基于频谱分布分析及神经网络的点焊超声检测

分析了检测信号的频谱分布,采用小波分析的方法提取了能够描述点焊超声波频谱分布特征及功率特征的超声检测特征值.由这些检测特征值构成超声特征矢量,结合BP神经网络的模式识别功能对点焊直径进行精确分类与识别.与传统时域分析方法相比较,其备更高识别能力、更高的识别效率、更少的识别特征以及更小的外部干扰因素.     

车身点焊接头虚焊缺陷的超声快速识别

在采用超声波检测汽车车身点焊接头的虚焊缺陷时,适应性较差且识别率低.针对传统超声检测中存在的这些问题,在对点焊接头缺陷进行以特征值参数定性分析为主的超声回波特性分析的基础上,通过采集标准超声曲线及开发峰值标记识别算法对汽车车身点焊缺陷进行快速识别.经试验验证,对于汽车车身普通钢板点焊接头,该识别方法是可靠的,识别效率高,且准确率达95%以上.     

基于激光超声的铝合金搅拌摩擦焊典型缺陷检测及分析

利用不同搅拌摩擦焊(FSW)工艺参数获得2219铝合金薄板根部未焊合、隧道孔两种典型缺陷,对比X射线检测结果,采用激光超声对这两种典型FSW缺陷进行检测. 从时域上对采样信号峰值点及幅值进行分析,并进一步运用PSD-welch功率谱法进行频域分析,提取频域不同频段的能量,结合时域最大幅值作为特征,利用支持向量机建模并训练,识别率达到85%. 结果表明,基于激光超声检测的时、频域特征能够有效对铝合金FSW两种典型缺陷进行分类识别,从而为铝合金FSW缺陷检测提供一种技术途径.     

薄镀锌钢板点焊超声谐振检测

研究了低频超声探头的谐振特性,并将这种谐振特性用于镀锌薄板的点焊检测中.采用接触式低频探头对点焊进行检测时,检测探头能够接收到未焊薄基板产生的半波谐振高频信号,这些半波谐振信号的高频部分处于探头频带外的奇数次谐振频率附近.通过小波包变换的方法可以将这些高频信号从检测信号中分离出来并用于点焊的质量评价.分析小波包变换中各尺度信号,获取了能够评价焊核质量的超声波特征值并将这些特征值与点焊力学性能联系起来,提供了一种能够定量评价点焊质量的超声无损评价方法.此外,采用低频探头对点焊进行检测较之普通检测方法将大大降低检测成本.     

基于小波包分析的超声铜-钢感应熔敷焊焊接界面缺陷特征参量提取

通过信号截取和幅值归一化对铜一钢感应熔敷焊焊接界面超声检测信号进行了预处理研究。采用Db8小波基函数对预处理后的典型缺陷波形进行了3层小波包分解,提取了典型缺陷的时域特征和频域特征;利用欧式距离公式对时域、频域及时频域3种不同的特征向量下缺陷类型的可分性进行了比较。结果表明:选择时频域特征向量作为缺陷性质判定的依据,能确保缺陷分类的准确性与可靠性。     

电阻点焊超声在线监测

电阻点焊质量决定了车身强度和车辆安全。超声无损检测方法常用于焊后抽检,但车身焊装完成后,结构内部诸多焊点难以触及,无法检测。针对上述问题,将超声检测技术应用于焊接过程监测,基于脉冲-回波超声探头与特征信号分析技术,研究点焊过程工件内部超声场瞬态分布情况;设计了新型内置超声波探头电极结构,将超声探头嵌入电极动臂水冷腔,进行脉冲电阻点焊超声在线监测试验,分析超声时程、焊接过程超声回波特征;利用声学信号实时记录焊核熔化和凝固过程,并研究点焊典型焊接缺陷虚焊的超声回波图特征,分析基于回波的虚焊焊点鉴别方法。研究结果表明,通过观察C扫描图像特征与A扫描信号的变化,能够很好地划分点焊接头的热影响区、熔合区、熔核区以及焊接缺陷。通过C扫描图像特征对虚焊焊点进行快速识别,进而实现点焊缺陷检测和熔核尺寸测量。     

电阻点焊熔核直径的相控阵超声检测

为解决使用现有超声检测系统评估电阻点焊熔核直径误差较大的问题,基于相控阵超声探头与特征信号分析技术,提出了一种点焊熔核直径定量化检测方法,重点研究了表面压痕对单阵元超声信号的影响规律,揭示了基于阵元超声信号的熔核边缘识别方法,并试验验证了熔核直径评估方法的精度.试验结果表明,点焊熔核直径的相控阵超声检测结果与金相检验结...     

