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

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，具備加熱時間短，熱量集中，熱影響區(qū)小，變形與應力小，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，易于實現(xiàn)機械化和自動化，改善勞動條件；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。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，容易導致焊接外觀不良和接合強度降低，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其進行質(zhì)量檢測，傳統(tǒng)的質(zhì)量檢測無法對焊接做出直接的質(zhì)量判斷，通常是采用抽檢的方法進行破壞性的力學試驗，試驗合格的同時，對工件也造成了不可恢復的破壞。而且隨著電阻焊工藝的大量應用，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，對保障點焊的焊接質(zhì)量越來越緊迫和重要。

技術(shù)實現(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)的電阻焊焊點檢測儀，采用超聲波無損檢測手段，通過相控陣探頭配合全聚焦合成孔徑成像算法，完成對電焊部位包括缺陷部位的三維成像，可以實現(xiàn)電阻焊焊點的在線檢測，具有檢測精確度高，定位準確的優(yōu)勢。

為實現(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)的電阻焊焊點檢測儀,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)設置有多陣元陣列復合晶片換能器，所述數(shù)據(jù)處理顯示裝置包括信號發(fā)生器，多個放大電路和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：

信號發(fā)生器連接相控陣探頭將發(fā)射波信號送入激發(fā)復合晶片換能器發(fā)射超聲波對待測工件進行體積掃描；

復合晶片換能器接受的多組回波信號分別送入多個放大電路進行并列放大，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轉(zhuǎn)換的回波信號進行全聚焦疊加計算獲得三維成像，并得出熔合區(qū)尺寸；

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

所述顯示模塊用于顯示三維成像，同時顯示缺陷部位。

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)還包括存儲單元連接數(shù)據(jù)處理合成單元，該存儲單元內(nèi)預存有熔合區(qū)尺寸，熔核尺寸及熔核剪切強度關(guān)系數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)處理合成單元根據(jù)熔合區(qū)尺寸對比數(shù)據(jù)庫獲取熔核尺寸及熔核剪切強度。

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

a、在待測工件的測試區(qū)域表面涂覆耦合劑，將檢測儀的相控陣探頭放置于測試區(qū)域表面，啟動信號發(fā)生器送入激勵信號；

b、相控陣探頭內(nèi)部的復合晶片換能器產(chǎn)生超聲波信號對待測工件進行超聲波體積掃描，該超聲波信號在待測工件表面，第一金屬層底面以及熔合區(qū)底面都會產(chǎn)生反射的回波信號；

c、復合晶片換能器接受回波信號，送入分組的放大電路和ad轉(zhuǎn)換電路中進行數(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回波信號進行疊加成像，形成三維成像，同時獲得熔合區(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)預存的數(shù)據(jù)獲得熔核尺寸；

e、將三維成像進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，從而實現(xiàn)對缺陷部位的識別；

f、通過顯示模塊對三維成像，缺陷部位進行顯示，同時顯示熔核尺寸，使用者根據(jù)顯示的內(nèi)容對待測工件焊點的質(zhì)量進行直觀評判。

本發(fā)明所揭示的基于全聚焦合成孔徑技術(shù)的電阻焊焊點檢測儀，采用多陣元陣列復合晶片換能器，在信號發(fā)生器送入激勵信號后形成一個沒有分散的平面超聲波，對待測工件的焊接區(qū)進行體積掃描，然后復合晶片換能器再對接受到的信號進行并列信號處理實現(xiàn)動態(tài)聚焦的檢測方法，這種方法不僅輻射孔徑大，而且可以避開異常信號的接收，適用于深度檢測，同時對所有的回波數(shù)據(jù)進行成像處理，有效提高檢測結(jié)果的縱向分辨率；

對于回波信號采用全波信號進行疊加成像，可以實現(xiàn)檢測部位的三維成像，在深度方向?qū)⒍鄬觕掃結(jié)果疊加成像，不僅可以實時顯示某一深度坐標的c掃圖像，還可以顯示某一深度坐標的a掃波形和全局b掃圖像，同時由于虛焊部位回波信號比較微弱，采用全波信號疊加成像的話，虛焊部位的回波信號也會被疊加，因此虛焊部位也會在檢測結(jié)果中以圖像方式呈現(xiàn)出來；此外針對不同層或不同區(qū)域反饋的回波信號差異賦予不同的顏色，將待測工件的焊接面底層、熔合區(qū)及缺陷部位通過不同顏色或顏色對應的形狀進行區(qū)別，完成對缺陷部位的識別；

