(57)【要約】      （修正有）【課題】高速溶接プロセスのリブプレートの検出及びトラッキングに適した、チタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置の正面検出方法及び検出装置を提供する。【解決手段】リブプレート１４に対向する正面の上方に、検出センサー１が取り付けられた走査機構７を配置し、検出センサー１がリブプレート１４に垂直な方向に沿ってＴ型構造１２の領域を往復走査するようにし、励起コイル２はリブプレート１４に検出可能な渦電流を発生させ、検出センサー１の検知コイル対３が検知された信号を出力し、走査プロセスにおける各検出時点での検出センサー１の中心位置座標及び対応する出力信号を記録し、検出センサー１が検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造のリブプレート１４の上方を垂直に通過する場合、二つの最大電圧信号の中間の最小電圧信号に対応する座標が、リブプレート１４の位置となる。【選択図】図１
2018185308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置の正面検出方法であって、
（１）検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造のパネルの背面リブプレートに対向する正面の上方に走査機構を配置し、走査機構における検出センサーは、励起コイルと検知コイル対とを含み、走査機構の軸線と検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造のパネルとが垂直になるようにし、検知コイル対の中心連結線と検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造のリブプレートとが垂直であり、検知コイル対の一対の同極端が等電位接続され、検知コイル対のもう一対の同極端は、検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の検知初期信号Ｕinを出力するためのものであるステップと、
（２）検出センサーにおける励起コイルに低周波高振幅の正弦波交流励起信号Ｉinを印加するステップと、
（３）検出センサーがリブプレートに垂直な方向に沿ってチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の領域を往復走査するようにし、走査領域内のワークに検出可能な渦電流を発生させ、検知コイル対が検知初期信号Ｕinを出力し、信号処理システムが検知初期信号Ｕinに対して、前置増幅、バンドパスフィルタリング、自動平衡、プログラム制御増幅、位相敏感検出、ローパスフィルタリング及びベクトル合成を行って、出力信号Ｕoutを取得するステップと、
（４）走査プロセスにおける各検出時点での検出センサーの中心位置座標｛Ｘt，Ｚt｝及び対応する出力信号Ｕoutを記録し、ここで、添え字ｔが検出時点であり、検出センサーが検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの上方を垂直に通過する場合、該期間において出力信号Ｕoutが先ず増大し、そして減少し、その後、再び増大し、そして減少するという変化過程が現れ、二つの最大ピーク値の電圧信号及び一つの最小バレー値の電圧信号が現れ、ここで、検出センサーの中心とリブプレートの両側縁とが一致する場合、二つのピーク値信号が出力され、検出センサーの中心とリブプレートの中心とが一致する場合、極小値信号が出力されるので、二つの最大電圧信号の中間の最小電圧信号Ｕoutに対応する座標[Ｘmin，Zmin]が、検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置であるステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
チタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置の正面検出装置であって、
