[发明专利]电弧塞焊接头的相控阵超声自动检测方法

权利要求书

1.一种电弧塞焊接头的相控阵超声自动检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤（1）、系统连接：将三维滑移台（2）固定在探伤台（1）的上表面，三维滑移台（2）的水平移动轴为X轴和Y轴，垂直移动轴为Z轴，Y轴移动单元固定在X轴移动单元上，Z轴移动单元固定在Y轴移动单元上，Y轴移动单元沿着X轴移动，Z轴移动单元沿着Y轴与Z轴移动；旋转扫查装置（6）安装在Z轴移动单元下端，X轴、Y轴、Z轴移动单元上的伺服电机及旋转扫查装置（6）上的伺服电机通过线缆连接到伺服电机驱动器（3）上，伺服电机驱动器（3）通过线缆连接到伺服电机运动控制卡（4）上，伺服电机运动控制卡（4）插在工控机（5）的PCI插槽上；相控阵超声探头（14）的探头激励信号的输入端与相控阵超声检测仪（7）的探头激励信号输出端连接，相控阵超声检测仪（7）的超声回波信号数据输出端通过网线与工控机（5）网口连接；

步骤（2）、将搁板（8）置于探伤台（1）的凹槽中，搁板（8）的直角贴紧直角限位（15），通过搁板（8）的尺寸，包括长和宽，塞焊孔（16）的孔间距、孔边距、孔径、孔的行数及列数，计算出塞焊孔（16）中心的空间位置坐标，控制三维滑移台（2）准确的定位到待检测塞焊孔（16）中心的位置；

步骤（3）、相控阵超声探头扫查位置的标定：由于裂纹源缺陷（21）所出现的位置是搁板上层板（18）下表面与塞焊接头（17）交界处，扇扫范围能够完全覆盖此位置，以扇扫的中心扫查线为基准，中心扫查线穿过搁板上层板（18）下表面与塞焊接头（17）交界处时相控阵超声探头（14）所在的位置为扫查位置；通过塞焊孔（16）的直径，搁板上层板（18）板厚，扇扫的扫查角度范围，扫查中心线的扫查角度计算扫查位置；调节探头连杆（12）的角度使探头水平移动距离标尺（11）上的数值与计算出扫查位置数值相对应，锁死探头连杆（12），移动Z轴的运动单元使相控阵超声探头（14）下表面贴紧搁板（8）的上表面，工控机（5）记录Z轴移动单元的高度位置；

步骤（4）、开始扫查：工控机（5）根据待检测塞焊点的空间位置控制三维滑移台的Z轴移动单元移动到塞焊点的正上方，旋转扫查装置（6）中减速机（10）转轴的轴线与塞焊孔（16）的中心线重合，根据步骤（3）标定的Z轴移动单元的高度下压相控阵超声探头（14），工控机（5）控制旋转扫查装置（6）对塞焊焊点进行360°旋转扫查；

步骤（5）、缺陷识别：相控阵超声探头（14）每旋转一个步距角相控阵超声检测仪（7）进行一次扇扫检测，工控机（5）记录相应的扫查位置，同时工控机（5）对扇扫图像进行自动缺陷识别，缺陷识别原理是裂纹扩展源（21）与搁板上层板（18）下表面对超声波产生端角反射，存在缺陷时工控机（5）会记录相控阵超声探头（14）此时的位置，扫查完成后工控机（5）建立塞焊点的平面示意图，并标注出缺陷的位置；

步骤（6）、按照在工控机（5）上预先设定的对塞焊点的扫查顺序，重复执行步骤（5），直到所有的焊点被检测完成。

2.根据权利要求1所述的电弧塞焊接头的相控阵超声自动检测方法，其特征在于：所述的旋转扫查装置（6）包括旋转伺服电机（9）、减速机（10）、探头水平移动距离标尺（11）、探头连杆（12）、探头夹具（13）及相控阵超声探头（14），所述探头夹具（13）通过探头连杆（12）与减速机（10）的转动轴连接，减速机（10）与旋转伺服电机（9）连接；相控阵超声探头（14）安装在探头夹具（13）中；探头水平移动距离标尺（11）连接在减速机（10）的下端，探头水平移动距离标尺（11）显示值是探头连杆（12）的张开角度转换为探头楔块下表面中心与减速机（10）的转动轴轴心的水平距离值，通过调节探头连杆（12）的角度来确定相控阵超声探头（14）的扫查位置。

3.根据权利要求2所述的电弧塞焊接头的相控阵超声自动检测方法，其特征在于：所述的探头连杆（12）的张开最大角度为55°，探头水平移动距离标尺（11）的最大值为50mm。

4.根据权利要求1所述的电弧塞焊接头的相控阵超声自动检测方法，其特征在于：所述的探伤台（1）带有凹槽，凹槽内安装有直角限位（15），搁板（8）放入后其两条边分别平行于三维滑移台（2）的X轴与Y轴；从而保证搁板（8）的所在坐标系的原点与三维滑移台（2）的坐标系的原点重合。

5.根据权利要求1所述的电弧塞焊接头的相控阵超声自动检测方法，其特征在于：所述的相控阵超声探头（14）是带有斜楔块的线阵相控阵超声探头。