基于涡流原理的易拉罐罐身焊缝缺陷在线检测研究

摘要

电阻焊机常用于易拉罐罐身的焊接工作，倘若操作不当，会使其焊缝出现虚焊或裂纹等缺陷的问题。目前尚缺乏可靠的易拉罐罐身焊缝缺陷在线无损检测方法，使得缺陷产品容易混入到合格品中，进而导致后续工艺很难顺利地进行。因此，本课题关于易拉罐罐身焊缝缺陷在线检测研究十分有必要。
　　缺陷会使焊缝表面区域的参数发生变化，如电导率和磁导率等参数。电涡流传感器是一种适用于检测铁磁性材料的传感器，它可以实现对其缺陷的检测，包括评估缺陷的有无、位置与尺寸。电涡流传感具有灵敏度高、线性度良好和分辨率高等优点，可以在工程中测量位移、厚度、振动、转速和缺陷等参数的变化，是一种很有发展前景的传感器。所以本文采用电涡流传感器对缺陷进行检测。
　　本文的主要工作包括四部分：一是在详细地研究了电涡流传感器基本原理的基础上，对传感器进行ANSYS建模，研究结构参数变化对传感器线性度和灵敏度的影响，从而完成适用于本系统的传感器的优化设计。二是设计系统的信号处理电路，包括振荡电路、放大电路和滤波电路等各个功能电路模块的设计，使其能适用于本系统。三是搭建系统测试平台，完成上位机关于数据采集与处理的功能和下位机关于对缺陷实现报警的功能。四是对缺陷数据进行分析及对缺陷识别方法进行研究，实现系统对缺陷个数和位置的判断，以及分析缺陷尺寸变化对输出信号的影响。在上述四方面的基础上，完成了基于涡流原理的易拉罐罐身焊接缺陷在线检测主要问题的研究。

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1 绪论

1.1 易拉罐罐身焊接技术

1.2 涡流检测技术的发展状况

1.3 本课题研究的主要内容与创新点

1.4 本课题的研究意义

1.5 本课题的技术路线

1.6 论文的总体结构安排

1.7 本章小结

2 涡流传感器的基本原理

2.1 涡流传感器的工作原理

2.2 涡流传感器的类型

2.3 涡流传感器的测量电路

2.4 涡流传感器的设计要点

2.5 涡流传感器的应用

2.6 本章小结

3 涡流传感器的设计与仿真

3.1 电磁场基本理论分析

3.2 涡流传感器有限元建模过程

3.3 线圈结构参数变化对传感器性能的影响分析

3.4 输入信号频率对传感器的影响

3.4 缺陷尺寸变化对输出信号的影响分析

3.5 传感器探头的制作

3.6 本章小结

4 测量电路的设计与仿真

4.1 测量电路设计方案

4.2 电路设计软件Proteus简介

4.3 振荡电路

4.4 放大电路

4.5 滤波电路

4.6 AD采样电路

4.7 电源电路的设计

4.8 蜂鸣器电路

4.9 TOP2812开发板

4.9 本章小结

5 系统搭建测试与缺陷识别

5.1 测试系统的搭建

5.2 系统测试

5.3 缺陷个数与位置识别方法

5.4 缺陷尺寸对输出信号的影响

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 后续展望

参考文献

附录A 采样电路图

附录B 下位机程序源及注释

附录C 基于Matlab的验证程序

附录D 滤波程序源代码

作者简历