該検出装置は、走査機構と、スライダと、Ｘ方向ガイドレールと、Ｙ方向ガイドレールと、Ｚ方向ガイドレールと、制御及び信号処理システムと、を含み、前記走査機構は、Ｙ方向ガイドレールの下部に取り付けられ、前記スライダは、Ｘ方向ガイドレールに取り付けられ、前記Ｙ方向ガイドレールは、スライダを介してＸ方向ガイドレールに沿って移動し、前記Ｘ方向ガイドレールは、Ｚ方向ガイドレールに掛け渡されており、前記走査機構は、回転シャーシと検出センサーとから構成され、回転シャーシは、Ｙ方向ガイドレールの下端部に取り付けられ、検出センサーは、転がり軸受を介して回転シャーシの円周に取り付けられ、検出プロセスにおいて、検出センサーは、回転シャーシの円周に沿って運動し、前記検出センサーは、励起コイルと検知コイル対とから構成され、励起コイルと検知コイル対とは、回転シャーシの円周に上から下に同軸に取り付けられ、励起コイルと検知コイル対とは、一組のコアを共有し、励起コイルの高さは、検知コイル対の高さより高く、励起コイルの下部は、検知コイル対の外側を取り囲んでおり、前記走査機構は、検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の上部に位置する、
ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置の正面検出方法及びその検出装置に関し、溶接自動化の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
サンドイッチ構造板は、新たなサンドイッチ構造の形態であり、一般的には、上下の２つのパネル（曲面板又は平面板などの形式であってもよい）と中間のリブプレートとからなり、比強度が高く、比剛性が大きいなどの利点を有し、ロケットエンジンの製造、造船、海洋プラットフォームの製造などの業界において良好な適用の見通しがある。しかし、その製造プロセスが比較的に複雑であり、特に、パネルとリブプレートとの接続が、それが広く適用されることを阻害する最大の障壁になっている。現在、一般的には、溶接の方法を採用してパネルとリブプレートとの接続を行い、パネルとリブプレートとの相対位置がアルファベットＴに似ているので、Ｔ型構造と呼ばれている。しかし、いくつかの溶接の場合（特に、正面からパネルを貫通して、それを背面リブプレートの狭い面と接続する必要のある一部の場合）、パネルがリブプレートを遮蔽しているので、如何に迅速かつ正確に正面からパネルを透過してＴ型構造の背面リブプレートの位置を検出して、関連する加工機器、特に溶接機器の動きをガイドすることは、該構造板を製造する鍵となっている。
【０００３】
中国特許である「電磁放射線による遮断物体の表面に対する細長形対象物の位置測定方法及び装置」（特許番号：００８０００１６６）では、遮断物体の表面に対する細長形の狭幅の対象物の位置測定方法が提案されている。該方法では、前記対象物を縦方向に近接するように移動させた場合、前記遮断物体の前記対象物より離れる側から、精密にコリメートした放射ビームを対象物に対して斜めに照射すると同時に、その上で前記対象物を垂直に振動あるいは走査運動させる。また、対象物から逆方向に散乱された放射線を対象物の同じ側で集めて、集められた信号のピーク値の変化により、対象物、即ちリブプレートの中心位置を決定することができる。該発明は、このような方法を実現する装置を更に提案している。しかし、該方法に言及された電磁放射線（実際の生産において、Ｘ線、ガンマ線などを含めたものがよく使われている）はいずれも一定の放射性を有し、現場における技術者の健康に大きな影響を与えやすいとともに、現場における各種類の保護設備に対して一定の要求があり、事実上コストを向上させ、方法の適用及び普及に役立たない。なお、上記方法は、検知装置が検知する必要のある細長いリブプレートから逆方向に散乱された放射信号を集めることができることを確保するために、電磁放射源から発した放射束と検知装置の観察領域との間のコヒーレントな位置が必ず遮断物体から下に一定の距離を置いて位置することを要求し、これは放射源及び検知装置と遮断物体との相対位置を制限することを要求する。また、電磁放射線などの対象物における吸収減衰、及び逆方向の散乱が弱いなどの原因で、上記方法は、遮断物体とリブプレートとの間隙が大きい場合の検出には適用できない。なぜならば、この場合において、検知装置がリブプレートから逆方向に散乱された信号を集めることができなくなってしまう可能性がある。また、該電磁放射ビームによる検出方法は、射線束の直径が小さく、逆方向の散乱が比較的弱いなどのため、リブプレートと上部パネルとの間隙に対して敏感である。
【０００４】
