CN108956776A - U肋全熔透角焊缝缺陷的超声波相控阵检测方法及系统 - Google Patents
U肋全熔透角焊缝缺陷的超声波相控阵检测方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种U肋全熔透角焊缝缺陷的超声波相控阵检测方法及系统,该方法包括以下步骤:在U肋的面板侧设置一个扫查器,所述扫查器上夹持有两个相控阵探头,在面板侧以横波倾斜入射的方式对焊缝进行扇扫描,所述扫查器由步进电机驱动,其上设有定位编码器,随所述步进电机的转动,所述定位编码器同步自动产生一个对应当前位置的位置编码;随所述扫查器沿焊缝长度方向移动,两个所述相控阵探头分别获得当前位置的焊缝检测数据,连同对应的位置编码共同保存,作为焊缝缺陷分析的数据源。本发明,在面板侧采用相控阵自动编码扫查的方式,避免了近场区和盲区的影响,实现了声束对焊缝检测区域的全覆盖,检测效率高,稳定性好,缺陷检出率高。
Description
技术领域
本发明涉及焊缝无损检测技术领域,具体涉及一种U肋全熔透角焊缝缺陷的超声波相控阵检测方法及系统。
背景技术
U肋是大型板式钢结构,尤其是钢桥梁中的重要受力构件。U肋具有封闭、狭窄细长的结构特性,多采用角焊缝进行焊接。
U肋角焊缝的无损检测属于薄板角焊缝探伤,且薄板的厚度低于绝大多数国内外超声波检测标准的下限,因此U肋焊缝无损检测一直是一个难题。传统的检测方法有以下两种:
(1)磁粉检测。该方法只能检测焊缝表面和近表面区域,无法检测焊缝内部质量;
(2)手工超声腹板侧检测。如中国发明专利CN103293224A公开的一种钢箱梁U肋角焊缝的超声相控阵检测方法,用对比试块对设备进行灵敏度调节,记录相控阵探头前端至沟槽的水平距离,然后在U肋的腹板上划出检测线,最后采用相控阵探头在腹板侧检测焊缝的熔深和内部缺陷。该方法中,因为U肋腹板很薄,无法避免近场区和盲区,使得在腹板上声束无法完全覆盖U肋焊缝需要被检测的区域,准确性较差;另外,手工超声波检测会受人为因素的影响,检测效率低。
有鉴于此,需要提供一种新的方法,实现对全熔透U肋焊缝内部区域的检测,并具有缺陷检出率高,检测效率高的优点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的U肋角焊缝的超声相控阵检测方法,采用相控阵探头在腹板侧进行检测,声束无法完全覆盖U肋焊缝需要被检测的区域,准确率较差、检测效率低的问题。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是提供一种U肋全熔透角焊缝缺陷的超声波相控阵检测方法,包括以下步骤:
在U肋的面板侧,设置一个扫查器沿焊缝长度方向移动,所述扫查器上夹持有两个相控阵探头,两个所述相控阵探头对称地布置在焊缝中心线的两侧,所述相控阵探头在面板侧以横波倾斜入射的方式对焊缝进行扇扫描,且每一个相控阵探头的扇扫描范围均覆盖全熔透角焊缝的焊接接头区域,所述扫查器上设有定位编码器,所述扫查器由步进电机驱动,且随所述步进电机的转动,所述定位编码器同步自动产生一个对应当前位置的位置编码;
随所述扫查器的移动,两个所述相控阵探头分别获得当前位置的焊缝检测数据,所述焊缝检测数据连同对应的位置编码共同保存。
在上述方法中,对每一位置,采用如下方式进行焊缝缺陷的测量:
对于扇扫描图像,找到不同位置扇扫描的不同角度A扫描中缺陷的最高回波幅度作为该缺陷的幅度;若缺陷最高波幅未超过满屏100%,则以此幅度为基准,找到此缺陷不同角度A扫描回波幅度降低-6dB的最长长度作为该缺陷的长度;若缺陷最高幅度超过满屏100%,则找到此缺陷不同角度 A扫描回波幅度降低到定量线时的最大长度作为此缺陷的长度;
缺陷位置测量包括水平位置、深度位置和缺陷在焊缝长度方向的位置,在扇扫图上,读取缺陷最大波幅时测量指针所对应读数作为缺陷水平和深度值,并在B扫图上读取缺陷在焊缝长度方向上的位置。
在上述方法中,焊接接头检测部位应为焊缝本身宽度和焊缝两侧至少 10mm宽的母材或热影响区宽度二者较大值的内部区域。
在上述方法中,所述扫查器的行走轮为磁性行走轮,所述步进电机设置在其中一个行走轮上,所述定位编码器采用旋转编码器,设置在所述步进电机的电机轴上。
在上述方法中,对所述扫查器的移动区域进行处理,清除焊接飞溅、氧化皮、污垢及其他影响透声性能和耦合效果的覆盖物,检测表面应光滑、平整,便于探头的移动和耦合,表面粗糙度Ra值应小于12.5μm,扫查步进最大值≤1mm。
在上述方法中,
检测参数设置如下:
探头频率为5~10MHz,孔径为5~10mm,楔块的标称钢中折射角度为 55°~60°;
横波斜声束扇扫描角度为40°~75°,角度步进≤1°,焊缝初始扫查的聚焦深度可以设置在最大探测声程处,对特定区域检测需要获得更高的灵敏度和分辨率时,可将焦点设置在该区域。
