一種回旋式掃描筒體超聲在線檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于基于超聲波在線檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種回旋式掃描筒體 超聲在線檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前在自動(dòng)超聲檢測(cè)領(lǐng)域處于技術(shù)和設(shè)備先進(jìn)的國外廠商有德國的Krautkramer 公司、美國的Panametrics公司、ABB公司、丹麥的Force研宄所；國內(nèi)超聲波探傷設(shè)備的廠 商也有十幾家，如汕頭超聲波儀器研宄所、上海超聲波儀器廠等，但多數(shù)屬于中小企業(yè)，裝 備和技術(shù)力量比較薄弱，缺少獨(dú)立研宄與開發(fā)能力，與國外同行企業(yè)的差距比較大。
[0003] 現(xiàn)有"超聲在線檢測(cè)系統(tǒng)"，大多針對(duì)不同工件、焊縫等討論以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心 的超聲在線檢測(cè)系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)。主要分為系統(tǒng)整體集成方法研宄、信號(hào)處理方法研宄、 軟件平臺(tái)的研制三個(gè)模塊。討論了超聲探頭的選擇和研制原則、信號(hào)發(fā)射與接受、采集單元 的研制原則、控制單元的研制原則、機(jī)械系統(tǒng)的研制原則和信號(hào)處理及軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原 則等。其重點(diǎn)在于研宄串口通信方面、軟件設(shè)計(jì)方面及信號(hào)處理方面技術(shù)。專為筒體超聲 檢測(cè)系統(tǒng)尚未見到。
[0004] 由上海、寶應(yīng)及有關(guān)煤氣公司、用具廠協(xié)作的課題是針對(duì)民用掖化氣鋼瓶壁薄、焊 縫寬度大，內(nèi)外增強(qiáng)層高且不規(guī)則而無法逐一準(zhǔn)確檢測(cè)等特點(diǎn)，經(jīng)反復(fù)驗(yàn)證，研制出采用聚 束平行橫波聲束探傷方法，較理想地解決了鋼瓶筒體焊縫的無損檢測(cè)難題 '這臺(tái)超聲波探 傷儀，每分鐘可探測(cè)兩只鋼瓶，頻率為5赫茲，靈敏度和精確率高，對(duì)鋼瓶焊縫缺陷檢出率 能高達(dá)99%，在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷時(shí)，還能以光、音響和波形及波路線記錄等形式自動(dòng)報(bào) 警。對(duì)保證鋼瓶生產(chǎn)質(zhì)量和安全均有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。技術(shù)設(shè)計(jì)方面由于保密未能見到。 基本原理上利用鋼瓶的自旋和工進(jìn)同時(shí)掃描，厚度有一定限制。對(duì)較薄較小的筒體無法檢 測(cè)。
[0005] 對(duì)于薄板的探傷，目前已有多種檢測(cè)手段，比較常見的有：射線檢測(cè)、渦流檢測(cè)、磁 粉探傷和超聲檢測(cè)等技術(shù)。通常的渦流檢測(cè)對(duì)表面不規(guī)則的起伏和疵病難于區(qū)分，容易引 起誤判并且難于進(jìn)行定性、定量；磁粉探傷較適用于表面疵病探傷，對(duì)于這種存在于薄板中 的缺陷進(jìn)行檢測(cè)較為困難，并且這種方式也難應(yīng)用于在線檢測(cè)環(huán)境；對(duì)于薄板內(nèi)部質(zhì)量的 檢測(cè)，應(yīng)用最為廣泛的是X射線透視法檢測(cè)，直觀明了，對(duì)于本檢測(cè)對(duì)象及檢測(cè)要求而言， 一方面成本高難于實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，更主要的是因筒體結(jié)構(gòu)較小只能采用雙壁投影，稍深的 微小裂紋X射線透視法已無法檢出；超聲檢測(cè)是采用較多的另一種檢測(cè)方法，但對(duì)于這種 薄壁（I. 5_以下）筒體結(jié)構(gòu)件，要檢出深度為0. 05_的微裂紋，還沒有一種成熟的技術(shù)可 供在線檢測(cè)使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提出了一種回旋式掃描筒體超聲在線檢 測(cè)方法，在已有的基礎(chǔ)上提出回旋掃描模式，重新布置超聲傳感器位置數(shù)目，克服螺旋掃描 的自旋和工進(jìn)同時(shí)存在而引起的耗時(shí)問題，提高檢測(cè)效率。同時(shí)，對(duì)不同材料的筒體，通過 改變聲阻模型及傳感器位置可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。