基于小波包分析的合成金刚石缺陷超声识别

应用超声波探伤仪系统对合成大颗粒金刚石缺陷进行检测,针对缺陷信号特点提出利用小波包分析提取缺陷特征值,应用小波神经网络进行模式识别的方法,实现了从检测到的超声信号中提取出反映缺陷性质的相关信息,并通过这些信息对其进行分析,建立了网络模型以实现缺陷定性识别。实验结果表明,小波包分析能够挖掘利用缺陷回波信号时域和频域的信息,通过多层次划分频带,使在多分辨分析过程中未进行划分的高频区间再次分解,还可依据小被分析信号特征自适应挑选相对应的频带,达到和信号频谱相互配合,进而达到使时-频分辨率显著提高的效果,可见小波神经网络的良好局部放大特性和多分辨率学习特性,可使合成金刚石缺陷的定性分类获得较高的准确率。     

不锈钢电阻点焊在线超声检测信号特征研究

基于Comsol Multiphysics有限元数值仿真软件建立双脉冲电阻点焊过程超声监测数值模型,研究点焊过程工件内部超声场瞬态分布情况;设计了新型内置超声波探头电极结构,进行双脉冲电阻点焊超声在线监测试验,分别分析A型、M型(超声时程-焊接过程)超声回波图特征;研究点焊典型焊接缺陷虚焊的超声M型回波图特征,提出基于M型回波图的虚焊焊点鉴别方法.研究结果表明基于超声信号的点焊M显示图可反映焊接进程,可通过M显示图特征对虚焊焊点进行快速识别.     

基于超声TOFD直通波及神经网络的近表面缺陷自动识别

针对超声TOFD存在近表面盲区及近表面缺陷自动识别分类的问题,提出了基于超声TOFD直通波及神经网络对近表面孔状缺陷识别分类的方法。在近表面缺陷检测信号的直通波部分选取多个关键点,揭示了各关键点幅度分布与近表面缺陷深度的关系,获得了用于近表面缺陷检测的幅度分布特征值,并将该特征值用于BP神经网络对缺陷识别分类。试验结果表明,该方法能够对铝合金板近表面孔状缺陷进行准确、有效的自动识别分类。     

基于最小熵解卷积的汽车点焊质量超声评价

利用超声信号的时域信息,可以对焊点质量进行评价.白车身焊点超声检测的过程中,由于噪声信号的模糊作用,反映焊点质量的有用信息被掩盖,导致焊点质量评价结果不准确.超声探头接收到的超声信号可视为原始超声信号与噪声信号两种信号的叠加,基于超声信号的卷积模型及稀疏特性,可利用最小熵盲反卷积（MED）对超声信号进行解卷积处理,分离重叠的焊点超声信号,恢复信号反射系数,获取准确的回波个数.通过仿真与试验,结果表明,最小熵解卷积对焊点重叠超声信号分离的有效性.     

不锈钢电弧铆焊焊点组织及力学性能

采用电弧铆焊的方法对3 mm+5 mm厚的0Cr18Ni9不锈钢钢板采用搭接形式实现连接. 通过优化焊接电流及其作用时间的参数匹配，以期得到最佳的焊点显微组织和力学性能. 采用X射线检测焊点缺陷的存在，使用金相显微镜研究焊点熔深和熔核尺寸的变化，使用电子万能试验机测试焊点的抗剪力. 结果表明，电弧铆焊焊点呈蘑菇状，与基体圆滑过渡，成形良好，无气孔、裂纹等宏观缺陷. 随着第一段和第二段焊接电流的增大，焊点的熔深和熔核尺寸，及焊点抗剪力随之增大. 优化的工艺参数下，熔深尺寸可达4.07 mm，熔核尺寸可达7.73 mm，抗剪力可达23.654 kN，满足生产需求.     

