一种回旋式扫描筒体超声在线检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于基于超声波在线检测技术领域，具体地说，涉及一种回旋式扫描筒体 超声在线检测方法。
【背景技术】
[0002] 目前在自动超声检测领域处于技术和设备先进的国外厂商有德国的Krautkramer 公司、美国的Panametrics公司、ABB公司、丹麦的Force研宄所；国内超声波探伤设备的厂 商也有十几家，如汕头超声波仪器研宄所、上海超声波仪器厂等，但多数属于中小企业，装 备和技术力量比较薄弱，缺少独立研宄与开发能力，与国外同行企业的差距比较大。
[0003] 现有"超声在线检测系统"，大多针对不同工件、焊缝等讨论以计算机技术为核心 的超声在线检测系统的组成与设计。主要分为系统整体集成方法研宄、信号处理方法研宄、 软件平台的研制三个模块。讨论了超声探头的选择和研制原则、信号发射与接受、采集单元 的研制原则、控制单元的研制原则、机械系统的研制原则和信号处理及软件系统的设计原 则等。其重点在于研宄串口通信方面、软件设计方面及信号处理方面技术。专为筒体超声 检测系统尚未见到。
[0004] 由上海、宝应及有关煤气公司、用具厂协作的课题是针对民用掖化气钢瓶壁薄、焊 缝宽度大，内外增强层高且不规则而无法逐一准确检测等特点，经反复验证，研制出采用聚 束平行横波声束探伤方法，较理想地解决了钢瓶筒体焊缝的无损检测难题 '这台超声波探 伤仪，每分钟可探测两只钢瓶，频率为5赫兹，灵敏度和精确率高，对钢瓶焊缝缺陷检出率 能高达99%，在检测中发现超标缺陷时，还能以光、音响和波形及波路线记录等形式自动报 警。对保证钢瓶生产质量和安全均有较高的经济价值。技术设计方面由于保密未能见到。 基本原理上利用钢瓶的自旋和工进同时扫描，厚度有一定限制。对较薄较小的筒体无法检 测。
[0005] 对于薄板的探伤，目前已有多种检测手段，比较常见的有：射线检测、涡流检测、磁 粉探伤和超声检测等技术。通常的涡流检测对表面不规则的起伏和疵病难于区分，容易引 起误判并且难于进行定性、定量；磁粉探伤较适用于表面疵病探伤，对于这种存在于薄板中 的缺陷进行检测较为困难，并且这种方式也难应用于在线检测环境；对于薄板内部质量的 检测，应用最为广泛的是X射线透视法检测，直观明了，对于本检测对象及检测要求而言， 一方面成本高难于实现在线检测，更主要的是因筒体结构较小只能采用双壁投影，稍深的 微小裂纹X射线透视法已无法检出；超声检测是采用较多的另一种检测方法，但对于这种 薄壁（I. 5_以下）筒体结构件，要检出深度为0. 05_的微裂纹，还没有一种成熟的技术可 供在线检测使用。
【发明内容】
[0006] 为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种回旋式扫描筒体超声在线检 测方法，在已有的基础上提出回旋扫描模式，重新布置超声传感器位置数目，克服螺旋扫描 的自旋和工进同时存在而引起的耗时问题，提高检测效率。同时，对不同材料的筒体，通过 改变声阻模型及传感器位置可实现检测。
[0007] 其技术方案如下：
[0008] 一种回旋式扫描筒体超声在线检测方法，包括以下步骤：
[0009] 步骤1.由机械运动部件将待测筒体运送到检测平台，再由内置机械手安放在指 定位置；
[0010] 步骤2.调整纵横探测探头位置及数量。纵向探头负责检测点状及横向面状缺陷， 横置探头负责检测点状及纵向面状缺陷；
[0011] 步骤3.根据不同筒体，选择超声频率范围。单通道的超声触发频率为0. 75KHZ，即 每通道的特征信号的采集速度为0. 75KSPS。由于检测对象为圆筒状工件，超声波对工件扫 描轨迹为回旋型，周期点数取决于被检工件的直径和旋转速度，对特定型号的工件是一定 的；
[0012] 步骤4.回转筒体，开始检测。检测时工件转速是500转/分，工件旋转一周为 0. 12s ；