[0007] 其技術(shù)方案如下：
[0008] 一種回旋式掃描筒體超聲在線檢測(cè)方法，包括以下步驟：
[0009] 步驟1.由機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件將待測(cè)筒體運(yùn)送到檢測(cè)平臺(tái)，再由內(nèi)置機(jī)械手安放在指 定位置；
[0010] 步驟2.調(diào)整縱橫探測(cè)探頭位置及數(shù)量?？v向探頭負(fù)責(zé)檢測(cè)點(diǎn)狀及橫向面狀缺陷， 橫置探頭負(fù)責(zé)檢測(cè)點(diǎn)狀及縱向面狀缺陷；
[0011] 步驟3.根據(jù)不同筒體，選擇超聲頻率范圍。單通道的超聲觸發(fā)頻率為0. 75KHZ，即 每通道的特征信號(hào)的采集速度為0. 75KSPS。由于檢測(cè)對(duì)象為圓筒狀工件，超聲波對(duì)工件掃 描軌跡為回旋型，周期點(diǎn)數(shù)取決于被檢工件的直徑和旋轉(zhuǎn)速度，對(duì)特定型號(hào)的工件是一定 的；
[0012] 步驟4.回轉(zhuǎn)筒體，開始檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)工件轉(zhuǎn)速是500轉(zhuǎn)/分，工件旋轉(zhuǎn)一周為 0. 12s ；
[0013] 步驟5.超聲波以縱波形式從筒體外表面進(jìn)入筒體形成板波沿筒體向前傳播，當(dāng) 遇到缺陷時(shí)反射形成缺陷波，由缺陷閘門限時(shí)選擇，由積分電路和峰值保持電路對(duì)缺陷特 征進(jìn)行硬件提取，經(jīng)由多通道采集卡轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過自適應(yīng)相關(guān)算法進(jìn)行缺陷識(shí)別 和分選。
[0014] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明在已有的基礎(chǔ)上提出回旋掃描模式，重新布置超聲 傳感器位置數(shù)目，克服螺旋掃描的自旋和工進(jìn)同時(shí)存在而引起的耗時(shí)問題，提高檢測(cè)效率。 同時(shí)，對(duì)不同材料的筒體，通過改變聲阻模型及傳感器位置可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。
【附圖說明】
[0015] 圖1為薄壁筒體超聲在線檢測(cè)原理圖；
[0016] 圖2為超聲探頭分布及檢測(cè)原理圖；
[0017] 圖3為板波相速度與頻率X板厚的關(guān)系圖；
[0018] 圖 4 為 f = 5MHz d = I. 2mm Al 型聲壓曲線；
[0019] 圖5為實(shí)驗(yàn)結(jié)果外壁縱傷圖；
[0020] 圖6為實(shí)驗(yàn)結(jié)果外壁橫傷圖；
[0021] 圖7為實(shí)驗(yàn)結(jié)果內(nèi)壁縱傷圖；
[0022] 圖8為實(shí)驗(yàn)結(jié)果內(nèi)壁橫傷圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0024] 如圖1所示，由機(jī)械控制系統(tǒng)控制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)將待測(cè)工件傳送到待檢測(cè)位置， 其位置的確定信息由超聲探頭組將信號(hào)回傳給超聲控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，再由信息識(shí)別與 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)判斷。超聲控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)觸發(fā)超聲發(fā)射與回波處理系統(tǒng)經(jīng)超聲探頭發(fā) 射超聲波，耦合到待測(cè)工件進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)超聲觸發(fā)信號(hào)傳送到特征提取系統(tǒng)。檢測(cè)的回波 信號(hào)再由超聲探頭組回傳到回波處理系統(tǒng)，經(jīng)特征提取系統(tǒng)提取特征信息上傳數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)，再由信息識(shí)別與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)判別產(chǎn)品的正、次，并驅(qū)動(dòng)機(jī)械控制系統(tǒng)控制機(jī)械系統(tǒng)將 產(chǎn)品歸類存放。
