基于斜入射的超声阵列电池箱焊缝全聚焦成像方法
阅读说明：本技术 基于斜入射的超声阵列电池箱焊缝全聚焦成像方法 (Oblique incidence-based ultrasonic array battery box weld full-focusing imaging method ) 是由 季胜蓝 徐宋飞 孙美 顾海勤 李洪亮 于 2021-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于斜入射的超声阵列电池箱焊缝全聚焦成像方法,涉及电动车技术领域,本发明基于斯涅尔定律,再结合阵列式的超声波在界面中的传播特性,确定引入楔块下声束的传播路径,并将斜入射超声阵列全聚焦成像技术用于铝质电池箱焊缝缺陷检测,进行全面检测,避免出现漏检现象,根据检测结果可及时了解铝质电池箱焊缝具体情况,同时根据出现的缺陷制定最佳的焊接工艺要求,保证了铝质电池箱的品质,提高新能源汽车的安全性。(The invention discloses an oblique incidence-based ultrasonic array battery box weld joint full-focusing imaging method, which relates to the technical field of electric vehicles and is characterized in that based on Snell's law, the propagation characteristics of array-type ultrasonic waves in an interface are combined, the propagation path of an acoustic beam under an introduced wedge block is determined, the oblique incidence ultrasonic array full-focusing imaging technology is used for detecting the weld joint defects of an aluminum battery box, comprehensive detection is carried out, the missing detection phenomenon is avoided, the specific conditions of the weld joint of the aluminum battery box can be known in time according to the detection result, and meanwhile, the optimal welding process requirement is formulated according to the defects, so that the quality of the aluminum battery box is ensured, and the safety of a new energy automobile is improved.)
技术领域
本发明涉及电动车技术领域，具体为基于斜入射的超声阵列电池箱焊缝全聚焦成像方法。
背景技术
目前，世界各国都在大力发展新能源汽车。节能与新能源汽车的发展是减少石油消耗和降低二氧化碳排放的重要举措之一。
在良好的发展环境下，纯电动车技术日新月异，电池箱的技术成长也在不断改变。铝合金电池箱重量轻，可以降低整车的重量，对续航里程有一定的效果。
现有的电池箱一般都是通过几块铝合金板焊接而成，焊缝质量决定铝质电池箱品质，为了保证铝质电池箱整体质量需要对焊缝进行检测，之前都是人工通过手握超声探头进行焊缝检测，不能进行全面检测，容易出现漏检现象，造成铝质电池箱检测不准确，不利于企业调整至最佳的焊接方案，从而不能保证了铝质电池箱的品质。
因此提出一种基于斜入射的超声阵列电池箱焊缝全聚焦成像方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于斜入射的超声阵列电池箱焊缝全聚焦成像方法，以解决上述背景技术中提出问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于斜入射的超声阵列电池箱焊缝全聚焦成像方法，具体步骤如下：
步骤一：在超声阵列探头上加楔块，将超声阵列探头中的阵元数计为n，超声阵列探头的检测次数为M组；
步骤二：通过楔块将主声束斜入射到待测试件的焊缝内，楔块确定主声束斜入射的角度为θ1，楔块折射率为k1、焊缝处焊接成型后的材料折射率k2、空气折射率K3，得到的焊缝处焊接成型后的材料折射角度为θ2和焊缝中的空气折射角度θ3，处理器通过超声阵列探头得到对应的两组超声回波信号，记录主声束进入焊缝处焊接成型后的材料到第一组超声回波信号射出时间为t1、t2、……tn，主声束进入焊缝处焊接成型后的材料到第二组超声回波信号射出时间t11、t21、……tn1，将时间t1、t2、……tn对应的点特征(X11,Y11)、(X21,Y21)、……(Xn1,Yn1)在坐标系上进行绘图，同时，时间t11、t21、……tn1得到点特征(X12,Y12)、(X22,Y22)、……(Xn2,Yn2)；
