【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电阻点焊超声无损检测，特别是涉及一种电阻点焊接头实时成像与质量评估方法。
技术介绍
1、电阻点焊是目前应用于车身部件连接的主要加工工艺之一，电阻点焊质量直接影响车身安全性能。传统的破坏性检查-拉剪、金相已无法满足车厂保证车身电阻点焊质量的需求，因此利用无损检测技术评价电阻点焊质量成为车厂主流检查手段。超声波检测是评估电阻点焊质量最常用的方法，其主要原理是利用声波在熔核区传播的反射与透射，检测焊点内部缺陷，同时设计合适尺寸探头，评估熔核尺寸，进而综合分析电阻点焊质量。
2、现有电阻点焊超声波检测系统采用a扫描或c扫描成像方式，成像结果不直观，无法真实反映电阻点焊接头形貌特征，且评估电阻点焊质量时未考虑熔核厚度的影响，仅以压痕深度或板厚减薄率来判断虚焊焊点；另一方面，现有电阻点焊超声波检测系统均考虑表面质量较好的一类焊点，由于电阻点焊普遍采用锥面或球面电极，电阻点焊接头表面会有明显压痕，且由于电极磨损的影响，电阻点焊接头表面压痕呈现不规则的形貌特征，评估的点焊熔核直径误差较大。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对现有电阻点焊接头超声检测存在的成像不直观、评估结果误差大的问题，提供一种电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，该方法利用矩阵分布式超声探头对电阻点焊接头进行实时成像与质量评估，具有成像直观、操作简单、评估结果精确、使用性广的特点。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，包
4、进一步地，所述电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，包括如下步骤：
5、步骤1、对电阻点焊接头进行超声a扫描信号采集；根据电阻点焊接头的超声a扫描信号，进行熔核边缘阵元判断，将熔核边缘外阵元确定为熔核外阵元，熔核边缘内阵元确定为熔核内阵元；
6、步骤2、集合所有熔核边缘阵元，取所有熔核边缘阵元中心代表熔核中心；根据每个熔核边缘阵元超声a扫描信号计算每个熔核边缘阵元有效覆盖面积内熔核面积占比；根据每个熔核边缘阵元有效覆盖面积内熔核面积占比确定每个熔核边缘阵元的熔核边缘点；
7、步骤3、在每个熔核边缘点间进行插值，绘制熔核截面形貌，以不同颜色填充熔核、熔核与单层板的过渡区和单层板，熔核、熔核与单层板的过渡区和单层板的颜色均匀过渡，对电阻点焊接头进行色彩成像解析；
8、步骤4、根据熔核内阵元的超声a扫描信号，确定熔核内缺陷边缘点；在熔核内缺陷边缘点间进行插值，绘制熔核内缺陷形貌，以与熔核填充颜色不同的颜色填充熔核内缺陷，对熔核内缺陷进行色彩成像解析；
9、步骤5、根据熔核外阵元的电阻点焊接头表面和电阻点焊接头底部的超声a扫描信号中单层板底面一次和二次回波距离，计算电阻点焊接头单层板厚度，用于单层板厚度校准；
10、步骤6、根据每个熔核边缘阵元计算出的熔核面积占比，以及熔核内阵元的熔核面积占比，结合单阵元有效覆盖面积计算熔核截面面积，并利用等效圆法，根据阵元位置确定边缘阵元所属类型，然后通过积分计算熔核直径，勾勒熔核边缘的具体轮廓；
11、步骤7、根据熔核内阵元的耦合层与电阻点焊接头表面的超声a扫描信号计算电阻点焊接头压痕深度；
12、步骤8、根据熔核内阵元的电阻点焊接头表面和电阻点焊接头底部的超声a扫描信号计算电阻点焊接头熔核区厚度；
13、步骤9、集合熔核内所有阵元的超声a扫描信号，提取电阻点焊接头的多次超声回波，计算电阻点焊接头衰减系数；
14、步骤10、集合熔核内所有阵元的超声a扫描信号，分析判断电阻点焊接头的第一次与第二次超声回波之间是否存在超过20％fsh回波，如有则判定为缺陷回波，并记录缺陷回波幅值与对应阵元位置；
15、步骤11、根据步骤6-10的计算结果，评估电阻点焊接头质量。
16、进一步地，步骤1中，对电阻点焊接头进行超声a扫描信号采集，包括如下步骤：采用矩阵超声探头完全覆盖电阻点焊接头，矩阵超声探头的每个阵元独立发射与接收超声信号进行电阻点焊接头的超声a扫描信号采集；所述超声a扫描信号包括超声回波位置和超声回波幅值。
17、进一步地，步骤1中，所述矩阵超声探头中心频率为15mhz，所述矩阵超声探头的阵元间距为(1×1)mm，所述矩阵超声探头的阵元有效覆盖面积为1mm2，所述电阻点焊接头由两块单层板电阻点焊而成。
18、进一步地，步骤1中，根据电阻点焊接头的超声a扫描信号，进行熔核边缘阵元判断，将熔核边缘外阵元确定为熔核外阵元，熔核边缘内阵元确定为熔核内阵元，包括如下步骤：
19、提取每个阵元耦合层第一次回波、电阻点焊接头表面第一次回波和电阻点焊接头底部第一次回波的超声a扫描信号；
20、根据电阻点焊接头表面第一次回波和电阻点焊接头底部第一次回波的超声a扫描信号判断熔核边缘阵元所处位置，将熔核边缘阵元的超声a扫描信号分类；
21、根据分类的熔核边缘阵元的超声a扫描信号逐个判断所有阵元是否属于熔核边缘阵元；
22、当判断出的熔核边缘阵元形成一个封闭图形时停止熔核边缘阵元判断，并将熔核边缘外阵元确定为熔核外阵元，熔核边缘内阵元确定为熔核内阵元。
23、进一步地，熔核边缘阵元的超声a扫描信号分类如下：
24、当阵元在电阻点焊接头边缘部分时，阵元超声a扫描信号中会出现明显的单层板底面回波或熔核底面回波；
