本發(fā)明涉及超聲工業(yè)無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體為基于全聚焦合成孔徑技術(shù)的電阻焊焊點(diǎn)檢測(cè)儀。

背景技術(shù)：

電阻焊是金屬板材焊接中最常用的一種焊接方式，具備加熱時(shí)間短，熱量集中，熱影響區(qū)小，變形與應(yīng)力小，焊后不必安排校正和熱處理工序；不需要任何耗材，焊接成本低；操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，改善勞動(dòng)條件；生產(chǎn)率高，且無噪聲及有害氣體，在大批量生產(chǎn)中，可以和其他制造工序一起編到組裝線上等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此電阻焊在金屬板材焊接中是一種無可替代的主要焊接方式，其焊接質(zhì)量直接影響焊接結(jié)構(gòu)的安全性。

金屬板材的焊接質(zhì)量是由焊點(diǎn)的熔核大小決定的。由于焊接的熔核面積較小，若焊接工藝控制不良，就容易造成虛焊無熔核、過燒、燒穿、咬邊、凹陷、裂紋(冷裂紋、熱裂紋和再熱裂紋)等缺陷，容易導(dǎo)致焊接外觀不良和接合強(qiáng)度降低，以至于帶來撕裂等問題。

因此在金屬板材焊接完成后都需要對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，傳統(tǒng)的質(zhì)量檢測(cè)無法對(duì)焊接做出直接的質(zhì)量判斷，通常是采用抽檢的方法進(jìn)行破壞性的力學(xué)試驗(yàn)，試驗(yàn)合格的同時(shí)，對(duì)工件也造成了不可恢復(fù)的破壞。而且隨著電阻焊工藝的大量應(yīng)用，為了保證焊接的質(zhì)量尋找一種可靠、高效的無損的解決方案，對(duì)保障點(diǎn)焊的焊接質(zhì)量越來越緊迫和重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供基于全聚焦合成孔徑技術(shù)的電阻焊焊點(diǎn)檢測(cè)儀，采用超聲波無損檢測(cè)手段，通過相控陣探頭配合全聚焦合成孔徑成像算法，完成對(duì)電焊部位包括缺陷部位的三維成像，可以實(shí)現(xiàn)電阻焊焊點(diǎn)的在線檢測(cè)，具有檢測(cè)精確度高，定位準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：基于全聚焦合成孔徑技術(shù)的電阻焊焊點(diǎn)檢測(cè)儀,包括相控陣探頭及數(shù)據(jù)處理顯示裝置，所述相控陣探頭內(nèi)設(shè)置有多陣元陣列復(fù)合晶片換能器，所述數(shù)據(jù)處理顯示裝置包括信號(hào)發(fā)生器，多個(gè)放大電路和ad轉(zhuǎn)換電路，數(shù)據(jù)處理合成單元，三維成像模塊及顯示模塊，其中：

信號(hào)發(fā)生器連接相控陣探頭將發(fā)射波信號(hào)送入激發(fā)復(fù)合晶片換能器發(fā)射超聲波對(duì)待測(cè)工件進(jìn)行體積掃描；

復(fù)合晶片換能器接受的多組回波信號(hào)分別送入多個(gè)放大電路進(jìn)行并列放大，在分別送入ad轉(zhuǎn)換電路并列轉(zhuǎn)換；

所述數(shù)據(jù)處理合成單元將多個(gè)轉(zhuǎn)換的回波信號(hào)進(jìn)行全聚焦疊加計(jì)算獲得三維成像，并得出熔合區(qū)尺寸；

所述三維成像模塊用于對(duì)獲得的三維成像進(jìn)行中間層和底層的彩色處理，根據(jù)不同層或不同區(qū)域反饋的回波信號(hào)差異賦予不同的顏色，將待測(cè)工件的焊接面底層、熔合區(qū)及缺陷部位通過不同顏色或顏色對(duì)應(yīng)的形狀進(jìn)行區(qū)別，完成對(duì)缺陷部位的識(shí)別；

所述顯示模塊用于顯示三維成像，同時(shí)顯示缺陷部位。

作為優(yōu)選，所述相控陣探頭前端還安裝有延遲塊，且該延遲塊為可拆卸安裝。

作為優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)處理顯示裝置內(nèi)還包括存儲(chǔ)單元連接數(shù)據(jù)處理合成單元，該存儲(chǔ)單元內(nèi)預(yù)存有熔合區(qū)尺寸，熔核尺寸及熔核剪切強(qiáng)度關(guān)系數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)處理合成單元根據(jù)熔合區(qū)尺寸對(duì)比數(shù)據(jù)庫獲取熔核尺寸及熔核剪切強(qiáng)度。

基于全聚焦合成孔徑技術(shù)的電阻焊焊點(diǎn)的檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟：

a、在待測(cè)工件的測(cè)試區(qū)域表面涂覆耦合劑，將檢測(cè)儀的相控陣探頭放置于測(cè)試區(qū)域表面，啟動(dòng)信號(hào)發(fā)生器送入激勵(lì)信號(hào)；

b、相控陣探頭內(nèi)部的復(fù)合晶片換能器產(chǎn)生超聲波信號(hào)對(duì)待測(cè)工件進(jìn)行超聲波體積掃描，該超聲波信號(hào)在待測(cè)工件表面，第一金屬層底面以及熔合區(qū)底面都會(huì)產(chǎn)生反射的回波信號(hào)；

c、復(fù)合晶片換能器接受回波信號(hào)，送入分組的放大電路和ad轉(zhuǎn)換電路中進(jìn)行數(shù)據(jù)并行處理，處理后的數(shù)據(jù)通過全聚焦合成算法對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行疊加成像，形成三維成像，同時(shí)獲得熔合區(qū)尺寸；

d、根據(jù)獲取的熔合區(qū)尺寸調(diào)取數(shù)據(jù)庫內(nèi)預(yù)存的數(shù)據(jù)獲得熔核尺寸；

e、將三維成像進(jìn)行中間層和底層的彩色處理，將金屬層底面、熔合區(qū)以及缺陷部位通過不同顏色區(qū)分開來，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷部位的識(shí)別；

f、通過顯示模塊對(duì)三維成像，缺陷部位進(jìn)行顯示，同時(shí)顯示熔核尺寸，使用者根據(jù)顯示的內(nèi)容對(duì)待測(cè)工件焊點(diǎn)的質(zhì)量進(jìn)行直觀評(píng)判。

本發(fā)明所揭示的基于全聚焦合成孔徑技術(shù)的電阻焊焊點(diǎn)檢測(cè)儀，采用多陣元陣列復(fù)合晶片換能器，在信號(hào)發(fā)生器送入激勵(lì)信號(hào)后形成一個(gè)沒有分散的平面超聲波，對(duì)待測(cè)工件的焊接區(qū)進(jìn)行體積掃描，然后復(fù)合晶片換能器再對(duì)接受到的信號(hào)進(jìn)行并列信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聚焦的檢測(cè)方法，這種方法不僅輻射孔徑大，而且可以避開異常信號(hào)的接收，適用于深度檢測(cè)，同時(shí)對(duì)所有的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理，有效提高檢測(cè)結(jié)果的縱向分辨率；

對(duì)于回波信號(hào)采用全波信號(hào)進(jìn)行疊加成像，可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)部位的三維成像，在深度方向?qū)⒍鄬觕掃結(jié)果疊加成像，不僅可以實(shí)時(shí)顯示某一深度坐標(biāo)的c掃圖像，還可以顯示某一深度坐標(biāo)的a掃波形和全局b掃圖像，同時(shí)由于虛焊部位回波信號(hào)比較微弱，采用全波信號(hào)疊加成像的話，虛焊部位的回波信號(hào)也會(huì)被疊加，因此虛焊部位也會(huì)在檢測(cè)結(jié)果中以圖像方式呈現(xiàn)出來；此外針對(duì)不同層或不同區(qū)域反饋的回波信號(hào)差異賦予不同的顏色，將待測(cè)工件的焊接面底層、熔合區(qū)及缺陷部位通過不同顏色或顏色對(duì)應(yīng)的形狀進(jìn)行區(qū)別，完成對(duì)缺陷部位的識(shí)別；