なお、中国特許である「フロントデュアルセンサーの渦電流センシングによる溶接継目の自動トラッキング制御方法」（登録公告番号：１０４０７０２６７Ｂ）は、フロントデュアルセンサーの渦電流センシングによる溶接継目の自動トラッキング制御方法を提案している。該方法は、デュアルセンサーの渦電流センサーのヘッドコイルに達したインピーダンスＺを利用して、該コイルの検出値と、金属板間の距離Ｈと相対面積Ｓの変化値から構成される電圧値信号Ｕとにより出力され、溶接プロセスにおける電圧値信号Ｕと金属板間の距離Ｈ、及び電圧値信号Ｕと相対面積Ｓの線形関係を取得して、溶接継目の自動トラッキング制御を実現する。該方法は、表面の溶接継目の位置決めだけを実現し、背面リブプレートのような構造の検出をサポートすることができない。上記方法において、二つのセンサーを用いてそれぞれ金属板間の距離Ｈと相対面積Ｓとを検出し、高度センサーにより検知された距離Ｈで面積センサーを補正し、さらに、面積センサーの左右の面積の変化により溶接継目の位置を決定し、該方法において、位置情報の取得経路は、一定の演算を経る必要があり、情報の取得は、やや遅延される。また、トラッキングプロセスにおいて、誤差現象が現れる可能性があり、例えば、高度センサーが溶接継目の深度情報を検知したが、面積センサーがまだ該深度情報を検知していない場合、Ｈで面積センサーを補正すると、取得された一部の位置情報がそれほど正確ではないことを引き起こす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、チタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置の正面検出方法及びその検出装置を提供することを目的とし、従来技術の欠点に対して、相対的に安全な方法により、迅速かつ正確に正面からパネルを透過してチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置を検出して、対応する加工機器が合板構造を製造することをガイドする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明により提供されるチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置の正面検出方法は、以下のステップを含む。
【０００７】
（１）検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造のパネルの背面リブプレートに対向する正面の上方に走査機構を配置し、走査機構における検出センサーは、励起コイルと検知コイル対とを含み、走査機構の軸線と検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造のパネルとが垂直になるようにし、検知コイル対の中心連結線と検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造のリブプレートとが垂直であり、検知コイル対の一対の同極端が等電位接続され、検知コイル対のもう一対の同極端は、検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の検知初期信号Ｕinを出力するためのものである。
（２）検出センサーにおける励起コイルに低周波高振幅の正弦波交流励起信号Ｉinを印加する。
（３）検出センサーがリブプレートに垂直な方向に沿ってチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の領域を往復走査するようにし、走査領域内のワークに検出可能な渦電流を発生させ、検知コイル対が検知初期信号Ｕinを出力し、信号処理システムが検知初期信号Ｕinに対して、前置増幅、バンドパスフィルタリング、自動平衡、プログラム制御増幅、位相敏感検出、ローパスフィルタリング及びベクトル合成を行って、最終的な出力信号Ｕoutを取得する。
（４）走査プロセスにおける各検出時点での検出センサーの中心位置座標｛Ｘt，Ｚt｝及び対応する出力信号Ｕoutを記録し、ここで、添え字ｔが検出時点であり、検出センサーが検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの上方を垂直に通過する場合、該期間において出力信号Ｕoutが先ず増大し、そして減少し、その後、再び増大し、そして減少するという変化過程が現れ、二つの最大ピーク値の電圧信号及び一つの最小バレー値の電圧信号が現れ、ここで、検出センサーの中心とリブプレートの両側縁とが一致する場合、二つのピーク値信号が出力され、検出センサーの中心とリブプレートの中心とが一致する場合、極小値信号が出力されるので、二つの最大電圧信号の中間の最小電圧信号Ｕoutに対応する座標[Ｘmin，Zmin]が、検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置である。