在上述方法中,扫描前对所述相控阵探头进行灵敏度修正和校准。
在上述方法中,
进行焊缝质量分析之前应对所采集的数据进行评估以确定其有效性,所采集的数据至少应满足以下要求:
数据是基于扫查步进的设置而采集的;
采集的数据量满足所检测焊缝长度的要求;
数据丢失量不得超过整个扫查的5%,且不准许相邻数据连续丢失;
扫查图像中耦合不良不得超过整个扫查的5%,单个耦合不良长度不得超过2mm。
本发明还提供了一种U肋全熔透角焊缝缺陷的超声波相控阵检测系统,包括可沿焊缝长度方向移动的扫查器,还包括:
两个相控阵探头,夹持在所述扫查器上,两个所述相控阵探头对称地布置在焊缝中心线的两侧,所述扫查器设置在U肋的面板侧,所述相控阵探头在面板侧以横波倾斜入射的方式对焊缝进行扇扫描,且每一个相控阵探头的扇扫描范围均覆盖全熔透角焊缝的焊接接头区域,所述扫查器由步进电机驱动;
定位编码器,设置在所述扫查器上,随所述步进电机的转动,所述定位编码器同步自动产生一个对应当前位置的位置编码;
随所述扫查器的移动,两个所述相控阵探头分别获得当前位置的焊缝检测数据,所述焊缝检测数据连同对应的位置编码共同保存。
在上述U肋全熔透角焊缝缺陷的超声波检测系统中,所述扫查器的行走轮为磁性行走轮,所述步进电机设置在其中一个行走轮上,所述定位编码器采用旋转编码器,设置在所述步进电机的电机轴上。
与现有技术相比,本发明提供的方案,在U肋的面板侧采用相控阵探头自动编码扫查,相控阵探头在面板侧以横波倾斜入射的方式对焊缝进行扇扫描,每一个相控阵探头的扇扫描范围均覆盖全熔透角焊缝的焊接接头区域,扫查器上设有自动编码器,扫查器由步进电机驱动,随步进电机的转动,定位编码器同步自动产生一个对应当前位置的位置编码,随扫查器的移动,两个相控阵探头分别获得当前位置的焊缝检测数据,焊缝检测数据连同对应的位置编码共同保存。该方法实现了对U肋焊缝内部区域的检测,具有以下优势:
(1)在面板侧检测,避免了近场区和盲区的影响;
(2)在面板侧检测,实现了声束对焊缝检测区域的全覆盖;
(3)相比传统手动检测可靠性受人为影响因素较大,缺陷检出率不稳定,检测结果重现性差,本发明方法检测效率高,能够在最少的人工干预下完成检测,稳定性好,缺陷检出率高,检测结果重现性好;
(4)利用编码器实时自动采集和存储扫查数据及探头位置数据,相对于手动记录,数据更准确;
(5)相对于手工超声波A型显示的回波图,只能反映局部的回波信息,缺乏对检测结果的图像化处理,不能直观的显现缺陷图像,容易造成误判漏判,本发明通过对编码扫查存储的数据进行分析,给出A+B+S视图,结果更加准确可靠;
(6)相对于常规手工超声波检测,手上速度和力度变化不易控制导致耦合变化,信号容易丢失,本发明采用步进电机推动,耦合好,移动速度稳定,检测速度快,适合大规模检测。
附图说明
图1为本发明提供的U肋全熔透角焊缝缺陷的超声波相控阵检测方法原理图;
图2中本发明中用于检测的全熔透角焊缝的U肋焊接接头示意图;
图3为图1中的A部放大图;
图4为本发明中扫查器的示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种U肋全熔透角焊缝缺陷的超声波相控阵检测方法及系统,能够避免近场区和盲区的影响,实现了超声波声束对焊缝检测区域的全覆盖,检测效率高,能够在最少的人工干预下完成检测,稳定性好,缺陷检出率高,检测结果重现性好。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。
本发明的实现原理是:
通过U肋面板侧的两个相控阵探头,分别以横波倾斜入射的方式,利用位置自动编码结合沿线扫查+扇扫描的方式,在U肋条的面板侧对焊缝进行检测,并随着步进电机的转动,定位编码器同步自动产生一个对应当前位置的位置编码;随扫查器沿焊缝长度方向的移动,两个相控阵探头分别获得当前位置的焊缝检测数据,焊缝检测数据连同对应的位置编码共同保存,作为焊缝缺陷分析的数据源。
本发明提供的方案,能够完成对U肋焊缝内部区域的检测,实现了超声波声束对焊缝检测区域的全覆盖,避免了近场区和盲区的影响,检测效率高,稳定性好,缺陷检出率高。
具体地,本发明提供的U肋全熔透角焊缝缺陷的超声波相控阵检测方法,包括以下步骤:
在U肋的面板侧设置一个扫查器,所述扫查器上夹持有两个相控阵探头,两个所述相控阵探头对称地布置在焊缝中心线的两侧,所述相控阵探头在U肋的面板侧以横波倾斜入射的方式对焊缝进行扇扫描,且每一个相控阵探头的扇扫描范围均覆盖全熔透角焊缝的焊接接头区域,所述扫查器上设有定位编码器,所述扫查器由步进电机驱动,且随所述步进电机的转动,所述定位编码器同步自动产生一个对应当前位置的位置编码;
随所述扫查器沿焊缝长度方向移动,两个所述相控阵探头分别获得当前位置的焊缝检测数据,所述焊缝检测数据连同对应的位置编码共同保存,作为焊缝缺陷分析的数据源;
结合B型显示、C型显示、扇扫描及A扫描显示,对图像显示是否为焊缝缺陷进行判断,并测量获得焊缝缺陷的波幅、长度和位置。
为了对本发明的技术方案和实现方式做出更清楚地解释和说明,以下介绍实现本发明技术方案的几个优选的具体实施例。显然,以下所描述的具体实施例仅为本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明方法和系统应用于全熔透角焊缝的U肋焊接,该全熔透角焊缝采用了全新的内、外焊相结合的焊接工艺,能够大大改善U肋焊缝质量及提高U焊缝疲劳强度。
其中,全熔透角焊缝的形式如图2所示,U肋31的坡口采用机加工,并置于面板32的上方,焊接工艺为:首先将焊枪送进U肋31的内部,进行U肋内侧角焊缝33的焊接工作,之后在U肋内焊接角焊缝34,再焊接外侧坡口角焊缝35,最后采用CO2保护焊进行外焊,焊接接头为全熔透角焊缝。
如图1、图3、图4所示,本发明提供的U肋全熔透角焊缝缺陷的超声波相控阵检测系统,包括可沿焊缝长度方向移动的扫查器10,以及设置在扫查器10上的两个相控阵探头20和自动定位编码器30。
扫查器10设置在U肋的面板侧,两个相控阵探头20分别夹持固定在扫查器10上,并且两个相控阵探头20对称地布置在焊缝中心线的两侧,相控阵探头20在面板侧以横波倾斜入射的方式对焊缝进行扇扫描,每一个相控阵探头的扇扫描范围均覆盖全熔透角焊缝的焊接接头区域。
扫查器10包括扫查架11以及四个行走轮12,行走轮12采用磁性行走轮,从而可以保证紧贴在面板上移动。四个行走轮12中的一个作为驱动轮,由步进电机13驱动,自动定位编码器30采用旋转编码器,设置在步进电机13的电机轴上,例如步进电机13采用双输出轴,双输出轴的一端与行走轮12连接,自动定位编码器30设置在双输出轴的另一端。步进电机13 每转动一个角度,会驱动扫查器10行走一定的距离,同时自动定位编码器 30会同步产生一个对应当前位置的位置编码。可以根据需要设定扫查器10 每移动一定的距离产生一个位置编码,例如:每移动1mm产生一个位置编码,并据此计算出该距离对应的步进电机的转动角度,则自动定位编码器 30转动过此角度时产生一个位置编码。
该U肋全熔透角焊缝缺陷的超声波检测系统中,两个相控阵探头20随扫查器10的移动,分别获得当前位置的焊缝检测数据,并将焊缝检测数据连同对应的位置编码共同保存,作为焊缝缺陷分析的数据源。
步进电机13和自动定位编码器30的控制可通过计算机软件实现,例如控制步进电机13转动的同时,监测自动定位编码器30的转动角度,根据以上距离与角度的分析,移动距离达到设定值时,使自动定位编码器30 产生一个位置编码。
本发明还提供了利用以上超声波检测系统,实现U肋全熔透角焊缝缺陷的超声波相控阵检测方法,具体包括以下步骤:
步骤110:检测前进行相应的准备工作,主要包括以下几方面:
1、确定检测时机和检测范围。
检测时机:焊缝缺陷检测应在焊接24小时后、面板经矫平并经外观检验合格、磁粉检测合格后进行。
检测范围:焊接接头检测部位应为焊缝本身宽度和焊缝两侧至少10mm 宽的母材或热影响区宽度中较大者的内部区域。
2、检测面准备。
超声检测扫查面为面板侧,因此,探头的移动区域应清除焊接飞溅、氧化皮、污垢及其他影响透声性能和耦合效果的覆盖物。检测表面要求光滑、平整,便于探头的移动和耦合,必要时应进行打磨,使其表面粗糙度 Ra值应小于12.5μm。
在U肋的面板侧画出参考基线作为检查运动轨迹和缺陷水平定位基准。将焊缝中心线或U肋装配线移植到面板侧作为参考线,要求扫查面参考线与焊缝中心线或U肋装配线重合偏差≤1mm,并对扫查起始点和扫查方向予以标记。
3、对焊缝进行编号。
采用片位编号方法:单元件编号-焊缝编号(U1~Un)-片位号(1~n),例如:A105-U1-1,表示编号为A105的单元件上,第一条焊缝的第一个片位。其中:单元件指的是焊接件,例如某段钢箱梁;焊缝编号指的是单元件上的某条焊缝;将焊缝一定长度(如300mm)作为一个片位,从而把一条很长的焊缝按顺序分成许多的片位,便于对检测的缺陷位置准确记录,便于后期返修。
4、检测方式及检测参数设置。
(1)扫查方式采用机械与电子扫描相结合的方式:沿线扫查+扇扫描,检测等级为B级检验。
(2)探头频率设定为5~10MHz,孔径5~10mm。楔块标称钢中折射角度55°~60°。
(3)扫查方法采用在面板侧横波倾斜入射的沿线扫查+扇扫描,探头移动方向为焊缝长度方向。
(4)线阵列相控阵探头的激发孔径设置为探头可偏转方向上的激发孔径尺寸D与晶片宽度b之比应满足:0.2≤D/b≤5,偏转方向孔径尺寸一般为5~10mm。其中:a为一个晶片的宽度,b为一个晶片的长度,c为晶片的间距,d为晶片间隙,激发孔径D=n×c-d。
(5)扇扫描设置中,横波斜声束扇扫描角度范围不应超出40°~75°并在楔块制造商推荐的角度范围内使用,确需超出该角度范围的声束检测时,应通过试验验证其灵敏度。角度步进设置≤1°。焊缝初始扫查的聚焦深度可以设置在最大探测声程处,对特定区域检测需要获得更高的灵敏度和分辨率时,可将焦点设置在该区域。
5、检测系统校准。
超声相控阵校准分四个步骤依次进行,声速校准、延迟校准、灵敏度校准(ACG修正)以及TCG修正。
第一步:进行扇扫描的校准。
(1)采用扇扫描检测前,应对扇扫描角度范围内的每一条声束校准,校准的声程范围应包含检测拟使用的声程范围。
(2)采取TCG修正方法进行校准,校准试块采用RB-2。
(3)在校准前先进行ACG灵敏度修正。ACG修正采用CSK-IA试块上 R50mm圆弧进行。
(4)扇扫描TCG修正后不同深度处反射体回波波幅应基本一致,且经最大补偿的声束对最大声程处Φ3横孔回波的信噪比不大于12dB。
第二步:灵敏度设置
(1)设置TCG灵敏度时,将Φ3×40-4dB调至满屏的90%~100%,作为扫查灵敏度。
(2)工件表面耦合损失和材质衰减应与试块相同,否则应进行传输损失补偿。在所采用的最大声程内最大传输损失差小于或等于2dB时可不进行补偿。
(3)各个评定等级按照JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》分别设置为:判废线Φ3×40-4dB,定量线Φ3×40-10dB,评定线Φ3×40-16dB。
第三步:设定扫查步进最大值≤1mm。
第四步:定位编码器校准:使扫查装置移动一定的距离(不小于500mm) 时对检测设备所显示的位移与实际位移进行比较,其误差应小于1%,最大不超过10mm。
检测系统应在检测前、检测过程中对检测设备停机后开机或更换部件时、检测人员有怀疑时、检测结束时对灵敏度及定位精度复核。
复核采用与初始检测设置时的同一试块。若复核时发现与初始检测设置的测量偏离,按表1执行。
表1
步骤120:实施扫查检测。
通过步进电机驱动扫查车沿焊缝长度方向移动,使得两个线阵列相控阵探头同时沿焊缝长度方向移动,在每一个位置,通过扇扫描,获得每次探头移动的扇扫描检测数据,同时,定位编码器在每一个位置自动产生一个位置编码;
扇扫描检测数据连同对应的位置编码共同保存,文件名与所扫查的焊缝编号一致。
扫查过程中,扫查器使探头沿预定轨迹移动,移动过程中探头位置与预定轨迹的偏移量不能超过步进偏移值S的15%。
扫查过程应保持稳定的耦合,若发现耦合不良,应重新扫查该段区域。
步骤160:数据质量评价与分析。
分析数据之前应对所采集的数据进行评估以确定其有效性,数据至少应满足以下要求,若数据无效,应重新进行扫查。
(1)数据是基于扫查步进的设置而采集的;
(2)采集的数据量满足所检测焊缝长度的要求;
(3)数据丢失量不得超过整个扫查的5%,且不准许相邻数据连续丢失;
(4)扫查图像中耦合不良不得超过整个扫查的5%,单个耦合不良长度不得超过2mm。
步骤130:焊缝缺陷分析与测量。
结合B型显示、C型显示、扇扫描及A扫描显示,对图像显示是否为缺陷显示进行判断,缺陷测量包括波幅、长度和位置。
(1)回波幅度确定。
扇扫描时,找到不同位置扇扫描的不同角度A扫描中缺陷的最高回波幅度作为该缺陷的幅度。
(2)缺陷长度确定。
若缺陷最高波幅未超过满屏100%,则以此幅度为基准,找到此缺陷不同角度A扫描回波幅度降低-6dB的最长长度作为该缺陷的长度。
若缺陷最高幅度超过满屏100%,则找到此缺陷不同角度A扫描回波幅度降低到定量线时的最大长度作为此缺陷的长度。
(3)缺陷位置确定
缺陷位置测量包括水平位置、深度位置和缺陷在焊缝长度方向的位置。在扇扫图上,读取缺陷最大波幅时测量指针所对应读数作为缺陷水平和深度值。在B扫图上读取缺陷在焊缝长度方向上的位置。
本发明并不局限于上述最佳实施方式,任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化,凡是与本发明具有相同或相近的技术方案,均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.U肋全熔透角焊缝缺陷的超声波相控阵检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
在U肋的面板侧设置一个扫查器,所述扫查器上夹持有两个相控阵探头,两个所述相控阵探头对称地布置在焊缝中心线的两侧,所述相控阵探头在U肋的面板侧以横波倾斜入射的方式对焊缝进行扇扫描,且每一个相控阵探头的扇扫描范围均覆盖全熔透角焊缝的焊接接头区域,所述扫查器上设有定位编码器,所述扫查器由步进电机驱动,且随所述步进电机的转动,所述定位编码器同步自动产生一个对应当前位置的位置编码;
随所述扫查器沿焊缝长度方向移动,两个所述相控阵探头分别获得当前位置的焊缝检测数据,所述焊缝检测数据连同对应的位置编码共同保存,作为焊缝缺陷分析的数据源。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对每一位置,采用如下方式进行焊缝缺陷的测量:
