摘 要

电阻焊是目前大部分汽车企业装配汽车白车身使用的方法，而决定汽车白车身结构稳定性最重要的是焊接焊点的质量。对于焊点质量的鉴别，有各种各样的检测技术。当下普遍应用的技术手段为超声波检测，但随着电阻焊技术的发展，超声波检测已经很难满足检测的要求，而因为涡流检测技术定性和定量的准确，将会把焊点检测技术提升到一个新的高度。针对焊点进行仿真检测实验，本文主要内容包含以下几个方面：

（1）建立了电涡流检测铝板中焊点的有限元模型，利用了COMSOL软件建立焊点检测的模型，仿真分析了线圈各项参数对检测结果的影响，其结果对焊点检测量化提供理论支撑。

（2）设计开发了电涡流检测成像装置系统，该系统主要分为四个部分：检测探头、前置器、数据采集设备、控制软件。根据系统总体方案对硬件进行分析选型，并完成硬件平台的搭建；设计焊点成像系统的软件，采用MATLAB和LabVIEW的混合编程，实现系统的参数设置、信号采集、焊点识别与显示等功能。

关键词：白车身焊点；电涡流无损检测；有限元；控制软件；

Abstract

Resistance welding is currently the method used by most automobile companies to connect the automobile body-in-white, and the most important thing to determine the structural stability of the automobile body-in-white is the quality of the welding spot. There are various inspection techniques for identifying the quality of solder joints. At present, the commonly used technical means is ultrasonic testing, but with the development of resistance welding technology, ultrasonic testing has been difficult to meet the requirements of testing, and because of the qualitative and quantitative accuracy of eddy current testing technology, the solder joint testing technology will be upgraded to a New heights. Carrying out simulation testing experiments on solder joints, the main content of this article includes the following aspects:

(1) A finite element model of eddy current testing of solder joints in steel plates was established. The COMSOL software was used to establish solder joint testing models. The effects of various coil parameters on the testing results were simulated and analyzed. The results provide a theory for quantifying solder joint testing support.

(2) eddy current test and image system were designed and developed. The system is mainly divided into four parts: test probes, preprobes, data acquisition equipment, and control software. According to the overall plan of the system, the hardware is analyzed and selected to complete the hardware platform. The software of the solder joint imaging system is designed, and the mixed programming of MATLAB and LabVIEW is used to realize functions such as system parameter setting, signal acquisition, solder joint identification and display.

Key Words：Body-in-white solder joints; eddy current nondestructive testing; finite element; control software.

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1背景及意义 1

1.2国内外的研究现状分析 1

1.3本毕业设计题目的主要内容有 2

第2章 涡流检测的理论知识 3

2.1电涡流检测原理 3

2.2电涡流传感器结构分类 4

2.3等效电路分析 5

2.4集肤效应和提离效应 7

2.5本章小结 8

第3章 基于COMSOL的有限元仿真分析 9

3.1有限元建模理论 9

3.1.1电磁场基本理论 9

3.1.2电磁场有限元法 11

3.2COMSOL有限元建模仿真过程 11

3.2.1 几何模型建立 12

3.2.2三维模型的材料属性 14

3.2.3物理场定义 14

3.2.4网格划分 15

3.2.5模型求解和后处理 15

3.3线圈探头各项参数的优化选择 18

3.3.1线圈尺寸 18

3.3.2激励频率 21

3.3.3提离高度 21

3.4检测焊点缺陷的仿真分析 22

3.5本章小结 25

第4章 检测焊点的电涡流检测系统 26

4.1电涡流检测系统整体框架 26

4.2电涡流检测系统的硬件选型 27

4.2.1电涡流检测系统的传感器探头 27

4.2.2电涡流检测系统的传感器前置器 27

4.2.3电涡流检测系统的数据采集卡 28

4.2.4电涡流检测系统的上位机 28

4.3电涡流检测系统的软件平台 29

4.3.1前面板 29

4.3.2信号采集模块 30

4.3.3信号预处理模块 31

4.3.4信号分析模块 31

4.3.5结果存储模块 32

4.4软件验证 33

4.5本章小结 34

第5章 总结与展望 35

5.1总结 35

5.2展望 36

参考文献 37

致 谢 38

第1章 绪论

1.1背景及意义

电阻点焊工艺是汽车车身制造的主要的装配连接手段。电阻点焊焊点质量的好坏，一方面决定了车体焊接装配过程的制造偏差，另一方面也决定了轿车使用的可靠性和安全性。不合格的焊点可能会对汽车制造过程造成灾难性故障，因此需要对车身亚表面的焊点进行检测,将尺寸小于标准的不合格焊点检测出来。涡流检测法区别于应用广泛的超声波检测来说，检测过程无需耦合剂，非接触式测量，检测工艺简单，检测过程快速且安全。

本课题研究的意义在于利用涡流检测系统对铝板亚表面的焊点尺寸质量检测，以车身铝板为研究对象，模拟铝板中的焊点，扫描铝板表面，通过涡流检测的输出电压信号对焊点的尺寸量化，计算焊点直径。本文采用轻量化电涡流检测探头，对被测金属导体进行非接触式测量，而且检测过程中不需要耦合剂，成本低，检测过程快速且安全，设计实现工业自动化检测比较简单，提高焊点的检测效率，便于集成。因此，应用涡流法对车身焊点进行检测很有必要。

涡流检测有着很多优点，比如: