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白车身焊点电涡流检测尺寸辨识方法研究

王月 凌鹤 姚旭朝

王月, 凌鹤, 姚旭朝. 白车身焊点电涡流检测尺寸辨识方法研究[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(2): 288-294. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200324
引用本文: 王月, 凌鹤, 姚旭朝. 白车身焊点电涡流检测尺寸辨识方法研究[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(2): 288-294. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200324
WANG Yue, LING He, YAO Xuzhao. Study on Size Identification Method of Eddy Current Inspection for Welding Spot of White Body[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(2): 288-294. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200324
Citation: WANG Yue, LING He, YAO Xuzhao. Study on Size Identification Method of Eddy Current Inspection for Welding Spot of White Body[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(2): 288-294. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200324

白车身焊点电涡流检测尺寸辨识方法研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200324
基金项目: 

武汉理工大学自主创新研究基金项目 2019III146CG

详细信息
    作者简介:

    王月(1996-), 硕士研究生, 研究方向为智能制造技术, 1501497155@qq.com

    通讯作者:

    凌鹤, 副教授, 博士研究生, linghe@whut.edu.cn

  • 中图分类号: TH16

Study on Size Identification Method of Eddy Current Inspection for Welding Spot of White Body

  • 摘要: 本文主要对车身焊点尺寸模式识别方法进行研究,利用COMSOL仿真工具,建立电涡流传感器检测焊点的简化模型,分析焊点对涡流检测电压的影响,通过实验验证仿真结果。得到结论如下:激励频率越大,涡流趋肤深度越小,检测灵敏度越大。提离高度越大,钢板表面电涡流密度越小,检测灵敏度越低,焊点更难测量。焊点会引起检测线圈的输出电压呈凸起状态,有明显的波峰信号,焊点的尺寸越大,输出电压幅值越大。本文将检测电压曲线的时域积分和电压幅值梯度的波长宽度作为特征值,与焊点尺寸进行回归分析来辨识焊点尺寸信息,通过不同深度焊点相轨迹的频率响应来辨识焊点的深度信息。
  • 图  1  等效电路图

    图  2  模型网格划分图

    图  3  趋肤深度与激励频率的关系

    图  4  激励频率与钢板表面磁感应强度的关系

    图  5  提离高度与钢板表面电涡流密度的关系

    图  6  不同尺寸焊点阻抗变化曲线

    图  7  不同缺陷下电压幅值变化

    图  8  扫描位置方向上电压的幅值梯度

    图  9  尺寸方向上线圈电压的幅值梯度灰度图

    图  10  不同缺陷尺寸的归一化特征值点图

    图  11  缺陷尺寸与特征值拟合曲线图

    图  12  不同提离高度下不同深度焊点Bz相轨迹

    图  13  不同深度焊点相轨迹频率响应曲线拟合

    图  14  相轨迹频率响应曲线局部放大图

    图  15  涡流检测焊点试验平台内部实物图

    图  16  不同提离值电压幅值变化曲线

    图  17  不同焊点检测结果

    表  1  检测线圈部分参数

    线圈内径/ mm 线圈外径/ mm 线圈厚度/ mm 匝数/ N 激励电流/ A
    2 2.5 2 0.4 4 000
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    表  2  Q235钢板材料参数

    材料 σ/(S·m-1) εr μr
    空气域 0.1 1 1
    5.99×107 1 1
    Q235 3.7×106 1 300
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    表  3  不同缺陷下电压曲线特征值

    缺陷尺寸l/mm Vx(x, l)/(V·mm) d/mm
    0 0.201 9 9.01
    0.1 0.206 0 9.12
    0.2 0.208 8 9.22
    0.3 0.210 6 9.30
    0.4 0.211 8 9.41
    0.5 0.212 2 9.49
    0.6 0.213 0 9.60
    0.7 0.215 9 9.71
    0.8 0.219 8 9.79
    0.9 0.224 6 9.90
    1.0 0.230 4 10.02
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    表  4  回归模型求解参数

    回归系数 回归系数估计值 回归系数置信区间
    b0 -8.981 1 [-9.374 9 8.587 8]
    b1 113.867 0 [93.498 1 134.235 8]
    b2 -9.585 9 [-33.140 6 13.968 8]
    r2=0.999 0 F=400.27 P < 0.05
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    表  5  不同类型焊点外部参数

    焊点标号 焊核直径/mm 焊点深度/mm 缺陷长度/mm
    1号 6.0 1.0 0.0
    2号 7.0 1.0 0.0
    3号 8.0 1.0 0.0
    4号 6.0 2.0 0.2
    5号 6.0 2.0 0.5
    6号 6.0 2.0 1.0
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    表  6  激励频率不同时焊点的电压峰值

    峰值 2 kHz 4 kHz 6 kHz 8 kHz 10 kHz
    第一次/V 1.94 2.25 2.20 1.93 1.46
    第二次/V 2.03 2.25 2.11 1.87 1.56
    第三次/V 2.06 2.31 2.14 1.93 1.54
    平均值/V 2.01 2.27 2.15 1.91 1.52
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2020-08-01
  • 刊出日期:  2022-02-25

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