步骤三：(X11,Y11)、(X21,Y21)、……(Xn1,Yn1)的点特征、(X12,Y12)、(X22,Y22)、……(Xn2,Yn2)的点特征连成闭合曲线，得到局部超声相控阵图像P1；
步骤四：进行第二次局部超声相控阵成像时，控制超声阵列探头的第一个到第n个阵元同时发射超声波信号局部超声相控阵图像P2；
步骤五：按照步骤3和4的方法，依次进行剩下的多次超声相控阵局部成像，得到的局部超声相控阵图像分别标记为P1、P2、……PM；
步骤4：将焊缝的尺寸导致处理器内，形成底片，再将P1、P2、……PM导至底片上，合成于斜入射的超声阵列电池箱焊缝全聚焦成像。
更进一步的，所述θ2根据折射定律计算得出，计算公式如下：
k1sinθ1＝k2sinθ2。
更进一步的，所述θ1控制30-60°。
更进一步的，所述θ3的计算公式如下：
K3sinθ3＝k2sinθ2。
更进一步的，所述(Xn1,Yn1)中的Xn1、Yn1的计算公式如下：
Xn1＝V2·tn/2·sinθ2；
Yn1＝V2·tn/2·cosθ2；
其中，V2为主声束在焊缝处焊接成型后的材料的传播速度。
更进一步的，所述(Xn2,Yn2)中的Xn2、Yn2的计算公式如下：
Xn2＝Xn1+V1·(tn1-tn)/2·sinθ3；
Yn2＝Yn1+V1·(tn1-tn)/2·cosθ3；
其中，V1为主声束在空气中的传播速度。
更进一步的，所述超声阵列探头为纵波探头。
更进一步的，所述楔块的形状根据电池箱焊缝处的形状进行调整，实现楔块与电池箱焊贴合接触。
本发明的有益效果是：
本发明基于斯涅尔定律，再结合阵列式的超声波在界面中的传播特性，确定引入楔块下声束的传播路径，并将斜入射超声阵列全聚焦成像技术用于铝质电池箱焊缝缺陷检测，进行全面检测，避免出现漏检现象，根据检测结果可及时了解铝质电池箱焊缝具体情况，同时根据出现的缺陷制定最佳的焊接工艺要求，保证了铝质电池箱的品质，提高新能源汽车的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的超声阵列探头单次时得到局部超声相控阵图像P1示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种基于斜入射的超声阵列电池箱焊缝全聚焦成像方法，具体步骤如下：
步骤一：在超声阵列探头上加楔块，将超声阵列探头中的阵元数计为n，超声阵列探头的检测次数为M组；
步骤二：通过楔块将主声束斜入射到待测试件的焊缝内，楔块确定主声束斜入射的角度为θ1，楔块折射率为k1、焊缝处焊接成型后的材料折射率k2、空气折射率K3，得到的焊缝处焊接成型后的材料折射角度为θ2和焊缝中的空气折射角度θ3，处理器通过超声阵列探头得到对应的两组超声回波信号，记录主声束进入焊缝处焊接成型后的材料到第一组超声回波信号射出时间为t1、t2、……tn，主声束进入焊缝处焊接成型后的材料到第二组超声回波信号射出时间t11、t21、……tn1，将时间t1、t2、……tn对应的点特征(X11,Y11)、(X21,Y21)、……(Xn1,Yn1)在坐标系上进行绘图，同时，时间t11、t21、……tn1得到点特征(X12,Y12)、(X22,Y22)、……(Xn2,Yn2)；
步骤三：(X11,Y11)、(X21,Y21)、……(Xn1,Yn1)的点特征、(X12,Y12)、(X22,Y22)、……(Xn2,Yn2)的点特征连成闭合曲线，得到局部超声相控阵图像P1(如图1所示)；
步骤四：进行第二次局部超声相控阵成像时，控制超声阵列探头的第一个到第n个阵元同时发射超声波信号局部超声相控阵图像P2；
步骤五：按照步骤3和4的方法，依次进行剩下的多次超声相控阵局部成像，得到的局部超声相控阵图像分别标记为P1、P2、……PM；
步骤4：将焊缝的尺寸导致处理器内，形成底片，再将P1、P2、……PM导至底片上，合成于斜入射的超声阵列电池箱焊缝全聚焦成像。
θ2根据折射定律计算得出，计算公式如下：
k1sinθ1＝k2sinθ2。
θ1控制30-60°。
θ3的计算公式如下：
K3sinθ3＝k2sinθ2。
(Xn1,Yn1)中的Xn1、Yn1的计算公式如下：
Xn1＝V2·tn/2·sinθ2；
Yn1＝V2·tn/2·cosθ2；
其中，V2为主声束在焊缝处焊接成型后的材料的传播速度。
(Xn2,Yn2)中的Xn2、Yn2的计算公式如下：
Xn2＝Xn1+V1·(tn1-tn)/2·sinθ3；
Yn2＝Yn1+V1·(tn1-tn)/2·cosθ3；
其中，V1为主声束在空气中的传播速度。
超声阵列探头为纵波探头。
楔块的形状根据电池箱焊缝处的形状进行调整，实现楔块与电池箱焊贴合接触。
基于斯涅尔定律，再结合阵列式的超声波在界面中的传播特性，确定引入楔块下声束的传播路径，并将斜入射超声阵列全聚焦成像技术用于铝质电池箱焊缝缺陷检测，进行全面检测，避免出现漏检现象，根据检测结果可及时了解铝质电池箱焊缝具体情况，同时根据出现的缺陷制定最佳的焊接工艺要求，保证了铝质电池箱的品质，提高新能源汽车的安全性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。