【０００８】
本発明により提供されるチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置の正面検出装置は、走査機構と、スライダと、Ｘ方向ガイドレールと、Ｙ方向ガイドレールと、Ｚ方向ガイドレールと、制御及び信号処理システムと、を含み、前記走査機構は、Ｙ方向ガイドレールの下部に取り付けられ、前記スライダは、Ｘ方向ガイドレールに取り付けられ、前記Ｙ方向ガイドレールは、スライダを介してＸ方向ガイドレールに沿って移動し、前記Ｘ方向ガイドレールは、Ｚ方向ガイドレールに掛け渡されており、前記走査機構は、回転シャーシと検出センサーとから構成され、回転シャーシは、Ｙ方向ガイドレールの下端部に取り付けられ、検出センサーは、転がり軸受を介して回転シャーシの円周に取り付けられ、検出プロセスにおいて、検出センサーは、回転シャーシの円周に沿って運動し、前記検出センサーは、励起コイルと検知コイル対とから構成され、励起コイルと検知コイル対とは、回転シャーシの円周に上から下に同軸に取り付けられ、励起コイルと検知コイル対とは、一組のコアを共有し、励起コイルの高さは、検知コイル対の高さより高く、励起コイルの下部は、検知コイル対の外側を取り囲んでおり、前記走査機構は、検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の上部に位置する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により提供されるチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置の正面検出方法及びその検出装置の利点は、以下のとおりである。
【００１０】
（１）本発明の検出方法は、比較的厚い上パネルを透過してチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置を正確に検出し、溶接の正確度を向上させる。
【００１１】
（２）本発明の検出方法は、リブプレートと上パネルとの間隙の変動による検出精度への影響を低減させることができるので、チタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置検出の信頼性を大幅に向上させる。
【００１２】
（３）本発明の方法及び装置において、電磁場の拡散速度が光速に等しく、機械運動の速度より遥かに大きいため、本発明の方法は、検出センサーの高速走査運動を実現することができ、リブプレートの中心位置を動的に迅速に位置決めすることができ、検出感度が高いので、高速溶接プロセスのリブプレートの検出及びトラッキングに適格であり、検出方法の適用範囲を拡大する。
【００１３】
（４）本発明の検出方法は、比較的安全なロスレスの検出手段であり、従来の検出方法と比較すると、放射線危害がなく、より便利かつ安全であり、普及し押し広めやすい。
【００１４】
（５）本発明の検出装置は、従来の検出機器と比較すると、体積が小さいため、製品のコストを低減させ、操作しやすく、メンテナンスが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明により提供されるチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置の正面検出装置の構造概略図である。
【図２】図１に示される検出装置における走査機構とリブプレートとの位置関係を示す概略図である。
【図３】本発明の出力信号Ｕoutの振幅の経時（位置）変化概略図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  検出センサー
２  励起コイル
３  検知コイル対
４  スライダ
５  Ｘ方向ガイドレール
６  Ｚ方向ガイドレール
７  走査機構
８  回転シャーシ
９  転がり軸受
１０  Ｙ方向ガイドレール
１１  制御及び信号処理システム
１２  Ｔ型構造
１３  上パネル
１４  リブプレート
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明により提供されるチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置の正面検出方法は、以下のステップを含む。
【００１８】
