便携式矩阵相控阵列点焊接检查系统技术方案

一种用于非破坏性地表征点焊接的便携式系统，包括至少一个矩阵相控阵列探头和主体，其中，所述主体被设计为手持的，并且还包括：人体工学设计的外部壳体；至少一个输入，用于连接到所述至少一个矩阵相控阵列探头；超声相控阵列发送和接收电路，与所述至少一个输入进行电通信；触摸屏幕计算机，其还包括至少一个数据处理器，其运行包括用于处理从所述探头接收到的数据并且生成所表征的焊接的色彩编码的超声C扫描图像的至少一个成像算法的软件；以及至少一个监视器，用于实时显示所表征的焊接的所述色彩编码的超声C扫描图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用该专利申请是2012年5月10日提交的题为“3-D Matrix Phased Array Spot Weld Inspection System”的美国专利申请序列号No.13/468,502的部分继续，其要求2011年5月10日提交的题为“Three-Dimensional Matrix Phased Array Spot Weld Inspection System”的美国临时专利申请序列号No.61/484,312的利益，其公开出于所有目的通过其完整引用合并到此并且成为本美国专利技术专利申请的部分。
本专利技术总体上设计用于在评估工业制造工艺的性能中使用的检查系统，更具体地说，涉及一种用于评估电阻点焊接和其它焊接接头的质量的非破坏性检查系统。
技术介绍
片材金属接合工艺广泛地用在包括航空工业和自动化工业的很多工业中。在这些工艺当中，因为电阻点焊接具有高工艺速度并且容易地在规模化生产线中采用，所以其为一种非常普遍的过程。有缝焊接、焊接结合、粘连接合、焊连以及铜焊也已经赢得认可。这些接合工艺的质量控制已经认为是对制造商的重要问题。焊接接头的质量受接合工艺自身并且受接头的设计影响。考虑很多因素，包括冶金反应、热行为、化学合成、基本金属的开始状况、焊接和结合状况以及在工艺期间所使用的焊接和结合装备。此外，这些因素之间的繁杂关系使得难以控制焊接接头的质量，并且难以通过非破坏性方式检查焊接接头。声学方法是用于各种检查应用的普遍使用的非破坏性测试方法。与其它非破坏性测试方法不同，声学方法提供表面信息和内部信息。此外，声学方法允许进入标本的更深的穿透以及对于焊接接头中的小的不连续性的很高的灵敏度。然而，声学方法的确具有限制。最明显的限制包括：要求熟练的操作者使用测试设备并且分析声学数据，以及标识粘连或冷焊接或不足的结合(例如吻合结合)的非常主观的性质。相应地，超声非破坏性估计(NDE)的领域需要可靠的工艺或技术，以用于通过消除熟练操作者的涉入以及测试数据的主观解释的方式来标识糟糕质量接头。
技术实现思路
以下提供本专利技术特定示例性实施例的概述。该概述并非宽泛的概览，并且并非意图标识本专利技术的关键性或决定性方面或界定其范围。根据本专利技术一方面，提供一种用于非破坏性地表征点焊接的第一便携式系统。该系统包括至少一个矩阵相控阵列探头以及主体。所述矩阵相控阵列探头还包括：在所述探头的一端处布置在弯曲阵列中的多个超声换能器元件，多个超声换能器元件可操作为既生成超声信号又接收其反射；以及材料的组合，用于在测试状况下在使得声音能量能够直接传送到所述点焊接的同时允许探头符合所述点焊接的轮廓化表面，其中，所述材料的组合还包括：柔性膜，安装在所述探头的一端上；以及受流体填充的腔室或固体声音延迟材料，部署在所述膜与所述阵列之间。所述主体被设计为手持的，并且还包括：人体工学设计的外部壳体；至少一个输入，用于连接到所述至少一个矩阵相控阵列探头；超声相控阵列发送和接收电路，与所述至少一个输入进行电通信；触摸屏幕计算机，其还包括至少一个数据处理器，其运行包括用于处理从所述探头接收到的数据并且生成所表征的焊接的色彩编码的超声C扫描图像的至少一个成像算法的软件；以及至少一个监视器，用于实时显示所表征的焊接的所述色彩编码的超声C扫描图像。根据本专利技术另一方面，提供一种用于非破坏性地表征点焊接的第二便携式系统。该系统还包括至少一个矩阵相控阵列探头以及主体。