的多组回波信号分别送入多个放大电路进行并列放大，在分别送入AD转换电路并列转换；

所述数据处理合成单元将多个转换的回波信号进行全聚焦叠加计算获得三维成像，并得出熔合区尺寸；

所述三维成像模块用于对获得的三维成像进行中间层和底层的彩色处理，根据不同层或不同区域反馈的回波信号差异赋予不同的颜色，将待测工件的焊接面底层、熔合区及缺陷部位通过不同颜色或颜色对应的形状进行区别，完成对缺陷部位的识别；

所述显示模块用于显示三维成像，同时显示缺陷部位。

作为优选，所述相控阵探头前端还安装有延迟块，且该延迟块为可拆卸安装。

作为优选，所述数据处理显示装置内还包括存储单元连接数据处理合成单元，该存储单元内预存有熔合区尺寸，熔核尺寸及熔核剪切强度关系数据库，数据处理合成单元根据熔合区尺寸对比数据库获取熔核尺寸及熔核剪切强度。

基于全聚焦合成孔径技术的电阻焊焊点的检测方法，其特征在于包括如下步骤：

a、在待测工件的测试区域表面涂覆耦合剂，将检测仪的相控阵探头放置于测试区域表面，启动信号发生器送入激励信号；

b、相控阵探头内部的复合晶片换能器产生超声波信号对待测工件进行超声波体积扫描，该超声波信号在待测工件表面，第一金属层底面以及熔合区底面都会产生反射的回波信号；

c、复合晶片换能器接受回波信号，送入分组的放大电路和AD转换电路中进行数据并行处理，处理后的数据通过全聚焦合成算法对回波信号进行叠加成像，形成三维成像，同时获得熔合区尺寸；

d、根据获取的熔合区尺寸调取数据库内预存的数据获得熔核尺寸；

e、将三维成像进行中间层和底层的彩色处理，将金属层底面、熔合区以及缺陷部位通过不同颜色区分开来，从而实现对缺陷部位的识别；

f、通过显示模块对三维成像，缺陷部位进行显示，同时显示熔核尺寸，使用者根据显示的内容对待测工件焊点的质量进行直观评判。

本发明所揭示的基于全聚焦合成孔径技术的电阻焊焊点检测仪，采用多阵元阵列复合晶片换能器，在信号发生器送入激励信号后形成一个没有分散的平面超声波，对待测工件的焊接区进行体积扫描，然后复合晶片换能器再对接受到的信号进行并列信号处理实现动态聚焦的检测方法，这种方法不仅辐射孔径大，而且可以避开异常信号的接收，适用于深度检测，同时对所有的回波数据进行成像处理，有效提高检测结果的纵向分辨率；