對于所有晶片接受的回波信號(信號時間，信號強度均不同)進過多組并行的電路(放大電路和ad轉(zhuǎn)換電路)進行信號處理，然后再采用全聚焦算法對每一組電路的信號進行并列計算處理，可以快速實現(xiàn)高分辨率的在線三維掃描成像。

此外存儲器中還預存有熔合區(qū)尺寸，熔核尺寸及熔核剪切強度關(guān)系數(shù)據(jù)庫，前期通過大量實驗數(shù)據(jù)獲得這些參數(shù)關(guān)系生成數(shù)據(jù)庫存入檢測儀，在獲得熔合區(qū)尺寸后可以通過這個數(shù)據(jù)庫直接獲得熔核尺寸以及熔核剪切強度，在金屬片電阻焊中，熔合區(qū)大小只能說明兩個金屬片的粘合區(qū)域，而熔核尺寸才是這兩個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)的電阻焊焊點檢測儀，具有如下有益效果：

a)缺陷定位更加精準：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，大大降低對操作者的技術(shù)要求。

b)技術(shù)先進：采用多陣元陣列復合晶片換能器，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：檢測結(jié)果可以直接比對焊點數(shù)據(jù)庫，通過檢測獲得的熔合區(qū)尺寸可以直接推導出熔核尺寸及剪切強度。

d)此方案裝置簡單，實用性強，檢測效率高，同時具備在線檢測功能。

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。

具體實施方式

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

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)的電阻焊焊點檢測儀，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)設置有多陣元陣列復合晶片換能器2，在接受到外部激勵信號后產(chǎn)生沒有分散的平面超聲波信號，對待測工件的焊點進行體積掃描，并接收回波信號，同時所述相控陣探頭1前端還可拆卸的安裝有延遲塊，針對粗糙表面的檢測環(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發(fā)生器3，多個放大電路4和ad轉(zhuǎn)換電路5，數(shù)據(jù)處理合成單元6，存儲單元7，三維成像模塊8及顯示模塊9，其中：信號發(fā)生器連接相控陣探頭將發(fā)射脈沖信號送入激發(fā)復合晶片換能器發(fā)射超聲波對待測工件進行體積掃描；多個放大電路對復合晶片換能器反饋的多個回撥信號進行并列放大處理，然后送入ad轉(zhuǎn)換電路進行ad轉(zhuǎn)換；所述數(shù)據(jù)處理合成單元將多個轉(zhuǎn)換的回波信號進行全聚焦疊加計算獲得三維成像，并得出熔合區(qū)尺寸；所述存儲單元內(nèi)預存有熔合區(qū)尺寸，熔核尺寸及熔核剪切強度關(guān)系數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)處理合成單元根據(jù)熔合區(qū)尺寸對比數(shù)據(jù)庫獲取熔核尺寸及熔核剪切強度；所述三維成像模塊用于對獲得的三維成像進行中間層和底層的彩色處理，根據(jù)不同層或不同區(qū)域反饋的回波信號差異賦予不同的顏色，將待測工件的焊接面底層、熔合區(qū)及缺陷部位通過不同顏色或顏色對應的形狀進行區(qū)別，完成對缺陷部位的識別；所述顯示模塊用于顯示成像的三維圖，同時顯示缺陷部位。

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

具體本發(fā)明的檢測方法步驟為：

a、在待測工件的測試區(qū)域表面涂覆耦合劑，將檢測儀的相控陣探頭放置于測試區(qū)域表面，啟動信號發(fā)生器送入激勵信號；

b、相控陣探頭內(nèi)部的復合晶片換能器產(chǎn)生超聲波信號對待測工件進行超聲波體積掃描，該超聲波信號在待測工件表面，第一金屬層底面以及熔合區(qū)底面都會產(chǎn)生反射的回波信號；

c、復合晶片換能器接受回波信號，送入分組的放大電路和ad轉(zhuǎn)換電路中進行數(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回波信號進行疊加成像，形成三維成像，同時獲得熔合區(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)預存的數(shù)據(jù)獲得熔核尺寸；

e、將三維成像進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，從而實現(xiàn)對缺陷部位的識別；

f、通過顯示模塊對三維成像，缺陷部位進行顯示，同時顯示熔核尺寸，使用者根據(jù)顯示的內(nèi)容對待測工件焊點的質(zhì)量進行直觀評判。

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

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(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這些實施例進行多種變化、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。