对于扇扫描图像,找到不同位置扇扫描的不同角度A扫描中缺陷的最高回波幅度作为该缺陷的幅度;若缺陷最高波幅未超过满屏100%,则以此幅度为基准,找到此缺陷不同角度A扫描回波幅度降低-6dB的最长长度作为该缺陷的长度;若缺陷最高幅度超过满屏100%,则找到此缺陷不同角度A扫描回波幅度降低到定量线时的最大长度作为此缺陷的长度;
缺陷位置测量包括水平位置、深度位置和缺陷在焊缝长度方向的位置,在扇扫图上,读取缺陷最大波幅时测量指针所对应读数作为缺陷水平和深度值,并在B扫图上读取缺陷在焊缝长度方向上的位置。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,焊接接头检测部位应为焊缝本身宽度和焊缝两侧至少10mm宽的母材或热影响区宽度二者较大值的内部区域。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述扫查器的行走轮为磁性行走轮,所述步进电机设置在其中一个行走轮上,所述定位编码器采用旋转编码器,设置在所述步进电机的电机轴上。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对所述扫查器的移动区域进行处理,清除焊接飞溅、氧化皮、污垢及其他影响透声性能和耦合效果的覆盖物,检测表面应光滑、平整,便于探头的移动和耦合,表面粗糙度Ra值应小于12.5μm,扫查步进最大值≤1mm。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,检测参数设置如下:
探头频率为5~10MHz,孔径为5~10mm,楔块的标称钢中折射角度为55°~60°;
横波斜声束扇扫描角度为40°~75°,角度步进≤1°,焊缝初始扫查的聚焦深度可以设置在最大探测声程处,对特定区域检测需要获得更高的灵敏度和分辨率时,可将焦点设置在该区域。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,扫描前对所述相控阵探头进行灵敏度修正和校准。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,进行焊缝质量分析之前应对所采集的数据进行评估以确定其有效性,所采集的数据至少应满足以下要求:
数据是基于扫查步进的设置而采集的;
采集的数据量满足所检测焊缝长度的要求;
数据丢失量不得超过整个扫查的5%,且不准许相邻数据连续丢失;
扫查图像中耦合不良不得超过整个扫查的5%,单个耦合不良长度不得超过2mm。
9.一种U肋全熔透角焊缝缺陷的超声波相控阵检测系统,包括可沿焊缝长度方向移动的扫查器,其特征在于,还包括:
两个相控阵探头,夹持在所述扫查器上,两个所述相控阵探头对称地布置在焊缝中心线的两侧,所述扫查器设置在U肋的面板侧,所述相控阵探头在面板侧以横波倾斜入射的方式对焊缝进行扇扫描,且每一个相控阵探头的扇扫描范围均覆盖全熔透角焊缝的焊接接头区域,所述扫查器由步进电机驱动;
定位编码器,设置在所述扫查器上,随所述步进电机的转动,所述定位编码器同步自动产生一个对应当前位置的位置编码;
随所述扫查器的移动,两个所述相控阵探头分别获得当前位置的焊缝检测数据,所述焊缝检测数据连同对应的位置编码共同保存。
10.根据权利要求9所述的超声波检测系统,其特征在于,所述扫查器的行走轮为磁性行走轮,所述步进电机设置在其中一个行走轮上,所述定位编码器采用旋转编码器,设置在所述步进电机的电机轴上。
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109765294A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-05-17 | 中国京冶工程技术有限公司 | 钢箱梁u肋焊缝超声相控阵自动检测系统 |
CN112326799A (zh) * | 2020-10-17 | 2021-02-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 相控阵技术在压力管道定期检验评级中应用的方法 |
CN112798685A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-14 | 中铁大桥科学研究院有限公司 | 一种基于超声相控阵的u肋焊缝检测方法 |
CN112954304A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-06-11 | 湖北经济学院 | 显示面板Mura缺陷评估方法、系统以及可读存储介质 |