對(duì)于所有晶片接受的回波信號(hào)(信號(hào)時(shí)間，信號(hào)強(qiáng)度均不同)進(jìn)過多組并行的電路(放大電路和ad轉(zhuǎn)換電路)進(jìn)行信號(hào)處理，然后再采用全聚焦算法對(duì)每一組電路的信號(hào)進(jìn)行并列計(jì)算處理，可以快速實(shí)現(xiàn)高分辨率的在線三維掃描成像。

此外存儲(chǔ)器中還預(yù)存有熔合區(qū)尺寸，熔核尺寸及熔核剪切強(qiáng)度關(guān)系數(shù)據(jù)庫，前期通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得這些參數(shù)關(guān)系生成數(shù)據(jù)庫存入檢測(cè)儀，在獲得熔合區(qū)尺寸后可以通過這個(gè)數(shù)據(jù)庫直接獲得熔核尺寸以及熔核剪切強(qiáng)度，在金屬片電阻焊中，熔合區(qū)大小只能說明兩個(gè)金屬片的粘合區(qū)域，而熔核尺寸才是這兩個(gè)金屬片電焊的核心部大小，是質(zhì)量保障的關(guān)鍵，因此獲得熔核尺寸才能確保焊接質(zhì)量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所揭示的基于全聚焦合成孔徑技術(shù)的電阻焊焊點(diǎn)檢測(cè)儀，具有如下有益效果：

a)缺陷定位更加精準(zhǔn)：通過b/c掃結(jié)合的三維顯示方式，可以將缺陷位置更加直觀清晰的顯示，大大降低對(duì)操作者的技術(shù)要求。

b)技術(shù)先進(jìn)：采用多陣元陣列復(fù)合晶片換能器，基于合成孔徑技術(shù)大大提高了圖像的橫縱向分辨率；

c)功能更強(qiáng)：檢測(cè)結(jié)果可以直接比對(duì)焊點(diǎn)數(shù)據(jù)庫，通過檢測(cè)獲得的熔合區(qū)尺寸可以直接推導(dǎo)出熔核尺寸及剪切強(qiáng)度。

d)此方案裝置簡單，實(shí)用性強(qiáng)，檢測(cè)效率高，同時(shí)具備在線檢測(cè)功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明工作原理總體框圖；

圖2為本發(fā)明焊點(diǎn)位置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的全聚焦合成孔徑算法原理示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明所揭示的基于全聚焦合成孔徑技術(shù)的電阻焊焊點(diǎn)檢測(cè)儀，包括數(shù)據(jù)處理顯示裝置，以及與其連接的相控陣探頭1，其中：

所述相控陣探頭1內(nèi)設(shè)置有多陣元陣列復(fù)合晶片換能器2，在接受到外部激勵(lì)信號(hào)后產(chǎn)生沒有分散的平面超聲波信號(hào)，對(duì)待測(cè)工件的焊點(diǎn)進(jìn)行體積掃描，并接收回波信號(hào)，同時(shí)所述相控陣探頭1前端還可拆卸的安裝有延遲塊，針對(duì)粗糙表面的檢測(cè)環(huán)境，采用柔性延遲塊可以提高探頭的使用和壽命。

所述數(shù)據(jù)處理顯示裝置包括信號(hào)發(fā)生器3，多個(gè)放大電路4和ad轉(zhuǎn)換電路5，數(shù)據(jù)處理合成單元6，存儲(chǔ)單元7，三維成像模塊8及顯示模塊9，其中：信號(hào)發(fā)生器連接相控陣探頭將發(fā)射脈沖信號(hào)送入激發(fā)復(fù)合晶片換能器發(fā)射超聲波對(duì)待測(cè)工件進(jìn)行體積掃描；多個(gè)放大電路對(duì)復(fù)合晶片換能器反饋的多個(gè)回?fù)苄盘?hào)進(jìn)行并列放大處理，然后送入ad轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行ad轉(zhuǎn)換；所述數(shù)據(jù)處理合成單元將多個(gè)轉(zhuǎn)換的回波信號(hào)進(jìn)行全聚焦疊加計(jì)算獲得三維成像，并得出熔合區(qū)尺寸；所述存儲(chǔ)單元內(nèi)預(yù)存有熔合區(qū)尺寸，熔核尺寸及熔核剪切強(qiáng)度關(guān)系數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)處理合成單元根據(jù)熔合區(qū)尺寸對(duì)比數(shù)據(jù)庫獲取熔核尺寸及熔核剪切強(qiáng)度；所述三維成像模塊用于對(duì)獲得的三維成像進(jìn)行中間層和底層的彩色處理，根據(jù)不同層或不同區(qū)域反饋的回波信號(hào)差異賦予不同的顏色，將待測(cè)工件的焊接面底層、熔合區(qū)及缺陷部位通過不同顏色或顏色對(duì)應(yīng)的形狀進(jìn)行區(qū)別，完成對(duì)缺陷部位的識(shí)別；所述顯示模塊用于顯示成像的三維圖，同時(shí)顯示缺陷部位。

