[發明專利]圓形焊點多元回轉熱激勵紅外無損檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202011296306.8
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112255271A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 徐國成;于真波;董娟;谷曉鵬;安康
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N25/72
• 分類號: G01N25/72
• 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

1.一種圓形焊點多元回轉熱激勵紅外無損檢測裝置，其特征在于：工業計算機（1）與電機控制卡（2）相連，電機控制卡（2）與步進電機（3）相連，控制步進電機（3）轉動；所述工業計算機（1）通過數據線與紅外熱像儀（6）相連，控制紅外熱像儀（6）進行攝像并采集圖像結果；所述工業計算機（1）通過數據線與高能脈沖氙氣燈（8）相連，控制高能脈沖氙氣燈（8）進行脈沖閃光熱激勵，對待測工件表面進行加熱；

所述步進電機（3）為雙輸出空心軸步進電機，通過螺釘固定到靜支架（9）上；軸（4）從步進電機（3）的雙輸出空心軸中心穿過，通過定位銷（10）與靜支架（9）相連，通過內軸承（11）進行定位，使軸（4）與步進電機（3）的雙輸出空心軸同軸；所述紅外熱像儀（6）通過熱像儀固定座（5）固定在軸（4）上；所述高能脈沖氙氣燈（8）通過多元回轉機構（7）固定在步進電機（3）的空心軸上；當步進電機（3）工作時，其空心軸進行回轉運動，帶動固定在步進電機（3）的空心軸上的高能脈沖氙氣燈（8）進行回轉運動，而紅外熱像儀（6）保持靜止；

所述多元回轉機構（7）是由多個安裝高能脈沖氙氣燈（8）的連桿組成；當元數為n時，即有n個帶有高能脈沖氙氣燈的連桿連接在步進電機（3）輸出軸上，任何相鄰的連桿之間夾角相等，均為360°/n，其中n為正整數。

2.根據權利要求1所述的圓形焊點多元回轉熱激勵紅外無損檢測裝置，其特征在于：所述的步進電機（3）的輸出軸通過外軸承（12）與桿件的過盈配合連接，將步進電機（3）固定在靜支架（9）上。

3.根據權利要求1所述的圓形焊點多元回轉熱激勵紅外無損檢測裝置，其特征在于：所述的電機控制卡（2）通過數據線連接到工業計算機（1）上，通過控制工業計算機（1）產生脈沖信號，控制步進電機（3）轉動。

4.根據權利要求1所述的圓形焊點多元回轉熱激勵紅外無損檢測裝置，其特征在于：所述的高能脈沖氙氣燈（8）通過數據線連接到電機控制卡（2），通過控制工業計算機（1）使電機控制卡（2）產生脈沖信號，激勵高能脈沖氙氣燈（8）進行脈沖閃光熱激勵。

5.一種圓形焊點多元回轉熱激勵紅外無損檢測方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟（1）、初始設置：調節靜支架位置，使圓形焊點多元回轉熱激勵紅外無損檢測裝置位于待測工件的正上方，并使待測工件完全處于紅外熱像儀和高能脈沖氙氣燈的工作范圍內；調節靜支架的高度，使紅外熱像儀、高能脈沖氙氣燈與待測工件的距離符合工作要求；

步驟（2）、均勻加熱待測工件，包含如下子步驟：

2.1）啟動工業計算機，觸發電機控制卡，根據檢測需要設置步進電機轉速；啟動高能脈沖氙氣燈，設置脈沖頻率和閃光持續時間；

2.2）工業計算機通過電機控制卡驅動步進電機，將高能脈沖氙氣燈移到熱激勵起始點；工業計算機向高能脈沖氙氣燈發射方波激勵信號，完成一次脈沖閃光熱激勵；

2.3）工業計算機通過電機控制卡驅動步進電機的輸出軸轉動角度θ，多元回轉熱激勵閃光燈旋轉移至下一個熱激勵節點，進行下一個的脈沖閃光熱激勵；重復上述步驟，直至步進電機的輸出軸轉動360/n度后，完成所有熱激勵節點的脈沖閃光熱激勵；

2.4）工業計算機控制紅外熱像儀檢測表面溫度場分布，當待測工件表面局部溫度值超過上限時，停止加熱，并在一定的散熱周期，即1~2s后，重復檢測待測工件表面溫度，直至待測工件表面各區域溫度均低于上限值；

2.5）當待測工件表面溫度低于上限值時，檢測待測工件表面溫差；若溫差大于設定值，步進電機旋轉，將高能脈沖氙氣燈移動到待測工件低溫處，并進行一次脈沖閃光熱激勵；

2.6）重復步驟2.4）-步驟2.5），直至待測工件表面溫差小于設定值，則認為待測工件表面處于均勻溫度范圍內；

步驟（3）、根據待測工件散熱情況，檢測圓形焊點質量，包含如下子步驟：

3.1）工業計算機控制紅外熱像儀對待測工件進行紅外溫度信號采集；由于焊點各區域的散熱條件差異，其散熱速率具有差別；每間隔一定的散熱周期，即1~2s，采用紅外熱像儀對待測工件表面進行溫度場分布檢測，并將檢測結果傳輸給工業計算機；

3.2）工業計算機對紅外熱像儀傳回的數據進行處理，生成待測工件的紅外熱波無損檢測圖像，并獲取熔核直徑和熔核厚度數據，通過評估圓形焊點的形狀和尺寸信息，評估圓形焊點內部的連接狀態。