CN113714856A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-30 | 豪丰茂五金制品(太仓)有限公司 | 一种数控机床的超声自动检测系统及其工作方法 |
CN114152668A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-03-08 | 湖北省交通投资集团有限公司 | 一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法 |
CN114152674A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-03-08 | 无锡金诚工程技术服务有限公司 | 一种正交异性钢箱梁u肋角焊缝的超声相控阵检测方法 |
CN114184672A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-03-15 | 无锡金诚工程技术服务有限公司 | 一种提高u肋角焊缝测量精确度的超声相控阵检测方法 |
CN115047071A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-09-13 | 浙江省特种设备科学研究院 | 一种厚壁承压设备的插入式角焊缝的检测装置和检测方法 |
CN115236202A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-10-25 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种燃气轮机透平轮盘拉杆螺栓沉孔超声检测系统及方法 |
Citations (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002267638A (ja) * | 2001-03-08 | 2002-09-18 | Ship & Ocean Foundation | 溶接継手の超音波探傷試験方法 |
US20060191343A1 (en) * | 2003-05-09 | 2006-08-31 | Kawada Industries, Inc. | Ultrasonic inspection method for weld zone |
JP2007046913A (ja) * | 2005-08-05 | 2007-02-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 溶接構造体探傷試験方法、及び鋼溶接構造体探傷装置 |
JP2009014513A (ja) * | 2007-07-04 | 2009-01-22 | Jfe Engineering Kk | 超音波探傷方法 |
CN102721742A (zh) * | 2012-06-21 | 2012-10-10 | 中铁宝桥(扬州)有限公司 | 一种钢桥梁板单元u肋角焊缝的超声探伤方法 |
CN103293224A (zh) * | 2013-05-08 | 2013-09-11 | 江苏法尔胜材料分析测试有限公司 | 一种钢箱梁u肋角焊缝的超声相控阵检测方法 |
CN103439416A (zh) * | 2013-09-11 | 2013-12-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于超声相控阵快速检测平板对接焊焊缝的行走装置 |
CN203405446U (zh) * | 2013-08-02 | 2014-01-22 | 江苏法尔胜材料分析测试有限公司 | 钢箱梁u肋角焊缝超声相控阵检测用扫查装置 |
CN104122332A (zh) * | 2014-08-01 | 2014-10-29 | 深圳市神视检验有限公司 | 一种u肋角焊缝超声波探伤截面动态跟踪的方法和装置 |
CN104501750A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-04-08 | 中铁宝桥集团有限公司 | 一种超声相控阵测量u肋焊缝熔深的方法 |
EP2881733A1 (en) * | 2012-07-31 | 2015-06-10 | Ihi Infrastructure Systems Co., Ltd | Method for measuring degree of fusion, and ultrasound flaw detection device |
CN105181798A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-12-23 | 中冶建筑研究总院有限公司 | 一种建筑钢结构焊缝超声相控阵检测工艺 |