本發(fā)明中檢測(cè)儀檢測(cè)的工件結(jié)構(gòu)參見圖2所示，其包括相互點(diǎn)焊焊接的第一金屬層11和第二金屬層12，其點(diǎn)焊熔合區(qū)為13，而熔核為14。

具體本發(fā)明的檢測(cè)方法步驟為：

a、在待測(cè)工件的測(cè)試區(qū)域表面涂覆耦合劑，將檢測(cè)儀的相控陣探頭放置于測(cè)試區(qū)域表面，啟動(dòng)信號(hào)發(fā)生器送入激勵(lì)信號(hào)；

b、相控陣探頭內(nèi)部的復(fù)合晶片換能器產(chǎn)生超聲波信號(hào)對(duì)待測(cè)工件進(jìn)行超聲波體積掃描，該超聲波信號(hào)在待測(cè)工件表面，第一金屬層底面以及熔合區(qū)底面都會(huì)產(chǎn)生反射的回波信號(hào)；

c、復(fù)合晶片換能器接受回波信號(hào)，送入分組的放大電路和ad轉(zhuǎn)換電路中進(jìn)行數(shù)據(jù)并行處理，處理后的數(shù)據(jù)通過全聚焦合成算法對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行疊加成像，形成三維成像，同時(shí)獲得熔合區(qū)尺寸；

d、根據(jù)獲取的熔合區(qū)尺寸調(diào)取數(shù)據(jù)庫內(nèi)預(yù)存的數(shù)據(jù)獲得熔核尺寸；

e、將三維成像進(jìn)行中間層和底層的彩色處理，將金屬層底面、熔合區(qū)以及缺陷部位通過不同顏色區(qū)分開來，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷部位的識(shí)別；

f、通過顯示模塊對(duì)三維成像，缺陷部位進(jìn)行顯示，同時(shí)顯示熔核尺寸，使用者根據(jù)顯示的內(nèi)容對(duì)待測(cè)工件焊點(diǎn)的質(zhì)量進(jìn)行直觀評(píng)判。

本發(fā)明所揭示的檢測(cè)儀，其實(shí)際檢測(cè)使用過程為：在待測(cè)工件測(cè)試區(qū)表面涂覆耦合劑15，并將相控陣探頭放置于該測(cè)試區(qū)域，信號(hào)發(fā)生器發(fā)送激勵(lì)信號(hào)波形給相控陣探頭，復(fù)合晶片換能器產(chǎn)生超聲波，超聲波穿過待測(cè)工件表面進(jìn)入內(nèi)部，在待測(cè)工件表面，第一金屬層底面，熔合區(qū)底面等產(chǎn)生反射的回波信號(hào)，回波信號(hào)被復(fù)合晶片換能器接收，分組送入放大電路和ad轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行信號(hào)處理，處理后的信號(hào)送入數(shù)據(jù)處理合成單元利用全聚焦合成孔徑算法對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行疊加成像，形成三維成像通過顯示模塊進(jìn)行顯示，同時(shí)還獲得熔合區(qū)尺寸，通過數(shù)據(jù)庫比對(duì)獲得熔核尺寸，此外獲得的三維成像通過中間層數(shù)據(jù)處理模塊以及底層數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行彩色處理，根據(jù)不同層或不同區(qū)域反饋的回波信號(hào)差異賦予不同的顏色，將待測(cè)工件的焊接面底層、熔合區(qū)及缺陷部位通過不同顏色或顏色對(duì)應(yīng)的形狀進(jìn)行區(qū)別，完成對(duì)缺陷部位的識(shí)別，最終通過顯示模塊進(jìn)行缺陷部位顯示。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。