（１）検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造のパネル１３の正面の上方に走査機構を配置し、走査機構における検出センサーは、励起コイルと検知コイル対とを含み、走査機構の軸線と検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造のパネルとが垂直になるようにし、検知コイル対の中心連結線と検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造１２のリブプレート１４とが垂直であり、検知コイル対の一対の同極端が等電位接続され、検知コイル対のもつ一対の同極端は、検知された初期信号Ｕinを出力するためのものであり、高い検出感度及び精度を得るために、各一つの検知コイルの直径は、リブプレートの厚さの半分より大きく、且つリブプレートの厚さの二倍より小さい。
【００１９】
（２）検出センサーにおける励起コイルに低周波高振幅の正弦波交流励起信号Ｉinを印加し、励起コイルは、空間で比較的強い磁場を発生させることにより、検出しようとするワークに渦電流を引き起こす。周波数が低いため、渦電流の表皮効果が相対的に弱く、渦電流がパネルを透過してリブプレートに到達することが保証される。
【００２０】
（３）検出センサーがリブプレートに垂直な方向に沿って検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の領域を往復走査するようにし、走査領域内のワークに検出可能な渦電流が発生し、検知コイル対が検知された初期信号Ｕinを出力し、信号処理システムが初期信号Ｕinに対して、前置増幅、バンドパスフィルタリング、自動平衡、プログラム制御増幅、位相敏感検出、ローパスフィルタリング及びベクトル合成を行って、最終的な出力信号Ｕoutを取得する。
【００２１】
（４）走査プロセスにおける各検出時点での検出センサーの中心位置座標｛Ｘt，Ｚt｝及び対応する出力信号Ｕoutを記録し、ここで、添え字ｔは検出時点であり、検出センサーが検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの上方を垂直に通過する場合、該期間において出力信号Ｕoutが先ず増大して減少し、その後、再び増大して減少するという変化過程が現れ、二つの最大ピーク値の電圧信号及び一つの最小バレー値の電圧信号が現れ、ここで、検出センサーの中心とリブプレートの両側縁とが一致する場合、二つのピーク値信号が出力され、検出センサーの中心とリブプレートの中心とが一致する場合、極小値信号が出力されるので、二つの最大電圧信号の中間の最小電圧信号Ｕoutに対応する座標[Ｘmin，Zmin]が、検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置である。
【００２２】
本発明により提供されるチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置の正面検出装置は、その構造概略図が図１に示すようであり、該検出装置は、走査機構７と、スライダ４と、Ｘ方向ガイドレール５と、Ｙ方向ガイドレール１０と、Ｚ方向ガイドレール６と、制御及び信号処理システム１１と、を含むことを特徴とする。走査機構７は、Ｙ方向ガイドレール１０の下部に取り付けられ、スライダ４は、Ｘ方向ガイドレール５に取り付けられ、Ｙ方向ガイドレール１０は、スライダ４を介してＸ方向ガイドレール５に沿って移動する。Ｘ方向ガイドレール５は、Ｚ方向ガイドレール６に掛け渡されている。走査機構７は、回転シャーシ８と検出センサー１とから構成され、回転シャーシ８は、Ｙ方向ガイドレール１０の下端部に取り付けられ、検出センサー１は、転がり軸受９を介して回転シャーシ８の円周に取り付けられ、検出プロセスにおいて、検出センサー１は、回転シャーシ８の円周に沿って運動する。検出センサー１は、励起コイル２と、検知コイル対３とから構成され、励起コイル２と検知コイル対３とは、回転シャーシ８の円周に上から下に同軸に取り付けられ、励起コイル２と検知コイル対３とは、一組のコアを共有し、励起コイル２の高さは、検知コイル対３の高さより高く、励起コイル２の下部は、検知コイル対３の外側を取り囲んでいる。走査機構７は、図２に示すように、検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造１２の上部に位置する。
【００２３】
以下、図面に合わせて本発明により提供されるチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置の正面検出方法の原理についてさらに説明する。
【００２４】
