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原文传递微电阻点焊质量双面红外检测系统与检测方法

专利名称：	微电阻点焊质量双面红外检测系统与检测方法
摘要：	本发明涉及一种微电阻点焊质量双面红外检测系统与检测方法，属于微型电阻点焊领域。采用非接触式加热系统与红外反射镜、红外探测仪相配合的主动红外检测方式对微电阻点焊质量进行无损检测。非接触式加热系统在设定时间内对准微电阻点焊接头在进行均匀加热，红外探测仪接收到红外反射镜反射的微电阻点焊接头双面的温度信号，输入到工业计算机的数据采集处理系统。检测方法包括加热系统功率密度调整、检测角度调整等步骤，通过数据分析提取出反应熔核结合情况的图像。这种检测系统首次实现了微电阻点焊质量的无损检测，该系统检测效率高，使用方便。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	福建;35
申请人：	龙岩学院
发明人：	范秋月;王吉波
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910698792.7
公开号：	CN110243865A
代理机构：	吉林长春新纪元专利代理有限责任公司
代理人：	王怡敏
分类号：	G01N25/72(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	364012 福建省龙岩市新罗区东肖北路1号
主权项：	1.一种微电阻点焊质量双面红外检测系统，其特征在于：闪光灯电子件(2)、灯丝(3)、凸透镜Ⅰ(4)、光学积分球(5)共同组成非接触式加热模块，并置于非接触式加热模块壳体(1)内，所述灯丝(3)固定在闪光灯电子件(2)上，凸透镜Ⅰ(4)置于灯丝(3)和光学积分球(5)之间，光学积分球(5)通过支架固定在非接触式加热模块壳体(1)内；光源性能调理模块壳体(8)与非接触式加热模块壳体(1)固定连接，凸透镜Ⅱ(6)、凹透镜(7)共同组成光源性能调理模块，并置于光源性能调理模块壳体(8)内；微型激光瞄准器Ⅰ(9.1)与微型激光瞄准器Ⅱ(9.2)固定在光源性能调理模块壳体(8)的前面，与PCI系统控制模块(13)连接；工件(11)上的微电阻点焊接头置于光源性能调理模块的下方，红外反射镜Ⅰ(10.1)、红外反射镜Ⅱ(10.2)分别放置在微电阻点焊接头的上下两侧，并分别与红外探测模块(12)相配合；红外探测模块(12)、非接触式加热模块通过PCI系统控制模块(13)与数据分析模块(14)相连，数据分析模块(14)与显示模块(15)相连。 2.根据权利要求1所述的微电阻点焊质量红外检测系统，其特征在于：所述的微型激光瞄准器Ⅰ(9.1)与微型激光瞄准器Ⅱ(9.2)在PCI系统控制模块(13)的控制下发射低功率激光对工件(11)上的微电阻点焊接头进行定位瞄准，确保非接触式加热模块的加热位置瞄准待加热位置。 3.根据权利要求1所述的微电阻点焊质量双面红外检测系统，其特征在于：所述的非接触式加热模块在PCI系统控制模块(13)的控制下产生高功率的均匀的平行光，并根据检测的微电阻点焊板厚控制加热时间，以获取最佳检测温度；所述光学积分球(5)的位置根据下列公式确定：其中，凸透镜Ⅰ(4)的焦距为f0，灯丝(3)到凸透镜Ⅰ(4)的距离为l，凸透镜Ⅰ(4)到光学积分球(5)的距离为l0。 4.根据权利要求1所述的微电阻点焊质量双面红外检测系统，其特征在于：所述的光源性能调理模块根据工件(11)上待加热的微电阻点焊接头的面积调整平行光的斑点大小与光源密度，配合加热时间获得最佳检测温度，光源加热面的半径通过下列公式确定：其中，凸透镜Ⅱ(6)的焦距为f1，凹透镜(7)的焦距为f2，光学积分球(5)与凸透镜Ⅱ(6)之间的距离l1，凸透镜Ⅱ(6)与凹透镜(7)之间的距离为l2，凸透镜Ⅱ(6)的通光孔径大小为y1，加热半径y2。 