SUS304奥氏体不锈钢板点焊接头的超声成像分析

利用超声波水浸聚焦入射法对1 mm厚的SUS304奥氏体不锈钢板点焊接头进行超声C扫描成像检测.分析了不同焊接工艺参数下的C扫描图像特征,甄别了飞溅、焊穿等典型焊接缺陷,并提取其对应的A扫描信号.基于C扫描图像对焊核直径进行了测量,并与焊核切口端面尺寸进行了比较.结果表明,基于超声波水浸聚焦入射法得到的C扫描图像,能有效观测焊核内部形貌特征.焊接电流超过8 kA,电极力小于2 700 N时,超声波C扫描图像中清晰反映出飞溅、焊穿等缺陷,其对应区域的A扫描信号与正常熔核区波形特征有明显差异;借助超声C扫描图像测得的焊核直径为4.39~5.25 mm.     

Automatic defects classification — a contribution

The objective of this work is to provide a contribution to defect classification. More precisely, we try to prove that it is possible to identify and classify defects of different types using the pulse-echo technique. The classification process makes use of the time and frequency domain responses of the ultrasonic echo signals acquired from different specimens simulating defects with three different shapes (cylindrical, spherical and planar with rectangular cross-section) and sizes. Although the final goal is the characterisation of practical defects (for instance, voids, cracks, delaminations, and so on) appearing in composite materials during manufacturing and in service, we first use the already mentioned reflectors for simplicity reasons. In these experiments 66 reflectors are used with water as matrix material. The inclusion (reflector) materials are brass, copper, steel and polystyrene. From the time domain signals we extract three features, namely, pulse duration, pulse decay rate and peak-to-peak relative amplitude of the third cycle. From the spectra of the echoes we extract the frequency for maximum amplitude and the standard error estimate from the deconvolved spectrum responses.All experimental signals were obtained using only one normal incident ultrasonic transducer aligned to maximise the direct reflected signal. In spite of the fact that this kind of configuration does not provide complete information about the characteristics of the geometries being studied, all the extracted features proved to be important discriminating factors of the geometrical classes considered, as will be demonstrated by making use of a pattern recognition technique for classification.     

基于数值模拟方法的虚焊焊点热传导影响因素分析

针对现有的常用焊接质量检测技术无法有效检测的电子产品虚焊类缺陷问题，采用数值模拟方法对虚焊焊点红外热像检测过程进行分析，详细讨论其瞬态传热问题，并深入分析虚焊程度、热流密度、激励位置以及焊接参数不同而造成的焊点形状差异等因素与焊点表面温度信息参数之间的关系。结果表明:虚焊程度40%以下的焊点热幅值差异较小，难以辨识；热流密度越高，信噪比越高，焊点虚焊检测可靠性越高；不同激励位置的虚焊缺陷温差达到0.36 ℃，影响较大；焊点尺寸对于虚焊温差影响较小。     

电弧光谱深度挖掘下的铝合金焊接过程状态检测

铝合金焊接过程状态检测对确保航空航天构件的质量稳定性,推动机器人焊接智能制造具有重要意义. 由于缺少有效的电弧光谱知识挖掘方法,光谱与缺陷相关性模糊,故展开以下研究. 经试验确定了光谱探头位置敏感区间,以确保采集光谱的可靠度;利用主成分分析法选择了AlI,MgI及FeI金属谱线,定量评价了各谱线的状态变化敏感程度;基于金属谱线主分量系数特征,分析了不同金属元素的动态响应规律,挖掘出了FeI谱线与送丝状态的强相关性. 基于所提出的FeI谱线特征参数进行了送丝状态检测. 通过不同焊接状态试验的重复验证,结果表明,该方法具有较高稳定性,抗干扰能力强.     

Investigation on arc sound and metal transfer modes for on-line monitoring in pulsed gas metal arc welding

The arc sound was found to be strongly related to both process parameters and weld quality, like voltage and current signals, in gas metal arc welding. In this investigation, the acquired welding arc sound signal along with current and voltage signals were analyzed in time domain as well as frequency domain to correlate them with the various process parameters and metal transfer modes. The arc sound of continuous as well as pulsed gas metal arc welding at various process parameters was also compared. A major variation of auxiliary arc sound frequency peaks was observed due to change of pulse shape as evidenced by frequency domain analysis. The arc sound was also used to detect welding defects.