[0013] 步骤5.超声波以纵波形式从筒体外表面进入筒体形成板波沿筒体向前传播，当 遇到缺陷时反射形成缺陷波，由缺陷闸门限时选择，由积分电路和峰值保持电路对缺陷特 征进行硬件提取，经由多通道采集卡转化为数字信号，通过自适应相关算法进行缺陷识别 和分选。
[0014] 本发明的有益效果为：本发明在已有的基础上提出回旋扫描模式，重新布置超声 传感器位置数目，克服螺旋扫描的自旋和工进同时存在而引起的耗时问题，提高检测效率。 同时，对不同材料的筒体，通过改变声阻模型及传感器位置可实现检测。
【附图说明】
[0015] 图1为薄壁筒体超声在线检测原理图；
[0016] 图2为超声探头分布及检测原理图；
[0017] 图3为板波相速度与频率X板厚的关系图；
[0018] 图 4 为 f = 5MHz d = I. 2mm Al 型声压曲线；
[0019] 图5为实验结果外壁纵伤图；
[0020] 图6为实验结果外壁横伤图；
[0021] 图7为实验结果内壁纵伤图；
[0022] 图8为实验结果内壁横伤图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
[0024] 如图1所示，由机械控制系统控制机械系统运动将待测工件传送到待检测位置， 其位置的确定信息由超声探头组将信号回传给超声控制与数据采集系统，再由信息识别与 数据处理系统判断。超声控制与数据采集系统触发超声发射与回波处理系统经超声探头发 射超声波，耦合到待测工件进行检测，同时超声触发信号传送到特征提取系统。检测的回波 信号再由超声探头组回传到回波处理系统，经特征提取系统提取特征信息上传数据采集系 统，再由信息识别与数据处理系统判别产品的正、次，并驱动机械控制系统控制机械系统将 产品归类存放。
[0025] 参照图2,两组探头正交分布，纵向探头检测点状及横向面状缺陷，横置探头检测 点状及纵向面状缺陷。
[0026] 实施例
[0027] 1.模式选择：在利用板波进行检测时，为便于缺陷识别和检出，应尽可能保证在 板内传播的声波模式单一、速度稳定。例如：当频率、板厚积大于4MHz mm时，A0、S0模式的 板波群速度趋向于一个常数，因此采用5MHz探头检测板厚在0. 8mm左右的板材时，板波群 速度不会有大的变化。AO、SO型板波在均匀薄板中传播时，波形将是一个规则的单峰脉冲， 有利于检测时的波形识别。由板波方程：
【主权项】
1. 一种回旋式扫描筒体超声在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1.由机械运动部件将待测筒体运送到检测平台，再由内置机械手安放在指定位 置； 步骤2.调整纵横探测探头位置及数量，纵向探头负责检测点状及横向面状缺陷，横置 探头负责检测点状及纵向面状缺陷； 步骤3.根据不同筒体，选择超声频率范围，单通道的超声触发频率为0. 75KHz，每通道 的特征信号的采集速度为0. 75KSPS; 步骤4.回转筒体，开始检测，检测时工件转速是500转/分，工件旋转一周为0. 12s; 步骤5.超声波以纵波形式从筒体外表面进入筒体形成板波沿筒体向前传播，当遇到 缺陷时反射形成缺陷波，由缺陷闸门限时选择，由积分电路和峰值保持电路对缺陷特征进 行硬件提取，经由多通道采集卡转化为数字信号，通过自适应相关算法进行缺陷识别和分 选。
【专利摘要】本发明公开了一种回旋式扫描筒体超声在线检测方法，由机械运动部件将待测筒体安放在指定位置；调整纵横探测探头位置，纵向探头检测点状及横向面状缺陷，横置探头检测点状及纵向面状缺陷；根据不同筒体，选择超声频率范围；回转筒体，开始检测；根据回波信号判断缺陷位置及缺陷程度。该方法提高检测效率，对不同材料的筒体，通过改变声阻模型及传感器位置可实现检测。
【IPC分类】G01N29-04
【公开号】CN104792868
【申请号】CN201510167118
【发明人】吴从兵, 江海昕
【申请人】吴从兵
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月10日