电涡流识别复合材料材质及其界面的设备制造技术

一种金属材料识别技术领域的电涡流识别复合材料材质及其界面的设备，本发明专利技术中，可调信号发生模块产生频率可连续调整的电信号，并将信号分别传输给标准件电涡流探头和被测件电涡流探头；标准件电涡流探头、被测件电涡流探头均与探头升降机构相连，两个探头将输入的电信号转换为磁信号发射到复合薄层材料表面，并接收返回来的信号；信号处理模块分别接收两个探头输出的信号，根据两路信号控制后续执行机构；光耦开关探测工件的位置；微处理器模块控制可调信号发生模块向标准件电涡流探头和被测件电涡流探头发送信号，并控制执行机构开始工作。本发明专利技术能够对复合薄层材料材质的识别功能和对复合材料不同材质界面的识别定位，操作简单，广泛适用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测
的设备，具体是一种电涡流识别复合材料材质 及其界面的设备。
技术介绍
随着我国工业化进程的推进，工业自动化水平也将不断提高。目前国内电工 元器件制造和金属配件加工行业中多数仍由人工选料送料加工。这个工作过程简 单乏味，而且随着劳动力成本的显著提高，采用在线自动识别分选送料将成为必 然趋势。当前，材料识别方法主要有比重识别、光热法识别、颜色识别、电磁 识别、电涡流识别等方法。各种识别方法都存在各自的局限性比重识别多用在 识别比重差别较大的物料之间；光热识别法用作光吸收特性不同的物体；颜色识 别法应用了图像识别技术区分颜色不同的材质；电磁法主要用于识别电磁材料。 目前两种常见的电工元器件复合薄层材料均为两种不同的非铁磁性金属薄层材料 接合而成，包括上下叠加和平行拼接，对这类材料的检测时，由于复合材料中的 两种非铁磁性金属光吸收特性相差较小，颜色也较接近,因此以上几种识别方法 往往都不适用。电涡流传感器对金属材料的电导率和磁导率等许多参数都有很高的灵敏度， 因此现在多用在金属的探伤和材质检测中。但是，现有的电涡流材质检测技术在 检测复合材料的薄层时往往受到其探测深度的影响，无法满足对不同厚度的薄层 的测定要求；并且，当要对复合材料两种金属的界面处进行特殊处理或加工时， 现有技术还无法满足对这种材料界面的识别定位功能。另外，流水线上检测时的 温度干扰，噪声干扰也是电涡流检测中亟待解决的问题之一。经对现有技术的文献检索发现，专利申请号为200620077665. 3的中国专利， 专利公开号是CN201041561Y，为《一种新型涡流检测仪》，该专利是一 种应用了电涡流检测方法对金属材料进行检测的装置，该专利采用了一种抑制电路来抑制检测中的噪声千扰，但是其不足在于只能抑制某一固定电平以下的噪声， 而在复杂的在线检测环境下，对与信号处于同一数量级或大于信号强度的噪声， 这种抑制电路就无法从原理上消除这样的噪声干扰。另外，该电涡流检测仪不能 实现对其探测深度的控制，无法满足对不同厚度薄层材料的测定要求；并且，这种电涡流检测仪也不具备对复合材料界面的识别定位功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种电涡流识别复合材 料材质及其界面的设备，采用了差动测量方式，实现对复合薄层材料材质的识别 并且具有对复合材料不同材质界面的识别定位，抗干扰能力强，适合在线工作。本专利技术是通过如下技术方案实现的，本专利技术包括可调信号发生模块、标准 件电涡流探头、被测件电涡流探头、探头升降机构、信号处理模块、微处理器模 块、执行机构、光耦开关，其中可调信号发生模块产生频率可连续调整的电信号，并将信号分别传输给标准 件电涡流探头和被测件电涡流探头；标准件电涡流探头、被测件电涡流探头均与探头升降机构相连，探头升降机 构负责控制两个探头的检测高度，两个探头将可调信号发生模块输入的电信号转 换为磁信号后发射到复合薄层材料表面，并接收返回来的信号；信号处理模块分别接收标准件电涡流探头和被测件电涡流探头输出的信号， 对信号进行放大处理后将两路信号输入到减法器，若被测工件和标准件的材质相 同则减法器没有输出；而当被测工件与标准件材质不同，减法器输出信号，经A/D 转换，将信号送至微处理器模块，使其控制后续执行机构动作；光耦开关探测到传送带上的工件的位置，若到达预定位置，则输出一个开始 探测信号到微处理器模块；微处理器模块接收到光耦开关发送过来的开始探测信号，则控制可调信号发 生模块向标准件电涡流探头和被测件电涡流探头发送信号，并控制执行机构开始 工作；执行机构为分选机构或加工机构，接收微处理器模块的控制指令，对工件进 行姿态调整或者定位加工。所述可调信号发生模块，其产生的信号可从1Hz到16. 5MHz连续调整。所述可调信号发生模块，其产生的信号频率由检测试验标定，标定得到的频 率使得复合材料中的两种金属的信号差异最大，提高探测灵敏度，而通过对各种 材料标定探测频率便可以将本专利技术用于多种复合材料的检测中。