本発明により提供されるチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置の正面検出方法において、制御及び情報処理システム１１におけるワンチップマイコン制御励起ユニットは、ＤＤＳに基づいて低周波定振幅の正弦波交流励起信号を発生し、該信号がバンドパスフィルタリングと電力増幅とを経た後、低周波高振幅正弦波交流励起信号Ｉinを取得し、該信号は、検出センサー１における励起コイル２に作用して、空間に安定な交番電磁場を発生する。本発明の一実施例において、制御及び情報処理システム１１は、アナログ・デバイセズ社により製造された型番がＡＤuＣ８１２であるマイクロプロセッサ製品を核心と採用して構成する。
【００２５】
検出センサー１は、Ｔ型構造の背面リブプレート１４に垂直な方向に沿って正面の上方からＴ型構造１２に対して走査運動を行い、検出センサー１の励起コイル２により発生された磁場は、検出しようとするＴ型構造の背面リブプレート１４において検出可能な渦電流を発生し、この場合、検出センサー１における検知コイル対３が検知された初期信号Ｕinを出力し、制御及び情報処理システム１１における情報処理システムが初期信号Ｕinに対して、前置増幅、バンドパスフィルタリング、自動平衡、プログラム制御増幅、位相敏感検出、ローパスフィルタリング及びベクトル合成を行って、出力信号Ｕoutを取得する。
【００２６】
制御及び情報処理システム１１におけるワンチップマイコンは、走査プロセスにおける各検出時点での検出センサー１の中心位置座標[Ｘｔ,Zｔ]及び対応する出力信号Ｕoutを収集して記録し、ここで、添え字ｔは検出時点であり、検出センサー１が検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造１２の背面リブプレート１４の上方を垂直に通過する場合、ワンチップマイコンは、最小Ｕoutに対応する[Ｘmin，Zmin]が検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレート１４の中心座標であると判定する。
【００２７】
極小値の位置決めに誤差があることを考えると、ワンチップマイコンは、二つの最大Ｕoutの検出時点に対応する位置座標[Ｘmax1，Zmax1]及び[Ｘmax2，Zmax2]がそれぞれリブプレート１４の両側縁であり、両縁の中点｛（Ｘmax1+ Ｘmax2）/２,（Ｚmax1+Ｚmax2）/２｝が背面リブプレート１４の中心の補助座標であると判定する。
【００２８】
所定のアルゴリズム、例えば平均値法などにより、背面リブプレート１４の中心座標と補助座標とを総合して、より正確な検出しようとするＴ型構造の背面リブプレート１４の中心補正座標を取得する。
【００２９】
本発明により提供されるチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置の正面検出装置は、検出センサー１と、走査機構７と、スライダ４と、Ｘ方向ガイドレール５と、Ｙ方向ガイドレール１０と、Ｚ方向ガイドレール６と、制御及び信号処理システム１１とを含む。
【００３０】
検出センサー１は、励起コイル２と、検知コイル対３と、を含む。励起コイル２と、検知コイル対３とは、回転シャーシ８の円周に上から下に同軸に取り付けられ、励起コイル２と検知コイル対３とは、一組のコアを共有し、励起コイル２の高さは、検知コイル対３の高さより高く、励起コイル２の下部は、検知コイル対３の外側を取り囲んでいる。
【００３１】
走査機構７は、検出センサー１と、回転シャーシ８と、転がり軸受９と、を含む。回転シャーシ８は検出センサー１を駆動して検出しようとするＴ型構造１２の上方において円周運動させ、円周運動する平面は、検出しようとするＴ型構造の背面リブプレート１４に垂直であり、回転シャーシ８の円心は、リブプレート１４の中心の真上に位置し、検出センサー１は、転がり軸受９を介して回転シャーシ８に接続され、検出センサー１と、回転シャーシ８とは、転がり軸受９を介して相対的に回動し、検出センサー１が円周運動中にリブプレート１４に対する姿勢及び角度が変わらないように維持し、検出センサー１の検知コイル対３が、常に同じ姿勢で検出しようとするＴ型構造１２の真上領域を通過するように維持する。
【００３２】
走査機構７は、Ｙ方向ガイドレール１０の下部に取り付けられ、Ｙ方向ガイドレール１０により検出センサー１とリブプレート１４との垂直間隔を調整する。
【００３３】
スライダ４は、Ｘ方向ガイドレール５に取り付けられ、Ｙ方向ガイドレール１０は、スライダ４によってＸ方向ガイドレール５に沿って移動し、Ｘ方向ガイドレール５は、検出されたリブプレート１４の中心座標に基づいてスライダ４を駆動して移動させ、走査機構７における回転シャーシ８をリブプレート１４の真上に位置させる。
