一种确定封头焊缝透照布置参数的方法技术

一种确定封头焊缝透照布置参数的方法，通过当前所设定位置时封头焊缝上不同位置的透照角度，在综合考虑透照角度和射线辐射角等因素的情况下，给出当前射线机所在位置的最少透照次数。该方法通过计算射线机在不同位置时的最少透照次数，得到最少透照次数随射线机位置的变化规律，从而找到最小的最少透照次数及其射线机位置。本发明专利技术根据最少透照次数随射线机位置的变化规律，找出最少透照次数最小的射线机位置，与现有技术的传统方法相比，本发明专利技术具有更快更准确的特点。

A method to determine the arrangement parameters of head weld transillumination

【技术实现步骤摘要】
一种确定封头焊缝透照布置参数的方法
本专利技术属于射线检测领域，具体是一种基于Matlab的确定封头焊缝透照布置参数的方法。
技术介绍
封头是一种航天领域和压力容器行业经常使用的产品零部件。凸型封头的制造工艺简单，承压能力较好，是应用最广泛的封头。凸型封头主要包括半球形封头、椭圆形封头、蝶形封头等，这类封头多由钢材等金属材料制造，封头表面呈圆弧或椭圆弧曲面。因设计需要，封头顶部中心常会开孔焊接一些接头、接管等部件，所形成的焊缝是一种位于曲面上的环形焊缝，焊缝外表面宽度方向的中心线上任意一点的法线相交于封头轴线上一点，形成一个圆锥面。半球形封头、蝶形封头的非顶部位置开孔焊缝也是这种类型的曲面焊缝。受结构和焊接应力的影响，这些焊缝容易在根部产生未焊透、未熔合、裂纹等面积型缺陷，对焊缝射线检测的透照角度要求较高。因此，制定此类焊缝的射线检测工艺时，决定透照角度的射线机位置及透照次数等透照布置参数的选择至关重要。一般情况下，工艺制定者凭借经验初步估算射线机位置和透照次数，然后通过多次透照试验优化并确定射线机位置和透照次数，这种方法只能保证焊缝底片的黑度和像质计灵敏度满足标准要求，很难得到最少透照次数最小的射线机位置，所确定的透照次数可能过大造成检测效率低下，也可能过小而无法保证透照角度满足要求，出现缺陷漏检的情况。一些工艺制定者会通过计算透照角度来确定透照次数，但是受焊缝结构、射线机空间位置和辐射场大小的影响，空间角度的计算较繁琐，一般也只凭经验计算射线机在个别位置时焊缝上个别点的透照角度，仍然很难得到最少透照次数最小的射线机位置，不能最大限度地提高检测效率。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中很难得到最少透照次数最小的射线机位置的问题，本专利技术提出了一种确定封头焊缝透照布置参数的方法。本专利技术的具体过程是：步骤1、建立三维直角坐标系，确定焊缝和射线机的相对位置关系。设A为焊缝外表面宽度方向中心线上任意一点的法线与封头轴线的交点，B为焊缝外表面宽度方向的中心连线上的任意点，C为射线机位置，焊缝分段起点D为焊缝外表面宽度方向的中心线所组成圆与坐标轴X轴的交点，F为焊缝外表面宽度方向的中心线所组成圆上任意点B到坐标轴X轴的垂足，射线机位置C在坐标轴X轴和Z轴所确定的平面内。所述三维直角坐标系是以焊缝外表面宽度方向的中心线所构成的圆的圆心作为三维直角坐标系原点O，以封头轴线作为Z轴，取焊缝外表面宽度方向的中心线任意一个点与所述原点O之间的连线作为X轴。所述焊缝外表面宽度方向的中心线所构成的圆所在的平面为XY平面。步骤2、获取焊缝参数、射线辐射角参数和透照厚度比参数。所述焊缝参数包括封头焊缝外表面宽度方向中心线所组成圆的半径R、焊缝外表面宽度方向的中心线上任意一点的法线与封头轴线的夹角α。步骤3、确定射线机在任意位置时的最少透照次数N所述射线机在任意位置时的最少透照次数N的确定方法如下：当比值M≤2时，最少透照次数N＝1；当比值M＞2且为整数时，最少透照次数N＝比值M；当比值M＞2且为非整数时，最少透照次数N＝比值M的整数部分+1。所述比值M为所述分段节点总数r与连续满足约束条件的分界点数n的比值。所述约束条件包括：约束条件①：透照角度约束条件。透照角度θ＝∠ABC≤acos(1/K)，其中K为透照厚度比；约束条件②：射线辐射角约束条件。∠BCF≤(β/2)，∠DCF≤β，其中β为射线机的射线辐射角。所述确定最少透照次数N的具体过程是：Ⅰ从焊缝分段起点D起，将所述焊缝外表面宽度方向中心线所组成的圆分为二分之一，取其中任一半圆。将所述半圆等分为若干段，并使各段分界点的数量为r。