所述信号处理模块，包括检测电路、标准电路、减法器、A/D转换电路，其中， 标准电路包括第一交流电桥、第一放大器、双向限幅器，检测电路包括第二交流 电桥、第二放大器，第一交流电桥和第二交流电桥均能获知金属在电涡流效应下 探头的阻抗变化，并将阻抗变化转化为电压信号，并将电压信号分别传输给第一 放大器和第二放大器；第一放大器和第二放大器将两路电压信号分别放大相同倍 数，之后，第一放大器将信号输入到双向限幅器，双向限幅器消除由于两个探头 性能的不对称带来的残余电压之后在输入减法器，第二放大器直接将信号输入到 减法器，若被测工件和标准件的材质相同则减法器没有输出，而当被测工件与标 准件材质不同，减法器输出信号，经A/D转换电路，将信号送至微处理器模块。所述标准件电涡流探头、被测件电涡流探头，其性能、探头高度和检测频率 完全一致。本专利技术根据金属的电涡流效应来测定材料的性质，电涡流探头是一种无损、 非接触检测装置，具有灵敏度高、结构简单、高效等特点。根据麦克斯韦定理， 检测线圈中通过交变电流时将产生交变的电磁场；导电工件在这样的电磁场作用 下就会感生出电涡流；电涡流大小、相位则取决于材料本身性质(如电导率、厚 度、形状等)和检测频率、检测距离等因素的影响；而电涡流产生的磁场将反作 用于检测线圈上使其阻抗发生变化，因此通过检测线圈阻抗的变化便能测定材料 的性质。本专利技术即依据电涡流材质检测原理，通过差动检测流水线上工件材质与 标准件相应部分材质的异同，送由微处理器，得到线上工件的姿态信息后，控制 执行机构动作。本专利技术的包括两种工作状态识别和定位，具体如下一、 识别过程-第一步，对于上下叠加的复合材料，需检测其上半部分金属薄层的材质，通 过实验标定探头探测高度和探测频率，以尽量减小探测深度以避免下半部分薄层 材料对检测的影响，同时，频率的高低对探测深度也有一定的影响。通过标定探 测高度，便可用于检测不同厚度的薄片材料或者金属薄层，同时可以提高探测的灵敏度。第二步，通过探头升降机构调整电涡流探头与被测件间的距离，根据第一步 的标定结果调整探测的深度；第三步，光耦开关探测传送带上的工件的位置，如果到达预定位置，输出一 个信号到微处理器模块使其控制可调信号发生模块向电涡流探头发送信号，并控 制传送带停止运动，探头开始探测工作。这样便可以避免由于传送带运动带来的 相位干扰，使检测信号准确、稳定；第四步，釆用差动式电涡流检测方法进行检测时，具体如下在标准件电涡 流探头下放置标准件，而被测件电涡流探头下通过被检测工件，这样就产生两路 输入信号。如果被测工件和标准件材质相同，则两路输出信号的相位和幅度一致， 反之不然。若被测工件和标准件的材质相同则信号调理模块中的减法器没有输出， 而当被测工件与标准件材质不同，减法器输出信号，经A/D转换电路，将信号送 至微处理器模块。继而，由微处理器模块控制分选机构动作，对工件姿态进行调 整送料。采用差动检测方式能够有效地抑制在线检测中时常遇到的温度漂移、工 频噪声等干扰，提高了检测的准确性。二、 定位过程第一步，对于前后拼接的复合材料，需检测前一部分金属薄层的材质，通过 实验标定探头探测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电涡流识别复合材料材质及其界面的设备，其特征在于，包括：可调信号发生模块、标准件电涡流探头、被测件电涡流探头、探头升降机构、信号处理模块、微处理器模块、执行机构、光耦开关，其中：　可调信号发生模块产生频率可连续调整的电信号，并将信 号分别传输给标准件电涡流探头和被测件电涡流探头；　标准件电涡流探头、被测件电涡流探头均与探头升降机构相连，探头升降机构负责控制两个探头的检测高度，两个探头将可调信号发生模块输入的电信号转换为磁信号后发射到复合薄层材料表面，并接收返回来 的信号；　信号处理模块分别接收标准件电涡流探头和被测件电涡流探头输出的信号，对信号进行放大处理后将两路信号输入到减法器，若被测工件和标准件的材质相同则减法器没有输出；而当被测工件与标准件材质不同，减法器输出信号，经Ａ／Ｄ转换，将信号送 至微处理器模块，使其控制后续执行机构动作；　光耦开关探测到传送带上的工件的位置，若到达预定位置，则输出一个开始探测信号到微处理器模块；　微处理器模块接收到光耦开关发送过来的开始探测信号，则控制可调信号发生模块向标准件电涡流探头和 被测件电涡流探头发送信号，并控制执行机构开始工作；　执行机构为分选机构或加工机构，接收微处理器模块的控制指令，对工件进行姿态调整或者定位加工。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄峰一，吉小军，宫延伟，裘揆，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]