CN105353035A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-02-24 | 青岛发现检验技术咨询有限公司 | 一种利用相控阵对tky管节点的检测方法 |
CN106568843A (zh) * | 2016-10-18 | 2017-04-19 | 武船重型工程股份有限公司 | 一种用于u肋双侧角焊缝的超声相控阵检测方法 |
CN106624417A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-05-10 | 武船重型工程股份有限公司 | 一种u肋内侧焊缝外观质量检测方法 |
CN106970151A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-07-21 | 长春工业大学 | 便携式平面搭接短焊缝的相控阵超声定量检测装置及方法 |
-
2018
- 2018-06-22 CN CN201810648433.6A patent/CN108956776A/zh active Pending
Patent Citations (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002267638A (ja) * | 2001-03-08 | 2002-09-18 | Ship & Ocean Foundation | 溶接継手の超音波探傷試験方法 |
US20060191343A1 (en) * | 2003-05-09 | 2006-08-31 | Kawada Industries, Inc. | Ultrasonic inspection method for weld zone |
JP2007046913A (ja) * | 2005-08-05 | 2007-02-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 溶接構造体探傷試験方法、及び鋼溶接構造体探傷装置 |
JP2009014513A (ja) * | 2007-07-04 | 2009-01-22 | Jfe Engineering Kk | 超音波探傷方法 |
CN102721742A (zh) * | 2012-06-21 | 2012-10-10 | 中铁宝桥(扬州)有限公司 | 一种钢桥梁板单元u肋角焊缝的超声探伤方法 |
EP2881733A1 (en) * | 2012-07-31 | 2015-06-10 | Ihi Infrastructure Systems Co., Ltd | Method for measuring degree of fusion, and ultrasound flaw detection device |
CN103293224A (zh) * | 2013-05-08 | 2013-09-11 | 江苏法尔胜材料分析测试有限公司 | 一种钢箱梁u肋角焊缝的超声相控阵检测方法 |
CN203405446U (zh) * | 2013-08-02 | 2014-01-22 | 江苏法尔胜材料分析测试有限公司 | 钢箱梁u肋角焊缝超声相控阵检测用扫查装置 |
CN103439416A (zh) * | 2013-09-11 | 2013-12-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于超声相控阵快速检测平板对接焊焊缝的行走装置 |
CN104122332A (zh) * | 2014-08-01 | 2014-10-29 | 深圳市神视检验有限公司 | 一种u肋角焊缝超声波探伤截面动态跟踪的方法和装置 |
CN104501750A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-04-08 | 中铁宝桥集团有限公司 | 一种超声相控阵测量u肋焊缝熔深的方法 |
CN105181798A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-12-23 | 中冶建筑研究总院有限公司 | 一种建筑钢结构焊缝超声相控阵检测工艺 |
CN105353035A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-02-24 | 青岛发现检验技术咨询有限公司 | 一种利用相控阵对tky管节点的检测方法 |
CN106568843A (zh) * | 2016-10-18 | 2017-04-19 | 武船重型工程股份有限公司 | 一种用于u肋双侧角焊缝的超声相控阵检测方法 |