【００３４】
制御及び信号処理システム１１は、励起ユニットと、信号処理システムと、ワンチップマイコンと、を含む。励起ユニットは、ダイレクトデジタルシンセシス（ＤＤＳ）技術に基づいて、ＡＤ９８５４チップを採用して、低周波定振幅の正弦波信号をフルデジタルで合成し、該信号がバンドパスフィルタリングと、ＬＭ１８７５電力チップの増幅とを経た後、励起コイル２を駆動するための低周波高振幅の正弦波交流励起信号Ｉinを発生して、Ｔ型構造の背面リブプレート１４において検出可能な遠方界渦電流が発生するようにする。信号処理システムは、検知コイル対３により検知された初期信号Ｕinに対して、前置増幅と、バンドパスフィルタリングとを行った後、一つの不平衡なＵin1信号を取得し、自動平衡回路により該信号と反対の一つの信号を合成し、該信号とＵin1とが合成された後出力されるＵin2信号は、ゼロ線の付近で平衡する。その後、さらにＵin2信号に対して、プログラム制御増幅、位相敏感検出、ローパスフィルタリング及びベクトル合成を行った後、出力信号Ｕoutを取得し、Ｕinと比べると、Ｕoutの振幅変化と位相変化とをベクトル加算したので、Ｕoutは、より高い信号雑音比と感度とを有する。ワンチップマイコンは、走査機構７と、励起ユニットと、信号処理システムとの作動を協調して制御し、検出センサー１の中心位置座標[Ｘｔ,Zｔ]と、対応するＵout信号とを収集し、走査時の出力信号Ｕoutの振幅-時間グラフを分析することにより、極小値点を位置決めして、リブプレートの中心時点を取得し、この時点に対応する検出センサー１の中心位置座標が、リブプレート１４の中心座標である。
【００３５】
Ｘ方向ガイドレール５は、Ｚ方向ガイドレール６に掛け渡されており、Ｚ方向ガイドレール６は、Ｘ方向ガイドレール５を駆動して溶接方向に沿ってトラッキングさせる。
【００３６】
本発明により提供されるチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置の正面検出方法において、走査機構７は検出センサー１を駆動して走査運動させ、走査運動中、検出センサー１と検出しようとするＴ型構造の背面リブプレート１４との位置関係は、図２に示すとおりである。検出センサー１における検知コイルの直径がｄxであり、検出センサー１の中心と回転シャーシ７の中心との距離がR1であり、リブプレート１４の厚さがｄであり、走査機構７における回転シャーシ８は、角速度ω0で検出センサー１を駆動してリブプレート１４の上方領域を通過させ、リブプレート１４が検出センサー１の検出範囲（位置B）に入り始めてから検出センサー１の中心とリブプレート１４の中心位置とが重なる（位置Ｃ）まで回転した角度がαである。
【００３７】
【数１】
2018185308.tif 000003
【００３８】
検出センサー１が引き続き移動して、位置Bに到達した場合、リブプレート１４は、検出センサー１の検出範囲に入り始め、出力信号Ｕoutの振幅が変化される。
【００３９】
検出センサー１は、位置がB→Ｃへ変化し、出力信号Ｕoutの振幅が徐々に増加し、高数値Ｕmaxに達した後、また徐々に減少し始める。検出センサー１の中心位置とリブプレート１４の中心位置とが重なる（即ち検出センサー１が位置Ｃに到達した）場合、出力信号Ｕoutの振幅は、最低数値Ｕ1に低減する。
【００４０】
【数２】
2018185308.tif 000004
【００４１】
【数３】
2018185308.tif 000005
【００４２】
【数４】
2018185308.tif 000006
【００４３】
検出センサー１が徐々に位置Ｃから離れ、出力信号Ｕoutは、この前と対称的な振幅-時間の変化過程を経る。振幅は、一定程度まで徐々に増加した後、また徐々に低減する。リブプレート１４が検出センサー１の検出範囲から離れた後、出力信号Ｕoutの振幅は、低数値Ｕ1に回復する。
【００４４】
【数５】
2018185308.tif 000007
【００４５】
上記走査プロセスにおいて、ｄxとｄとが接近する場合、検出効果が最もよい。ｄxがｄより大きい場合、出力信号Ｕoutの二つのピーク値の間の距離Ｔが増加して、図３に示す特性グラフが、リブプレート１４の中心の時点での信号変化が比較的緩やかであり、特性グラフのリブプレートの中心の時点を取得しにくく、又は取得された中心位置の時点が正確ではない。ｄxがｄより小さい場合、電圧信号Ｕoutの二つのピーク値Ｕmaxが比較的小さく、ピーク値からバレー値までの変化が比較的緩やかであるので、リブプレートの中心位置の位置決めが困難になる。ｄxがｄ/２より小さい場合、検知され出力された電圧信号Ｕoutの特性グラフは、中心の時点の付近で継続的な低数値が現れ、この場合、中心位置の時点が取得されにくい。
