[發明專利]電弧塞焊接頭的相控陣超聲自動檢測方法

有效

• 申請號: 201710057664.5
• 申請日: 2017-01-26
• 公開（公告）號: CN106814135B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 徐國成;田雨闊;王亭;谷曉鵬
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

1.一種電弧塞焊接頭的相控陣超聲自動檢測方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟（1）、系統連接：將三維滑移臺（2）固定在探傷臺（1）的上表面，三維滑移臺（2）的水平移動軸為X軸和Y軸，垂直移動軸為Z軸，Y軸移動單元固定在X軸移動單元上，Z軸移動單元固定在Y軸移動單元上，Y軸移動單元沿著X軸移動，Z軸移動單元沿著Y軸與Z軸移動；旋轉掃查裝置（6）安裝在Z軸移動單元下端，X軸、Y軸、Z軸移動單元上的伺服電機及旋轉掃查裝置（6）上的伺服電機通過線纜連接到伺服電機驅動器（3）上，伺服電機驅動器（3）通過線纜連接到伺服電機運動控制卡（4）上，伺服電機運動控制卡（4）插在工控機（5）的PCI插槽上；相控陣超聲探頭（14）的探頭激勵信號的輸入端與相控陣超聲檢測儀（7）的探頭激勵信號輸出端連接，相控陣超聲檢測儀（7）的超聲回波信號數據輸出端通過網線與工控機（5）網口連接；

步驟（2）、將擱板（8）置于探傷臺（1）的凹槽中，擱板（8）的直角貼緊直角限位（15），通過擱板（8）的尺寸，包括長和寬，塞焊孔（16）的孔間距、孔邊距、孔徑、孔的行數及列數，計算出塞焊孔（16）中心的空間位置坐標，控制三維滑移臺（2）準確的定位到待檢測塞焊孔（16）中心的位置；

步驟（3）、相控陣超聲探頭掃查位置的標定：由于裂紋源缺陷（21）所出現的位置是擱板上層板（18）下表面與塞焊接頭（17）交界處，扇掃范圍能夠完全覆蓋此位置，以扇掃的中心掃查線為基準，中心掃查線穿過擱板上層板（18）下表面與塞焊接頭（17）交界處時相控陣超聲探頭（14）所在的位置為掃查位置；通過塞焊孔（16）的直徑，擱板上層板（18）板厚，扇掃的掃查角度范圍，掃查中心線的掃查角度計算掃查位置；調節探頭連桿（12）的角度使探頭水平移動距離標尺（11）上的數值與計算出掃查位置數值相對應，鎖死探頭連桿（12），移動Z軸的運動單元使相控陣超聲探頭（14）下表面貼緊擱板（8）的上表面，工控機（5）記錄Z軸移動單元的高度位置；

步驟（4）、開始掃查：工控機（5）根據待檢測塞焊點的空間位置控制三維滑移臺的Z軸移動單元移動到塞焊點的正上方，旋轉掃查裝置（6）中減速機（10）轉軸的軸線與塞焊孔（16）的中心線重合，根據步驟（3）標定的Z軸移動單元的高度下壓相控陣超聲探頭（14），工控機（5）控制旋轉掃查裝置（6）對塞焊焊點進行360°旋轉掃查；

步驟（5）、缺陷識別：相控陣超聲探頭（14）每旋轉一個步距角相控陣超聲檢測儀（7）進行一次扇掃檢測，工控機（5）記錄相應的掃查位置，同時工控機（5）對扇掃圖像進行自動缺陷識別，缺陷識別原理是裂紋擴展源（21）與擱板上層板（18）下表面對超聲波產生端角反射，存在缺陷時工控機（5）會記錄相控陣超聲探頭（14）此時的位置，掃查完成后工控機（5）建立塞焊點的平面示意圖，并標注出缺陷的位置；

步驟（6）、按照在工控機（5）上預先設定的對塞焊點的掃查順序，重復執行步驟（5），直到所有的焊點被檢測完成。

2.根據權利要求1所述的電弧塞焊接頭的相控陣超聲自動檢測方法，其特征在于：所述的旋轉掃查裝置（6）包括旋轉伺服電機（9）、減速機（10）、探頭水平移動距離標尺（11）、探頭連桿（12）、探頭夾具（13）及相控陣超聲探頭（14），所述探頭夾具（13）通過探頭連桿（12）與減速機（10）的轉動軸連接，減速機（10）與旋轉伺服電機（9）連接；相控陣超聲探頭（14）安裝在探頭夾具（13）中；探頭水平移動距離標尺（11）連接在減速機（10）的下端，探頭水平移動距離標尺（11）顯示值是探頭連桿（12）的張開角度轉換為探頭楔塊下表面中心與減速機（10）的轉動軸軸心的水平距離值，通過調節探頭連桿（12）的角度來確定相控陣超聲探頭（14）的掃查位置。

3.根據權利要求2所述的電弧塞焊接頭的相控陣超聲自動檢測方法，其特征在于：所述的探頭連桿（12）的張開最大角度為55°，探頭水平移動距離標尺（11）的最大值為50mm。

4.根據權利要求1所述的電弧塞焊接頭的相控陣超聲自動檢測方法，其特征在于：所述的探傷臺（1）帶有凹槽，凹槽內安裝有直角限位（15），擱板（8）放入后其兩條邊分別平行于三維滑移臺（2）的X軸與Y軸；從而保證擱板（8）的所在坐標系的原點與三維滑移臺（2）的坐標系的原點重合。

5.根據權利要求1所述的電弧塞焊接頭的相控陣超聲自動檢測方法，其特征在于：所述的相控陣超聲探頭（14）是帶有斜楔塊的線陣相控陣超聲探頭。