本实施例中r＝320。根据所述分界点数量r和焊缝外表面宽度方向的中心线所组成圆的方程x2+y2＝R2，确定每个分界点的坐标值；其中x为焊缝外表面宽度方向中心线所组成的圆上任意一点的X轴坐标值，y为焊缝外表面宽度方向中心线所组成的圆上任意一点的Y轴坐标值。Ⅱ根据焊缝外表面宽度方向中心线所组成圆的半径R，焊缝外表面宽度方向的中心线上任意点的法线与封头轴线的夹角α，确定焊缝外表面宽度方向中心线上任意一点的法线与封头轴线的交点A的Z轴坐标值。A点的X轴坐标值为0，Y轴坐标值为0。根据射线机的具体位置确定C点的X轴坐标值和Z轴坐标值。C点的Y轴坐标值为0。Ⅲ从焊缝分段起点D起，依次将各所述分界点的坐标值作为焊缝外表面宽度方向的中心线所组成圆上的任意点B的坐标值，然后根据A点的坐标值、B点的坐标值、C点的坐标值、D点的坐标值、F点的坐标值，运用空间两点的距离公式、勾股定理和余弦定理计算∠ABC、∠BCF、∠DCF，并判断是否满足约束条件。所述F点的X轴坐标值与B点相同，F点的Y轴坐标值为0，Z轴坐标值为0。Ⅳ从焊缝分段起点D起，找到连续满足所述约束条件的分界点数n。当连续满足约束条件的分界点数n＝0时，表示当前射线机位置C不能对环形焊缝2进行有效的检测，最少透照次数N不存在，将不能进行有效检测的信息反馈给使用者。当连续满足约束条件的分界点数n＞0时，表示当前射线机位置C能对环形焊缝2进行有效的检测，此时计算比值为M。根据比值M确定最少透照次数N，并将能进行有效检测的信息和最少透照次数N反馈给使用者。步骤4，确定射线机在A点时的最少透照次数N0。将焊缝外表面宽度方向中心线上任意一点的法线与封头轴线的交点A的坐标值作为射线机位置的坐标值。重复确定射线机在任意位置时的最少透照次数N的过程，确定当射线机位置C在A点的最少透照次数N0。步骤5，确定在X轴方向具有最少透照次数的射线机位置。所述射线机当前位置为A点，该位置的最少透照次数为N0。将所述射线机沿X轴正方向移动距离a，得到新的射线机位置Cx1。重复确定射线机在任意位置时的最少透照次数N的过程，确定该射线机在位置Cx1处的最少透照次数Nx1。将得到的Nx1与N0进行比较，若Nx1≤N0，继续沿X轴正方向移动所述射线机，以获得该射线机的新位置Cx2。重复所述步骤3，确定该射线机在位置Cx2处的最少透照次数Nx2。将得到的Nx2与Nx1进行比较，若Nx2≤Nx1，继续沿X轴正方向移动所述射线机，以获得该射线机的新位置；若Nx2＞Nx1或Nx2不存在时，则停止移动，以Nx1处的位置Cx1点作为该射线机的最终位置。当需要获得所述射线机新位置时，使该射线机沿X轴正方向移动距离a，以得到新的射线机位置。通过所述射线机沿X轴移动后得到的某个新位置的最少透照次数＞前一个位置的最少透照次数，则以该新位置的前一个位置作为所述射线机的最终位置Cxz。或者，当Nx1＞N0或Nx1不存在时，则向所述X轴的负方向移动2a的距离，使所述射线机处于C-x1的新位置，重复确定射线机在任意位置时的最少透照次数N的过程，确定该射线机在C-x1位置处的最少透照次数N-x1。将得到的N-x1与N0进行比较，若N-x1≤N0，所述射线机继续沿X轴负方向移动a距离，以获得该射线机的新位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定封头焊缝透照布置参数的方法，其特征在于，具体过程是：/n步骤1、确定焊缝和射线机的相对位置关系：/n设A为焊缝外表面宽度方向中心线上任意一点的法线与封头轴线的交点，B为焊缝外表面宽度方向的中心连线上的任意点，C为射线机位置，焊缝分段起点D为焊缝外表面宽度方向的中心线所组成圆与坐标轴X轴的交点，F为焊缝外表面宽度方向的中心线所组成圆上任意点B到坐标轴X轴的垂足，射线机位置C在坐标轴X轴和Z轴所确定的平面内；/n步骤2、获取焊缝参数、射线辐射角参数和透照厚度比参数；/n步骤3、确定射线机在任意位置时的最少透照次数N：/n所述射线机在任意位置时的最少透照次数N的确定方法如下：当比值M≤2时，最少透照次数N＝1；当比值M＞2且为整数时，最少透照次数N＝比值M；当比值M＞2且为非整数时，最少透照次数N＝比值M的整数部分+1；/n所述比值M为所述分段节点总数r与连续满足约束条件的分界点数n的比值；/n步骤4，确定射线机在A点时的最少透照次数N

【技术特征摘要】
1.一种确定封头焊缝透照布置参数的方法，其特征在于，具体过程是：
步骤1、确定焊缝和射线机的相对位置关系：
