[發明專利]一種激光精密點焊質量激光超聲檢測方法和系統

在審

• 申請號: 202010147830.2
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111175233A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 顏學俊;丁雷;盧明輝;魯強兵;徐曉東;錢斯文;錢利強
• 申請（專利權）人: 南京光聲超構材料研究院有限公司;南京大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N29/07;G01N29/06;G01N29/04;G01N29/22;G01N29/24;G01N29/36;G01N29/34;G01N29/44
• 代理公司: 南京常青藤知識產權代理有限公司 32286
• 代理人: 金迪

1.一種激光精密點焊質量激光超聲檢測系統，其特征在于，包括激光器、二向色鏡、凸鏡、位移平臺、激光測振儀、第一光電探測器、信號處理系統、計算機和CCD相機。

2.根據權利要求1所述的激光精密點焊質量激光超聲檢測系統，其特征在于，所述激光測振儀包括探測激光器和第二光電探測器。

3.根據權利要求2所述的激光精密點焊質量激光超聲檢測系統，其特征在于，待測試件放置所述位移平臺的上表面。

4.一種激光精密點焊質量激光超聲檢測方法，應用于激光精密點焊質量激光超聲檢測系統，其特征在于，包括以下檢測步驟：

S1：根據待測試件的厚度和材料，兼顧超聲波的激發效率和對待測試件無損，選擇激光器進行激光精密點焊質量檢測，根據待測試件放置方式，確定單側式和透射式的檢測方式；

S2：通過數據線將激光器、二向色鏡、凸鏡、位移平臺、激光測振儀、第一光電探測器、信號處理系統、計算機和CCD相機進行連接；

S3：利用CCD相機監測激光在待測試件表面的聚焦點位置調整光路，確保激發點和接收點在待測試件表面重合或者二者連線平行于待測試件厚度方向；

S4：對于未熔合區域，上層板上表面所激發的超聲波在其內部傳播后，在上層板的底面出發生超聲回波的反射，對于熔合區域，由于二者之間已經形成了機械結合，超聲波可穿過融合區域進入到下層板，在下層板的底面處發生超聲回波反射，超聲回波返回到上層板上表面所需的時間存在顯著的差異，可以通過測量超聲回波在焊點處的傳播時間來確定其是否熔合良好，從而篩選出虛焊、漏焊的試件；

S5：調整激光器設置，發射波長為1064nm激光，單側檢測時利用二分色鏡改變激光傳播方向，通過凸鏡聚焦在待測試件表面；

S6：調整激光測振儀發射波長為532nm激光，聚焦在待測試件表面，記錄超聲波所引起待測試件表面振動位移，其中采用頻率為1GHz，通過128次平均采集超聲縱波信號，并輸入信號處理系統；

S7：記錄超聲縱波在未焊接前上層板中的傳播信號，確定其傳播時間t0；

S8：記錄超聲縱波在焊接后待測試件中的傳播信號，確定其傳播待測試件t1，當焊接后超聲縱波未傳播至下層板，則存在虛焊、漏焊現象，信號處理系統給出報警指令；

S9：當試樣中兩塊板焊接在一起時，采用C掃描成像技術對焊接的三維輪廓進行檢測；利用超聲縱波在熔接區域與基板的界面處的回波信號，通過移動檢測激光，根據超聲回波的傳播時間，檢測界面與表面之間的距離，進而將整個熔池的三維輪廓描繪出來；

S10：通過計算機設置位移平臺的零點和掃描方式、步長和范圍等參數，根據縱波回波時間tij和幅值Aij對掃描區域進行成像，并在計算機上顯示焊接輪廓，從而綜合評估激光精密點焊質量。