所述矩阵相控阵列探头还包括：在所述探头的一端处布置在弯曲阵列中的多个超声换能器元件，多个超声换能器元件可操作为既生成超声信号又接收其反射；以及材料的组合，用于在测试状况下在使得声音能量能够直接传送到所述点焊接的同时允许探头符合所述点焊接的轮廓化表面，其中，所述材料的组合还包括：柔性膜，安装在所述探头的一端上；以及受流体填充的腔室或固体声音延迟材料，部署在所述膜与所述阵列之间。所述主体被设计为手持的，并且还包括：人体工学设计的外部壳体，具有已经适用于存放所述矩阵相控阵列探头的手柄；至少一个输入，用于连接到所述探头；超声相控阵列发送和接收电路，与所述至少一个输入进行电通信；触摸屏幕计算机，其还包括至少一个数据处理器，其运行包括用于处理从所述探头接收到的数据并且生成所表征的焊接的色彩编码的超声C扫描图像的至少一个成像算法的软件；至少一个监视器，用于实时显示所表征的焊接的所述色彩编码的超声C扫描图像；以及至少一个可再充电电池。在本专利技术又一方面中，提供一种用于非破坏性地表征点焊接的第三便携式系统。该系统还包括至少一个矩阵相控阵列探头以及主体。所述矩阵相控阵列探头还包括：在所述探头的一端处布置在弯曲阵列中的多个超声换能器元件，其中，所述换能器元件进一步被布置到分立式子组中，其中，每个子组可以独立于其它子组并且按不同的时间间隔得以激活；并且其中，所述换能器元件可操作为：既生成超声信号又接收其反射；以及材料的组合，用于在测试状况下在使得声音能量能够直接传送到所述点焊接的同时允许探头符合所述点焊接的轮廓化表面，其中，所述材料的组合还包括：柔性膜，安装在所述探头的一端上；以及受流体填充的腔室或固体声音延迟材料，部署在所述膜与所述阵列之间。所述主体被设计为手持的，并且还包括：人体工学设计的外部壳体，具有：手柄，其已经适用于存放所述矩阵相控阵列探头；以及至少一个臂支架，用于支撑所述主体；至少一个输入，用于连接到所述探头；超声相控阵列发送和接收电路，与所述至少一个输入进行电通信；触摸屏幕计算机，其中，所述触摸屏幕计算机还包括至少一个数据处理器，其运行包括用于处理从所述探头接收到的数据并且生成所表征的焊接的色彩编码的超声C扫描图像的至少一个成像算法的软件；并且其中，C扫描图像还包括用于每个所表征的焊接的焊接片块和熔合区块的平均直径；至少一个监视器，用于实时显示所表征的焊接的所述色彩编码的超声C扫描图像；以及至少一个可再充电电池。在阅读并且理解示例性实施例的以下详细描述时，本专利技术的附加特征和方面将对于本领域技术人员变得清楚。本领域技术人员应理解，在不脱离本专利技术的范围和精神的情况下，本专利技术的其它实施例是可能的。相应地，附图和关联描述应看作本质上是说明性的，而非限制性的。附图说明合并到说明书中并且形成其部分的附图连同以上给出的普通描述以及以下给出的详细描述一起示意性地示出本专利技术一个或多个示例性实施例，用于解释本专利技术的原理，并且其中：图1是示出根据本专利技术示例性实施例的三维矩阵相控阵列点焊接检查系统的主要组件的框图；图2a-图2c提供从使用图1的系统分析良好点焊接得到的测试结果的说明；图3提供图1的焊接检查系统中所包括的电子选通的A扫描模式下的视觉表示；图4a-图4c提供从使用图1的系统分析糟糕点焊接得到的测试结果的说明；图5a-图5b提供从使用图1的系统分析粘连焊接得到的测试结果的说明；图6a-图6b示出3-D弯曲探头元件的形状以及用于子元件组的各种激发序列；图7a-图7d提供3-D弯曲探头设计针对2-D平坦探头设计的优点的建模验证；图8提供用于本专利技术的点焊接检查处理的示例性实施例的数据流程图；图9提供用于各种点焊接状况的成像结果的示例；图10是根据本专利技术示例性实施例的用于非破坏性地表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于非破坏性地表征点焊接的便携式系统，包括：(a)至少一个矩阵相控阵列探头，其中，所述矩阵相控阵列探头还包括：(i)多个超声换能器元件，在所述探头的一端处布置在弯曲阵列中，其中，所述换能器元件可操作为：既生成超声信号又接收其反射；以及(ii)用于在测试状况下在使得声音能量能够直接传送到所述点焊接的同时允许探头符合所述点焊接的轮廓化表面的材料的组合，其中，所述材料的组合还包括：柔性膜，安装在所述探头的一端上；以及受流体填充的腔室或固体声音延迟材料，部署在所述膜与所述阵列之间；以及