【文章內(nèi)容簡介】 圖 壓痕 （ 4）壓痕 覆蓋件表面壓痕（圖 ）是運輸時碰撞造成的缺陷，壓痕的出現(xiàn)大大影響了覆圖 表面臟污 汽車沖壓覆蓋件質(zhì)量檢測 6 蓋件的外觀，對于外觀要求嚴格的覆蓋件，這是不允許的。 （ 5）壓印 由于輥面受損或有異物黏結(jié)導致在鋼板上周期性地出現(xiàn)壓印（圖 ），其形 狀，大小基本相同。其周期 (L)與輥子直徑 (D)的關系為 :L=μπD（ μ 為延伸系數(shù)）。壓印也是嚴重影響覆蓋件外觀的因素之一，必須杜絕其出現(xiàn) [ 4] 。 （ 6）銹斑 倉儲時濕度大、卷材包裝損壞、長期在庫等都是鋼板生銹的原因。銹斑 （圖 ） 會降低覆蓋件表面噴涂時油漆的附著力或者磷化處理的質(zhì)量。同時，鋼板表面的銹斑增大了焊接時的電阻，容易引起焊點燒穿或焊接不牢，直接影響焊接質(zhì)量 。 內(nèi)部質(zhì)量要求 金屬薄板的內(nèi)部缺陷主要是分層（圖 ），薄板中的分層由于板材中的縮孔殘余、開口氣泡和夾雜物等在軋制過程中被軋扁而形成。當薄板受到垂直于表面的 拉應力時，分層會嚴重影響薄板的強度，如圖 。 若焊接坡口處有分層存在，它會促使焊縫產(chǎn)生缺陷。如果焊接應力與分層的平面垂直，即使分層并不在坡口處開口，也會在焊接過程中被撕裂 [ 5] 。因此，覆蓋件坯板要求無分層缺陷。 圖 分層 圖 金屬薄板中分層缺陷 圖 壓印 圖 銹斑 第二章 汽車覆蓋件的加工工藝及質(zhì)量要求 7 本章小結(jié) 本章介紹了覆蓋件加工過程，大致如下 ：卷材 —— 落料 —— 堆垛 —— 運輸 —— （沖壓線）倉儲 —— 清洗 —— 沖壓成型。 并對覆蓋件的質(zhì)量要求作出分析，確定了最終的質(zhì)量要求。 8 表 人工檢 測的檢測范圍 第三章 汽車覆蓋件 工藝 過程的常用質(zhì)量檢測技術 人工檢測 人工檢測，即利用肉 眼觀察，油石打磨觀察。這種人工檢測方法的檢測范圍如 表 所示。 檢測對象 檢測范圍 不良缺陷圖片 卷材 撞傷、銹斑 圖 、圖 落料線上的坯板 劃傷、麻點、壓印、壓痕、銹斑等 圖 沖壓線上的坯板 外周撞傷、銹斑 圖 、圖 沖壓成品 劃傷、麻點、壓印、壓痕、銹斑、表面臟污 圖 ～圖 圖 坯板撞傷 圖 坯板銹斑 表 中，對落料線上坯板的檢測雖能檢測出常見表面缺陷，但人工檢測具有以下突出的弊端，即抽檢率低，不能 100% 反映坯板表面質(zhì)量；實時性差，遠不能滿足圖 卷材撞傷 圖 卷材銹斑 第三章 汽車覆蓋件工藝過程的常用質(zhì)量檢測技術 9 在線高速的生產(chǎn)節(jié)奏。此外，人工檢測不能發(fā)現(xiàn)坯板的分層缺陷。這樣，我們必須想出更好的方法去完善質(zhì)量管理工作。 常用的無損探傷技術 從檢測技術的觀點看，無損探傷有如下一些特點 : （ 1）檢測對象形式多樣，從連鑄板坯到各種型號的冷、熱軋帶鋼和各種機械零 件， 因此檢測機理具有多樣性。 （ 2）表面缺陷的種類隨著加工工序的延仲呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，而 且 不同缺陷 類別之間的光學、幾何和電磁等特性參數(shù)各異，增加了檢測的難度。 （ 3）針對大量微細的缺陷，要求檢測系統(tǒng)的分辨力和靈敏度高，高速的生產(chǎn)節(jié) 奏決定了檢測系統(tǒng)的高實時性的特點。 因此，對檢測坯板的表面缺陷和內(nèi)部缺陷的無損檢測技術提出了很高的要求。