25、当判断电阻点焊接头底部第一次回波为单层板底面回波时，在电阻点焊接头底部第一次回波位置后存在熔核第一次回波n，定义为第一类熔核边缘阵元；
26、当电阻点焊接头底部第一次回波为熔核底面回波时，在电阻点焊接头底部第一次回波位置前存在单层板第一次回波p，定义为第二类熔核边缘阵元；
27、当电阻点焊接头边缘部分倾角大于10°时，电阻点焊接头底部第一次回波幅值小于15％fsh而无法有效识别，定义为第三类熔核边缘阵元；
28、当熔核边缘存在气孔和未焊透缺陷时，电阻点焊接头的超声反射回波幅值出现先增大再减小的“拿破仑帽”现象，定义为第四类熔核边缘阵元；
29、当电阻点焊接头边缘部分表面压痕存在凸起或不规则形貌时，超声波产生散射，阵元接收到的回波声能小于设定值，甚至无法有效接收这一部分超声回波信号，定义为第五类熔核边缘阵元。
30、进一步地，步骤2中，根据每个熔核边缘阵元超声a扫描信号计算每个熔核边缘阵元有效覆盖面积内熔核面积占比，包括如下步骤：
31、第一类、第二类和第三类熔核边缘阵元有效覆盖面积内熔核面积占比均是取熔化区的熔核超声波反射幅值与未熔化区的单层板超声波反射幅值的比值，根据超声波反射幅值与透射声压幅值的计算公式计算得到；第四类熔核边缘阵元有效覆盖面积内熔核面积占比为1；第五类熔核边缘本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，其特征在于，包括如下步骤：对电阻点焊接头进行超声A扫描信号采集，根据电阻点焊接头的超声A扫描信号进行电阻点焊接头实时成像和质量评估。
2.根据权利要求1所述的电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，其特征在于，步骤1中，对电阻点焊接头进行超声A扫描信号采集，包括如下步骤：采用矩阵超声探头完全覆盖电阻点焊接头，矩阵超声探头的每个阵元独立发射与接收超声信号进行电阻点焊接头的超声A扫描信号采集；所述超声A扫描信号包括超声回波位置和超声回波幅值。
4.根据权利要求3所述的电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，其特征在于，步骤1中，所述矩阵超声探头中心频率为15MHz，所述矩阵超声探头的阵元间距为(1×1)mm，所述矩阵超声探头的阵元有效覆盖面积为1mm2，所述电阻点焊接头由两块单层板电阻点焊而成。
5.根据权利要求2所述的电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，其特征在于，步骤1中，根据电阻点焊接头的超声A扫描信号，进行
6.根据权利要求5所述的电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，其特征在于，熔核边缘阵元的超声A扫描信号分类如下：
7.根据权利要求2所述的电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，其特征在于，步骤2中，根据每个熔核边缘阵元超声A扫描信号计算每个熔核边缘阵元有效覆盖面积内熔核面积占比，包括如下步骤：
8.根据权利要求2所述的电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，其特征在于，步骤4中，根据熔核内阵元的超声A扫描信号，确定熔核内缺陷边缘点，包括如下步骤：
9.根据权利要求2所述的电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，其特征在于，步骤9中，电阻点焊接头衰减系数α按如下公式计算：
10.根据权利要求2所述的电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，其特征在于，步骤11，根据步骤6-10的计算结果，评估电阻点焊接头质量，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，其特征在于，包括如下步骤：对电阻点焊接头进行超声a扫描信号采集，根据电阻点焊接头的超声a扫描信号进行电阻点焊接头实时成像和质量评估。
2.根据权利要求1所述的电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，其特征在于，步骤1中，对电阻点焊接头进行超声a扫描信号采集，包括如下步骤：采用矩阵超声探头完全覆盖电阻点焊接头，矩阵超声探头的每个阵元独立发射与接收超声信号进行电阻点焊接头的超声a扫描信号采集；所述超声a扫描信号包括超声回波位置和超声回波幅值。
4.根据权利要求3所述的电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，其特征在于，步骤1中，所述矩阵超声探头中心频率为15mhz，所述矩阵超声探头的阵元间距为(1×1)mm，所述矩阵超声探头的阵元有效覆盖面积为1mm2，所述电阻点焊接头由两块单层板电阻点焊而成。
5.根据权利要求2所述的电阻点焊接头实时成像与质量评估方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：甘文军，廖思宇，张益成，
申请(专利权)人：中核武汉核电运行技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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