(b)主体，其中，所述主体被设计为手持的，并且其中，所述主体还包括：(i)人体工学设计的外部壳体；(ii)至少一个输入，用于连接到所述至少一个矩阵相控阵列探头；(iii)超声相控阵列发送和接收电路，与所述至少一个输入进行电通信；(iv)触摸屏幕计算机，其中，所述触摸屏幕计算机还包括至少一个数据处理器，其运行包括用于处理从所述探头接收到的数据并且生成所表征的焊接的色彩编码的超声C扫描图像的至少一个成像算法的软件；以及(v)至少一个监视器，用于实时显示所表征的焊接的所述色彩编码的超声C扫描图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.19 US 14/183,6431.一种用于非破坏性地表征点焊接的便携式系统，包括：(a)至少一个矩阵相控阵列探头，其中，所述矩阵相控阵列探头还包括：(i)多个超声换能器元件，在所述探头的一端处布置在弯曲阵列中，其中，所述换能器元件可操作为：既生成超声信号又接收其反射；以及(ii)用于在测试状况下在使得声音能量能够直接传送到所述点焊接的同时允许探头符合所述点焊接的轮廓化表面的材料的组合，其中，所述材料的组合还包括：柔性膜，安装在所述探头的一端上；以及受流体填充的腔室或固体声音延迟材料，部署在所述膜与所述阵列之间；以及(b)主体，其中，所述主体被设计为手持的，并且其中，所述主体还包括：(i)人体工学设计的外部壳体；(ii)至少一个输入，用于连接到所述至少一个矩阵相控阵列探头；(iii)超声相控阵列发送和接收电路，与所述至少一个输入进行电通信；(iv)触摸屏幕计算机，其中，所述触摸屏幕计算机还包括至少一个数据处理器，其运行包括用于处理从所述探头接收到的数据并且生成所表征的焊接的色彩编码的超声C扫描图像的至少一个成像算法的软件；以及(v)至少一个监视器，用于实时显示所表征的焊接的所述色彩编码的超声C扫描图像。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述换能器元件进一步被布置到分立式子组中，并且其中，每个子组可以独立于其它子组并且按不同的时间间隔得以激活。3.如权利要求2所述的系统，其中，对于子组中的每个元件独立于其它子组并且按不同的时间间隔激活每个子组提供信号汇聚和转向能力。4.如权利要求1所述的系统，其中，所述主体还包括至少一个可再充电电池。5.如权利要求1所述的系统，其中，所述人体工学设计的外部壳体还包括手柄，并且其中，所述手柄已经适用于存放所述矩阵相控阵列探头。6.如权利要求1所述的系统，其中，所述人体工学设计的外部壳体还包括至少一个臂支架，用于支撑所述主体。7.如权利要求1所述的系统，其中，所述超声相控阵列发送和接收电路还包括具有16通道同时复用能力的64通道相控阵列电路。8.如权利要求1所述的系统，其中，所述系统软件还包括输入，其允许通过使用所述矩阵相控阵列探头以初始地扫描已知直径的焊接接头并且然后相应地调整系统选通比率来校准所述系统。9.如权利要求1所述的系统，其中，所述色彩编码的超声C扫描图像还包括用于每个所表征的焊接的焊接片块和熔合区块的平均直径。10.一种用于非破坏性地表征点焊接的便携式系统，包括：(a)至少一个矩阵相控阵列探头，其中，所述矩阵相控阵列探头还包括：(i)多个超声换能器元件，在所述探头的一端处布置在弯曲阵列中，其中，所述换能器元件可操作为：既生成超声信号又接收其反射；以及(ii)用于在测试状况下在使得声音能量能够直接传送到所述点焊接的同时允许探头符合所述点焊接的轮廓化表面的材料的组合，其中，所述材料的组合还包括：柔性膜，安装在所述探头的一端上；以及受流体填充的腔室或固体声音延迟材料，部署在所述膜与所述阵列之间；以及(b)主体，其中，所述主体被设计为手持的，并且其中，所述主体还包括：(i)人体工学设计的外部壳体，其中，所述壳体还包括手柄，其已经适用于存放所述矩阵相控阵列探头；(ii)至少一个输入，用于连接到所述探头；(iii)超声相控阵列发送和接收电路，与所述至少一个输入进行电通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：JK纳，ST格利森，
申请(专利权)人：爱迪生焊接研究所，
类型：发明
国别省市：美国;US