下面介紹幾種常用的無損探傷技術：它們能進行坯板表面和內(nèi)部的在線檢測，與人工檢測相比有了較大的提高。 線陣 CCD 掃描檢測技術 （ 1） 線陣 CCD 掃描檢測原理 固體 攝像器件 CCD 檢測原理 [ 6] （如圖 ） 是用特殊光源以一定方向照射到鋼板表面上， CCD 攝像機在帶鋼上掃描成像，掃描所得的圖像信號經(jīng)過圖像采集卡輸入計算機，通過圖像預處理、二值化、確定檢測區(qū)域等處理方法后得到鋼板表面缺陷的二值圖像，提取二值圖像中的幾何特征參數(shù)，然后再進行圖像識別 [ 7] ，判斷出是否存在缺陷 。 圖 線陣 CCD 掃描檢測系統(tǒng)原理圖 汽車沖壓覆蓋件質(zhì)量檢測 10 （ 2） 視覺檢測技術的發(fā)展 隨著本世紀 60 年代激光技術、 CCD 技術的相繼問世和計算機技術的飛速發(fā)展，機器視覺技術應運而生，并迅速在工業(yè)無損檢測領域推廣普及，有效拓展了無損檢測技術的應用范圍。機器視覺技術應用于鋼板表面缺陷在線檢測的機理是絕大多數(shù)表面缺陷的光學特性之間存在著明顯差異。 70 年代中期日本川崎公司開始研制鍍錫板在線檢測裝置，先后采用了斜交激光掃描系統(tǒng)和平行激光掃描系統(tǒng)進行鋼板表面缺陷檢測，并針對特定缺陷 (如周期性缺陷 )的信號 處理問題采用了自相關技術和 Fractal 分析方法。 1988 年美國 Sick 光電了公司研制成功平行激光掃描檢測裝置，檢測原理如圖 所示，低功率 HeNe 激光器發(fā)出的激光經(jīng)過反射鏡投射到一個高精度的多面體棱鏡表面，通過多面體棱鏡的旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生垂直于帶鋼運動方向的橫向掃描。光線經(jīng)多面體棱鏡反射后通過遠心光路系統(tǒng)投射到帶鋼表面，帶鋼表面反射和散射的光線被光接收裝置接收并由光電倍增器完成光電轉(zhuǎn)換后，傳輸至后級計算機系統(tǒng)，完成圖象信號處理和缺陷識別任務。 Sick 系統(tǒng)可檢出 40 多種表面缺陷。 圖 Sick 激光掃描檢測原理 在美國能源部的資助下， Honeywell 公司于 1983 年開發(fā)出采用線陣 CCD 器件的連鑄板坯表面在線檢測裝置。通過增加 CCD 芯片的有效象元數(shù)和提高其幀轉(zhuǎn)移速率，并采用先進的數(shù)字圖象處理部件，該裝置能可靠地檢出針孔等微細的表面缺陷。 1986年， Westinghouse 公司和 Eastman Kodak 公司在美國 鋼鐵隴會 (AISI)的資助下，分別研制出各自的帶鋼表面缺陷在線檢測系統(tǒng)，其中 Westinghouse 系統(tǒng)在最高帶速和最大帶寬下可提供 的縱、橫向缺陷分辨力。此外，為滿 足軋制帶鋼表面在線檢測中高速數(shù)據(jù)處理的需求，意大利和美國 的多家公司都相繼研制出專用的計算機處理系統(tǒng)。 90 年代以來，進一步完善和提高機器視覺檢測系統(tǒng)的自動化功能 (缺陷 第三章 汽車覆蓋件工藝過程的常用質(zhì)量檢測技術 11 自動分類等 )及實用化水平己成為研究熱點，其中前者的應用研究最多 [ 8] 。 視 覺檢測技術經(jīng)過幾十年的發(fā)展，技術正逐步成熟，功能不斷完善。 （ 3） 線陣 CCD 掃描檢測的特點及檢測范圍 線陣 CCD掃描 檢測系統(tǒng)通常由 LED光源 ,明暗域結(jié)合成像光學系統(tǒng)、高速高分辨率線陣 CCD器件、 FPGA 嵌入式處理系統(tǒng)和缺陷自動分類子系統(tǒng)等組成 。 系統(tǒng)能對鋼板表面的麻點、夾雜、壓印、劃傷和壓痕等常見缺陷進行無損檢測 ,并基于 Bayes 決策理論 ,實現(xiàn)缺陷的自動分類功能 [ 9] 。 這類系統(tǒng)在實驗室檢測指標一般為 :寬度最大為 1800 mm ,運行速度不大于 m/ s ,振動幅度小于 1 mm ,橫縱向檢測分辨率為 mm mm ,尺寸檢測誤差不大于 1mm。 （ 4）線陣 CCD 掃描檢測技術總結(jié) 線陣 CCD 掃描檢測是一項世界先進的表面檢測無損檢測技術，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，技術成熟。能檢測出麻點、夾雜、壓印、壓痕和劃傷等常見表面缺陷， 橫縱向檢測分辨率達到 ， 尺寸檢測誤差不大于 1mm?？梢哉f，線陣 CCD 掃描檢測是一種全面、準確、高效的表面檢測技術。 超聲蘭姆波檢測 （ 1） 超聲蘭姆波檢測原 理 蘭姆波 [ 10] 又稱板波，是超聲縱波傾斜入射到薄板中引起共振而形成的波。如圖，可推導出 （ 1） 式中 α —— 透聲材料中縱波的入射角 圖 蘭姆波波型的產(chǎn)生與換能器入射角度關系 LC —— 透聲材料中縱波的波速 PC —— 薄板中蘭姆波的相速度 蘭姆波分為對稱型 (S型 )和非對稱 型 (A型 )兩種 (圖 )。其產(chǎn)生和傳播的速度是與檢測對象的介質(zhì)性質(zhì)、波的頻率 f 及薄板的厚度 d 的乘積 f d 相關的。其相關的波動方程如下 PLCC?αsin汽車沖壓覆蓋件質(zhì)量檢測 12 圖 相速度、蘭姆波模式與 f d的關系 S模態(tài) 2222)( 4)ta n( )ta n( kq pqkphqh ??? （ 2） A模態(tài) (3) （ 2222 kCwp L ?? 2222 kCwq S ?? pCwk? fw π2? 2dh? 式中 SC 為 薄板中橫波的波速。 從公式 (1)～ (3)可以看出，在入射角不變或f d不變的情況下，其適用的范圍和產(chǎn)生的蘭姆波的模式是不同的，其相速度與 f d以及入射角度與f d的關系如圖 ，因此需要通過試 驗來選取最佳的檢測模式。 薄板的檢測主要采用脈沖反射法 [ 11] ，使用一 個探頭兼作發(fā)射和接收探頭。換能器 (探頭 )發(fā)出的超聲波在板中激發(fā)的板波在傳播過程中遇到缺陷或端面而產(chǎn)生反射波，被傳 感器接收后在示波屏上顯示出缺陷波和底波的位置和幅度 。 （ 2） 超聲蘭姆波探傷發(fā)展概況 蘭姆波的發(fā)現(xiàn)是在 1917年， 英國力學家 HLamb按平板自由邊界條件解波動方程 ，得到了一種特殊的波動解， 后 人 把這種波動命名為蘭姆波以紀念它的發(fā)現(xiàn)者。 40年代末 ，美國 人 (此人也是超聲探傷的發(fā)明者 )首先將蘭姆 波 應用于薄板探傷。后來美國 人 Worlton，日本 無損檢測學會 ， 日本科學家尾上守夫，德國科學 P． Holler都對蘭姆 波 進行較為深 入 的研究。我國航空材料研究所李家偉等也對蘭姆 波 探傷進行了 廣泛地研究。尤其是中國科學院聲學研究所應崇福 、張守玉和沈建中用光彈方法對蘭姆波的應力分布， 進行了直接觀察，這是世界上首次對