[发明专利]微电阻点焊质量检测系统与检测方法

权利要求书

1.一种微电阻点焊质量检测系统，其特征在于：闪光灯电子件(2)、灯丝(3)、凸透镜Ⅰ(4)、光学积分球(5)共同组成非接触式加热模块，并置于非接触式加热模块壳体(1)内，所述灯丝(3)安装在闪光灯电子件(2)上，凸透镜Ⅰ(4)置于灯丝(3)和光学积分球(5)之间，光学积分球(5)通过支架固定在非接触式加热模块壳体(1)内；光源性能调理模块壳体(8)与非接触式加热模块壳体(1)固定连接，凸透镜Ⅱ(6)、凹透镜(7)共同组成光源性能调理模块，并分别固定在光源性能调理模块壳体(8)内；微型激光瞄准器Ⅰ(9.1)与微型激光瞄准器Ⅱ(9.2)固定在光源性能调理模块壳体(8)的前面，与PCI系统控制模块(12)连接；在电池(10)上的微电阻点焊接头处于红外探测模块(11)的视野范围内，红外探测模块(11)、非接触式加热模块壳体(1)通过PCI系统控制模块(12)与数据分析模块(13)相连，数据分析模块(13)与显示模块(14)相连。

2.根据权利要求1所述的微电阻点焊质量检测系统，其特征在于：所述的微型激光瞄准器Ⅰ(9.1)与微型激光瞄准器Ⅱ(9.2)在PCI系统控制模块(12)的控制下发射低功率激光对电池(10)上的微电阻点焊接头进行定位瞄准，确保非接触式加热模块的加热位置瞄准待加热位置。

3.根据权利要求1所述的微电阻点焊质量检测系统，其特征在于：所述的非接触式加热模块在PCI系统控制模块(12)的控制下产生高功率的均匀的平行光，并根据检测的微电阻点焊板厚控制加热时间，以获取最佳检测温度；

所述光学积分球(5)的位置根据下列公式确定：

其中，凸透镜Ⅰ(4)的焦距为f₀，灯丝(3)到凸透镜Ⅰ(4)的距离为l，凸透镜Ⅰ(4)到光学积分球(5)的距离为l₀。

4.根据权利要求1所述的微电阻点焊质量检测系统，其特征在于：所述的光源性能调理模块根据待加热的微电阻点焊接头(10)的面积调整平行光的斑点大小与光源密度，配合加热时间获得最佳检测温度，光源加热面的半径通过下列公式确定：

其中，凸透镜Ⅱ(6)的焦距为f₁，凹透镜(7)的焦距为f₂，光学积分球(5)与凸透镜Ⅱ(6)之间的距离l₁，凸透镜Ⅱ(6)与凹透镜(7)之间的距离为l₂，凸透镜Ⅱ(6)的通光孔径大小为y₁，加热半径y₂。

5.根据权利要求1所述的微电阻点焊质量检测系统，其特征在于：所述的外探测模块(11)为短波探测器，非接触式加热模块的热源照射到电池(10)的微电阻点焊接头上，微电阻点焊接头受到短时间加热，为避免红外探测器受到高功率强光损坏，红外探测模块(11)在光源照射结束后开始工作，将探测到微电阻点焊接头发出的红外光波转化为数字信号。

6.根据权利要求1所述的微电阻点焊质量检测系统，其特征在于：所述的数据分析模块(13)是工业主机系统，红外探测模块(11)将获得的数字信号传送给数据分析模块(13)中存储；反应微电阻点焊接头的温度随时间变化的多帧热图像的原始数据以矩阵形式存入数据分析模块(13)的数据库中，以保证检测过程的可追溯性。

7.根据权利要求1所述的微电阻点焊质量检测系统，其特征在于：所述的显示模块(14)为工业显示器。

8.一种微电阻点焊质量检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤(1)、根据微电阻点焊接头所在位置，压痕面积范围，调整l₁、l₂间距，确定加热面积；根据微电阻点焊接头工件调整红外检测模块探测距离，以确保获得的红外热图像清晰；

步骤(2)、打开检测系统的参数设置对话框，设置微电阻点焊接头——工件Ⅰ、工件Ⅱ的热传导系数；根据焊接材料——微电阻点焊接头的发射率设置红外探测仪的发射率；根据微电阻点焊工件Ⅰ、Ⅱ的厚度设置光源加热时间；根据微电阻点焊接头检测精度的要求，设置红外探测器的窗口大小、采样帧频；设置完毕退出参数设置窗口；

步骤(3)、点击检测系统开始按钮，检测系统开始工作，对相同板厚、不同熔核直径的微电阻点焊接头实施热激励，检测系统采集各微电阻点焊接头随时间t变化的红外热图像，检测过程热图像实时显示在工业显示器(14)的系统主界面；微电阻点焊熔核直径为d_p的每帧红外热图像数据以矩阵形式存储，熔核直径为d_p的红外检测热图像检测结果以式储存在数据库中；

步骤(4)、将不同熔核直径的微电阻点焊接头沿直径位置剖开，通过金相试验获得熔核直径d₁,d₂,d₃……d_p；

步骤(5)、提取每帧图像矩阵的行向量中心位置的四个转折点(熔核热传递的边界)，计算转折点间距离以及转折点区间的数值总和为再计算每个点焊接头图像熔核区域总温度值

步骤(6)、当检测未知微电阻点焊接头d_x时，其检测的红外热图像矩阵根据步骤(5)计算Total^dx,与数据库中不同熔核直径的Total^dp进行对比分析，以确定本次检测的微电阻点焊熔核直径d_x所属质量等级。