王哲
湖南汽车工程职业学院 湖南株洲 412001
摘要：当前，汽车已经属于群众日常出行中必不可少的交通工具之一，而在汽车制造过程中，点焊工作十分重要，对其质量做出有效管控，是保证群众出行安全的重要举措。针对于超声检测而言，具备操作便利、无污染、成本低等优势，在汽车点焊的质量检验工作中得以普遍运用，而为了将检测的准确率、效率提升，就必须要通过信号处理技术的合理应用达成，以求汽车点焊的线上自动检测能够实现，并且做出更为精准的数据处理。
关键词：汽车；点焊；超声检测；信号处理技术
前言：在汽车金属薄板的连接中，点焊属于极为常用的一种方法，具备经济性、简便性等特征。而由于电焊接头会面临虚焊这一质量问题，在目测的情况下，很难辨别汽车生产质量。因此，超声检测方法的出现，能够对车身是否存在虚焊问题做出精准检测。随着时代的不断发展，对于点焊的检测工作，更是提出了自动化、便利化的要求，促使信号处理技术应运而生，不仅能够提高检测的自动化效率，同时，能够提高反馈数据信息的精确度。由此可见，对此技术的原理、应用做出分析，是推动此技术在汽车领域中广泛应用的核心因素。
一、基于超声信号的点焊质量定义
第一，合格焊点：在焊接期间，操作过程正确、控制正确的焊接时间、适宜的焊接热量、适度的压力，是保证焊点合格的主要因素。
针对于合格焊点的物理特征而言，包括焊接强度高、无焊接焊刺与溢出物、无过浅或过深压痕、中间无空洞、保持正常的熔核厚度直径。
针对于合格焊点的超声回波特征而言，包括底面回波间距满足与板厚对应的间距要求、中间无回波、适中的回波衰减、适中的底面回波个数。
第二，压痕过深：在焊接期间，由于焊接角度不垂直、板材金属特性、冷却不通畅、预压时间短、使用电极时间长、焊接时间长、电极压力不恰当、电极端部过小、焊接电流过大等，都会导致焊点压痕过深。
针对于压痕过深的物理特征而言，包括伴随过烧、焊点减薄量>板厚的三分之一等缺陷。
针对于压痕过深的超声回波特征而言，包括过小的底面回波波峰间距。
第三，虚焊：在焊接期间，主要包括电极压力不足、新电极头表面边缘有凸起、电极头不搭配、电极头表面凹陷等因素，导致焊点的内部形成孔洞缺陷。针对于虚焊，并未做出统一性的定义，通常焊核尺寸同要求不满足，焊点内部存在气孔、裂纹，均被称之为虚焊焊点。
针对于虚焊焊点的物理特征而言，包括熔核中间存在缝隙、孔洞或者是裂纹。
针对于虚焊焊点的超声回波特征而言，包括时域上回波特征与小焊核缺陷相似、存在中间回波、回波衰减率大、适中的底面回波个数。
第四，过烧：在焊接期间，主要包括冷却效果差、电极头或板材表面存在杂质、未凝固焊点前卸去电极压力、电流过大、时间保持短、焊接时间长、压力过小等，会导致过烧缺陷发生。
针对于过烧焊点的物理特征而言，包括焊点表面明显穿孔、表面颜色深于其他类型、熔核尺寸大。
针对于过烧焊点的超声回波特征而言，包括无中间回波、回波衰减率大、底面回波个数少。
二、焊点超声检测信号的时频特征值
在超声波垂直入射至焊点工件期间，因为介质声阻抗存在的差异，经反射，超声波会形成脉冲回波序列。将回波序列的时频特征作为依据，可以评估焊点质量。
三、点焊超声检测信号的时域特征值
针对于超声回波信号定义而言，主要包括以下四个时域特征：
第一，底面回波波峰间隔S（mm或us）；压痕深度以及反应焊接区厚度。
第二，回波幅值的衰减率β：，其中，Bi属于第i个底面回波峰值。
第三，底面回波个数N1：在某一时间段以内，同预设阀值（X1）相比，底面回波幅值要更高，也就是1个底面回波。
第四，中间回波个数N2：在某一时间段以内，同预设阀值（X2）相比，中间面回波幅值要更高，也就是1个中间面回波。通常的情况下，N2=0为合格焊点。
在点焊超声检测信号中，噪声会影响到时域波形，导致信号难以做出精准分辨，进而对特征提取算法的性能造成影响。通常的情况下，在提取特征以前，需要对其展开去噪处理，从而对提取特征的准确度做出保障。针对于小波变换而言，属于在以往傅里叶变换基础上得以发展的，在时域两域都会具备多分辨率分析、表征信号局部特征的能力。在处理超声信号这类非平稳信号的包络提取、消噪等方面，小波变换具备良好的效果。本文中采取的消噪算法为：
采取symmlet小波从而小波分解回波信号，并且将小波系数获取。
结束语：
综合上述的分析而言，汽车的出现，能够为群众的出行便利起到极大的促进作用，而超声检测能够为点焊工作的顺利进行起到一定的帮助，促使汽车日后在投入使用时能够更具安全性。随着时代的不断发展，信号处理技术的研发与推广能够将点焊超声检测的效率与质量进一步提升，不仅能够实现检测的自动化，同时，能够提高数据信息的准确率，为汽车行业的长远、稳健发展起到推进作用。
参考文献：
[1]何智成,汲彦军,成艾国.基于最小熵解卷积的汽车点焊质量超声评价[J].焊接学报,2018,39(08):59-65+132.
[2]郭志福.汽车点焊超声检测信号处理技术研究[D].湖南大学,2015.
作者简介：王哲 男 籍贯：湖南长沙 民族：汉 职称：工程师
学历：研究生 研究方向：车身轻量化、智能检测 单位：湖南汽车工程职业学院 出生日期：1990.08