[0025] 參照?qǐng)D2,兩組探頭正交分布，縱向探頭檢測(cè)點(diǎn)狀及橫向面狀缺陷，橫置探頭檢測(cè) 點(diǎn)狀及縱向面狀缺陷。
[0026] 實(shí)施例
[0027] 1.模式選擇：在利用板波進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，為便于缺陷識(shí)別和檢出，應(yīng)盡可能保證在 板內(nèi)傳播的聲波模式單一、速度穩(wěn)定。例如：當(dāng)頻率、板厚積大于4MHz mm時(shí)，A0、S0模式的 板波群速度趨向于一個(gè)常數(shù)，因此采用5MHz探頭檢測(cè)板厚在0. 8mm左右的板材時(shí)，板波群 速度不會(huì)有大的變化。AO、SO型板波在均勻薄板中傳播時(shí)，波形將是一個(gè)規(guī)則的單峰脈沖， 有利于檢測(cè)時(shí)的波形識(shí)別。由板波方程：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種回旋式掃描筒體超聲在線檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1.由機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件將待測(cè)筒體運(yùn)送到檢測(cè)平臺(tái)，再由內(nèi)置機(jī)械手安放在指定位 置； 步驟2.調(diào)整縱橫探測(cè)探頭位置及數(shù)量，縱向探頭負(fù)責(zé)檢測(cè)點(diǎn)狀及橫向面狀缺陷，橫置 探頭負(fù)責(zé)檢測(cè)點(diǎn)狀及縱向面狀缺陷； 步驟3.根據(jù)不同筒體，選擇超聲頻率范圍，單通道的超聲觸發(fā)頻率為0. 75KHz，每通道 的特征信號(hào)的采集速度為0. 75KSPS; 步驟4.回轉(zhuǎn)筒體，開始檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)工件轉(zhuǎn)速是500轉(zhuǎn)/分，工件旋轉(zhuǎn)一周為0. 12s; 步驟5.超聲波以縱波形式從筒體外表面進(jìn)入筒體形成板波沿筒體向前傳播，當(dāng)遇到 缺陷時(shí)反射形成缺陷波，由缺陷閘門限時(shí)選擇，由積分電路和峰值保持電路對(duì)缺陷特征進(jìn) 行硬件提取，經(jīng)由多通道采集卡轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過自適應(yīng)相關(guān)算法進(jìn)行缺陷識(shí)別和分 選。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種回旋式掃描筒體超聲在線檢測(cè)方法，由機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件將待測(cè)筒體安放在指定位置；調(diào)整縱橫探測(cè)探頭位置，縱向探頭檢測(cè)點(diǎn)狀及橫向面狀缺陷，橫置探頭檢測(cè)點(diǎn)狀及縱向面狀缺陷；根據(jù)不同筒體，選擇超聲頻率范圍；回轉(zhuǎn)筒體，開始檢測(cè)；根據(jù)回波信號(hào)判斷缺陷位置及缺陷程度。該方法提高檢測(cè)效率，對(duì)不同材料的筒體，通過改變聲阻模型及傳感器位置可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。
【IPC分類】G01N29-04
【公開號(hào)】CN104792868
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510167118
【發(fā)明人】吳從兵, 江海昕
【申請(qǐng)人】吳從兵
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月10日