CN106624417A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-05-10 | 武船重型工程股份有限公司 | 一种u肋内侧焊缝外观质量检测方法 |
CN106970151A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-07-21 | 长春工业大学 | 便携式平面搭接短焊缝的相控阵超声定量检测装置及方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
刘金平等: "旧金山新海湾大桥顶板U肋熔深超声波检测", 《远东无损检测新技术论坛会议论文集》 * |
周一亮: "U肋角焊缝的超声相控阵检测技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程技术I辑》 * |
张力等: "《陆地机器人》", 31 March 2017 * |
翁长滢: "《化工无损探伤工工艺学》", 31 March 1988 * |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109765294A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-05-17 | 中国京冶工程技术有限公司 | 钢箱梁u肋焊缝超声相控阵自动检测系统 |
CN112326799A (zh) * | 2020-10-17 | 2021-02-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 相控阵技术在压力管道定期检验评级中应用的方法 |
CN112798685A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-14 | 中铁大桥科学研究院有限公司 | 一种基于超声相控阵的u肋焊缝检测方法 |
CN112798685B (zh) * | 2020-12-29 | 2022-11-11 | 中铁大桥科学研究院有限公司 | 一种基于超声相控阵的u肋焊缝检测方法 |
CN112954304B (zh) * | 2021-01-18 | 2022-09-16 | 湖北经济学院 | 一种显示面板Mura缺陷评估方法 |
CN112954304A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-06-11 | 湖北经济学院 | 显示面板Mura缺陷评估方法、系统以及可读存储介质 |
CN113714856A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-30 | 豪丰茂五金制品(太仓)有限公司 | 一种数控机床的超声自动检测系统及其工作方法 |
CN113714856B (zh) * | 2021-07-26 | 2023-06-27 | 豪丰茂五金制品(太仓)有限公司 | 一种数控机床的超声自动检测系统及其工作方法 |
CN114152668A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-03-08 | 湖北省交通投资集团有限公司 | 一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法 |
CN114152674A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-03-08 | 无锡金诚工程技术服务有限公司 | 一种正交异性钢箱梁u肋角焊缝的超声相控阵检测方法 |
CN114184672A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-03-15 | 无锡金诚工程技术服务有限公司 | 一种提高u肋角焊缝测量精确度的超声相控阵检测方法 |
CN115047071A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-09-13 | 浙江省特种设备科学研究院 | 一种厚壁承压设备的插入式角焊缝的检测装置和检测方法 |
CN115236202A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-10-25 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种燃气轮机透平轮盘拉杆螺栓沉孔超声检测系统及方法 |
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