5.根据权利要求1所述的微电阻点焊质量双面红外检测系统，其特征在于：所述的非接触式加热模块的热源照射到工件(11)上的微电阻点焊接头，工件(11)上的微电阻点焊接头的热图像经过红外反射镜Ⅰ(10.1)、红外反射镜Ⅱ(10.2)射入红外探测模块(12)；为避免红外探测器受到高功率强光损坏，红外探测模块(12)在光源照射结束后开始工作，将探测到微电阻点焊接头发出的红外光波转化为数字信号。 6.根据权利要求1所述的微电阻点焊质量双面红外检测系统，其特征在于：所述的数据分析模块(14)是工业主机系统，红外探测模块(12)将获得的数字信号传送给数据分析模块(14)中存储；反应微电阻点焊接头的温度随时间变化的多帧热图像的原始数据以矩阵形式存入数据分析模块(14)的数据库中，以保证检测过程的可追溯性。 7.根据权利要求1所述的微电阻点焊质量双面红外检测系统，其特征在于：所述的显示模块(15)为工业显示器。 8.一种微电阻点焊质量双面红外检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(1)、根据微电阻点焊接头所在位置，压痕面积范围，调整l1、l2间距，确定加热面积；其中l1为光学积分球(5)与凸透镜Ⅱ(6)之间的距离，l2为凸透镜Ⅱ(6)与凹透镜(7)之间的距离；根据微电阻点焊接头工件调整红外检测模块探测距离，以确保获得的红外热图像清晰；步骤(2)、打开检测系统的参数设置对话框，设置微电阻点焊接头工件Ⅰ、工件Ⅱ的热传导系数；根据焊接材料——微电阻点焊接头的发射率设置红外探测仪的发射率；根据微电阻点焊工件Ⅰ、工件Ⅱ的厚度设置光源加热时间；根据微电阻点焊接头检测精度的要求，设置红外探测器的窗口大小、采样帧频；设置完毕退出参数设置窗口；步骤(3)、点击检测系统开始按钮，检测系统开始工作，对相同板厚、不同熔核直径的微电阻点焊接头实施热激励，检测系统采集各微电阻点焊接头随时间t变化的红外热图像，检测过程热图像实时显示在工业显示器(15)的系统主界面，微电阻点焊在t时刻的红外热图像数据以矩阵At形式存储，每个微电阻点焊的红外检测热图像检测结果以矩阵M＝[A1,A2…At]形式储存在数据库中；步骤(4)、为提高微电阻点焊质量的检测精度，对焊接接头板厚、材料相同的未焊接的板材实施非接触式加热，红外探测器采集其上下表面的红外热图像随时间t的变化过程，结果以矩阵M0形式储存在数据库中：M0＝[A10,A20…At0]；其中A10代表未焊接的板材的第一帧红外热图像矩阵数据；A20代表未焊接的板材的第二帧红外热图像矩阵数据，以此类推At0代表未焊接的板材的第t帧红外热图像矩阵数据；步骤(5)、根据检测热图像表现形式，对同一探测位置m′,n′处，不同时刻温度值组成的向量为Vm′n′，以中值滤波方式去噪声，使各帧热图像更加清晰，从而得到微电阻点焊的红外检测热图像矩阵M′： Vm′n′＝[T1,m′n′,T2,m′n′……Tt,m′n′]；M′＝[A1′,A2′…At′]；其中T1,m′n′代表探测位置m′,n′处第一帧热图像的温度值，T2,m′n′代表探测位置m′,n′处第二帧热图像的温度值，以此类推，Tt,m′n′代表探测位置m′,n′处第t帧热图像的温度值；A1′代表第一帧热图像经过中值滤波之后的矩阵值，A2′代表第二帧热图像经过中值滤波之后的矩阵值，以此类推，At′代表第t帧热图像经过中值滤波之后的矩阵值；步骤(6)、熔核结合情况导致上工件热量传递到下工件，因此以热传导导致的温度差值矩阵为HC＝M′-M0；步骤(7)、计算矩阵HC各子矩阵温度随时间的变化，搜索温度差值最大的热图像，该热图像可得到微电阻点焊熔核结合情况。
所属类别：	发明专利