【００４６】
【数６】
2018185308.tif 000008
【００４７】
本発明により提供されるチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレートの位置の正面検出装置の作動プロセスは、以下のいくつかのステップを含む。
【００４８】
ステップ１において、走査機構７と検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレート１４との適切な垂直間隔、及び励起信号Ｉinの適切な周波数を決定する。
【００４９】
走査機構７は検出センサー１を駆動して円周走査運動させ、一回り運動した後、電圧信号Ｕoutの振幅に明らかな変化がない場合、Ｙ方向ガイドレール１０により走査機構７と検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレート１４との垂直間隔を減少させ、又は制御及び信号処理システム１１における励起ユニットにより励起信号Ｉinの周波数を低減させて、電圧信号Ｕoutの振幅に明らかな変化が現れる時、このときの走査機構７と検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレート１４との垂直間隔と、励起信号Ｉinの周波数とが変わらないように維持する。
【００５０】
ステップ２において、円周走査プロセスにおける各検出時点での検出センサー１の中心位置座標[Ｘｔ,Zｔ]及び対応する電圧信号Ｕoutを記録する。
【００５１】
走査機構７は検出センサー１を駆動して検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレート１４の上方領域を垂直に通過させ、出力信号Ｕoutは、以下のように変化する。即ち、リブプレート１４が検出センサー１の検出範囲に入り始めるとき、Ｕoutの振幅が初期の低数値Ｕ1から増大し始め、ある高数値に達した後、検出センサー１が徐々にリブプレート１４の中心位置に接近することにつれて、Ｕoutの振幅が、また徐々に減少し始める。検出センサー１の中心位置とリブプレート１４の中心位置とが重なる場合、Ｕoutの振幅は、最低数値Ｕ1に低減される。検出センサー１が引き続き移動して、出力信号Ｕoutは、この前と対称的な振幅-時間の変化過程を経る。Ｕoutの振幅は、また徐々に増加し始めて一定程度に達した後、再び徐々に低減し、検出センサー１が徐々にリブプレート１４の縁から離れた後、出力信号Ｕoutの振幅は、低数値に回復する。検出センサー１は、引き続き回動する。
【００５２】
制御及び情報処理システム１２は、円周走査プロセスにおける各検出時点での検出センサー１の中心位置座標[Ｘｔ,Zｔ]及び対応する出力信号Ｕoutを記録し、最小Ｕoutに対応する[Ｘmin，Zmin]が、検出しようとするチタンアルミニウム合金Ｔ型構造の背面リブプレート１４の中心位置座標である。
【００５３】
ステップ３において、Ｘ方向ガイドレール５によりリブプレートをトラッキングすると同時に、Ｚ方向ガイドレール６により溶接方向をトラッキングする。
【００５４】
リブプレート１４の中心の位置座標を制御信号として、ワンチップマイコンと、図示しない上記制御及び情報処理システム１１により制御される溶接機器とに伝送する。
【００５５】
ワンチップマイコンは、取得されたリブプレート１４の中心位置座標に基づいて、スライダ４を駆動してＸ方向ガイドレール５に沿って走査機構７とリブプレート１４との相対位置を調整させ、走査機構７が常にリブプレート１４の真上に位置するようにし、検出センサー１とリブプレート１４との相対位置が変わらないように維持する。それとともに、溶接機器が伝送されたリブプレート１４の中心座標に応じて移動すると同時に、ワンチップマイコンがＺ方向ガイドレール６を駆動して走査機構７を連れて溶接方向に沿って移動させ、移動中に、Ｚ方向に沿うリブプレートの各点の中心位置の情報が、順次に収集され記録されて、溶接機器の運動をガイドする。                                           
【図１】
2018185308.tif 000009
【図２】
2018185308.tif 000010
【図３】
2018185308.tif 000011