设A为焊缝外表面宽度方向中心线上任意一点的法线与封头轴线的交点，B为焊缝外表面宽度方向的中心连线上的任意点，C为射线机位置，焊缝分段起点D为焊缝外表面宽度方向的中心线所组成圆与坐标轴X轴的交点，F为焊缝外表面宽度方向的中心线所组成圆上任意点B到坐标轴X轴的垂足，射线机位置C在坐标轴X轴和Z轴所确定的平面内；
步骤2、获取焊缝参数、射线辐射角参数和透照厚度比参数；
步骤3、确定射线机在任意位置时的最少透照次数N：
所述射线机在任意位置时的最少透照次数N的确定方法如下：当比值M≤2时，最少透照次数N＝1；当比值M＞2且为整数时，最少透照次数N＝比值M；当比值M＞2且为非整数时，最少透照次数N＝比值M的整数部分+1；
所述比值M为所述分段节点总数r与连续满足约束条件的分界点数n的比值；
步骤4，确定射线机在A点时的最少透照次数N0：
将焊缝外表面宽度方向中心线上任意一点的法线与封头轴线的交点A的坐标值作为射线机位置的坐标值；重复确定射线机在任意位置时的最少透照次数N的过程，确定当射线机位置C在A点的最少透照次数N0；
步骤5，确定在X轴方向具有最少透照次数的射线机位置：
所述射线机当前位置为A点，该位置的最少透照次数为N0；将所述射线机沿X轴正方向移动距离a，得到新的射线机位置Cx1；重复确定射线机在任意位置时的最少透照次数N的过程，确定该射线机在位置Cx1处的最少透照次数Nx1；
将得到的Nx1与N0进行比较，若Nx1≤N0，继续沿X轴正方向移动所述射线机，以获得该射线机的新位置Cx2；重复所述步骤3，确定该射线机在位置Cx2处的最少透照次数Nx2；将得到的Nx2与Nx1进行比较，若Nx2≤Nx1，继续沿X轴正方向移动所述射线机，以获得该射线机的新位置；若Nx2＞Nx1或Nx2不存在时，则停止移动，以Nx1处的位置Cx1点作为该射线机的最终位置；当需要获得所述射线机新位置时，使该射线机沿X轴正方向移动距离a，以得到新的射线机位置；通过所述射线机沿X轴移动后得到的某个新位置的最少透照次数＞前一个位置的最少透照次数，则以该新位置的前一个位置作为所述射线机的最终位置Cxz；
或者，当Nx1＞N0或Nx1不存在时，则向所述X轴的负方向移动2a的距离，使所述射线机处于C-x1的新位置，重复确定射线机在任意位置时的最少透照次数N的过程，确定该射线机在C-x1位置处的最少透照次数N-x1；将得到的N-x1与N0进行比较，若N-x1≤N0，所述射线机继续沿X轴负方向移动a距离，以获得该射线机的新位置；若N-x1＞N0或N-x1不存在时，则停止移动，以N0处的位置A点作为该射线机的最终位置；通过所述射线机沿X轴负方向移动后得到的某个新位置的最少透照次数＞前一个位置的最少透照次数，则以该新位置的前一个位置作为所述射线机的最终位置C-xz；至此，确定了该射线机在X轴方向的位置，该位置的最少透照次数为Nxz；
步骤6，确定在Z轴方向具有最少透照次数的射线机位置：
所述射线机当前位置为位置Cxz或C-xz，该位置的最少透照次数为Nxz；所述射线机沿Z轴正方向移动距离a，得到新的射线机位置Cz1；重复确定射线机在任意位置时的最少透照次数N的过程，确定该射线机在位置Cz1处的最少透照次数Nz1；
将得到的Nz1与Nxz进行比较，若Nz1≤Nxz，继续沿Z轴正方向移动所述射线机，以获得该射线机的新位置Cz2；重复所述步骤3，确定该射线机在位置Cz2处的最少透照次数Nz2；将得到的Nz2与Nz1进行比较，若Nz2≤Nz1，继续沿Z轴正方向移动所述射线机，以获得该射线机的新位置；若Nz2＞Nz1或Nz2不存在时，则停止移动，以Nz1处的位置Cz1点作为该射线机的最终位置；当需要获得所述射线机新位置时，继续使该射线机沿Z轴移动距离a，得到新的射线机位置；通过所述射线机沿Z轴移动后得到的某个新位置的最少透照次数＞前一个位置的最少透照次数，则以该新位置的前一个位置作为所述射线机的最终位置Czz；
或者，当Nz1＞Nxz或Nz1不存在时，则向所述Z轴的负方向移动2a的距离，使所述射线机处于C-z1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘许龙，曲中兴，张博，陈历萍，安宏庆，崔明征，陈文会，刘伟利，冯越，张进，闫浩，赵旭，李银娟，张桐，
申请(专利权)人：西安航天动力机械有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61