[發明專利]一種雙機械手超聲透射檢測裝置

在審

• 申請號: 201210230995.1
• 申請日: 2012-07-04
• 公開（公告）號: CN102721746A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 徐春廣;趙新玉;王洪博;肖定國;郝娟;盧宗興;張嵐
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/265
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明涉及一種大型曲面復合材料缺陷的雙機械手超聲透射檢測裝置，屬于無損檢測領域。

二、背景技術

復合材料具有重量輕、強度高、隔熱性能好等諸多優點，被廣泛應用于航空航天、汽車、海洋、化工等領域。復合材料在制造和使用過程中，不可避免的存在或出現裂紋、孔洞、分層等缺陷，這將對復合材料工件質量產生直接影響。超聲波檢測由于具有傳播能量大、穿透力強、設備成本低廉、結構輕便等優點，在復合材料缺陷檢測方面得到廣泛應用；超聲透射檢測是一種常用的復合材料缺陷檢測方法，在穿透性和檢測敏感性方面有顯著優勢，適合檢測衰減較嚴重和厚度較大的曲面復合材料。

在復合材料工件形狀檢測方面，針對簡單形廓工件（如平面、回轉體等）的超聲自動檢測比較容易實現，在相關文獻中有過介紹，一般是通過最多五軸掃查架來完成。對于復雜曲面形廓工件的自動檢測實現起來比較困難，浙江大學周曉軍等曾開發出了多軸曲面工件自動檢測系統，但其檢測系統是建立在原有五軸掃查系統的基礎上，由于受到掃查架大小的限制，不適合檢測大型復雜曲面工件，采用的是伺服電機來驅動多軸，在檢測速度、精度上存在一定的局限性。本文介紹的雙機械手曲面超聲透射檢測系統，采用的是兩個具有六自由度的高端機械手，在檢測速度和精度上相比原有五軸超聲掃查系統有很大提高，同時不受掃查架大小的限制，通過選擇不同手臂長度的機械手即可實現大型曲面工件的檢測。

三、發明內容

本發明的目的是利用雙機械手檢測系統對曲面復合材料工件進行自動化無損探傷，解決原有五軸超聲掃查系統難以檢測大型曲面工件的問題，同時提高缺陷檢測的精度、靈敏度和檢測效率。

本發明為實現上述目的采用的技術方案為：

一種雙機械手超聲透射檢測系統，包括機械結構系統、硬件系統和軟件系統，如附圖1所示。所述機械結構系統是整個測量系統的基礎，包括高端機械手、底座、工件運動導軌、水循環單元、工件支架；所述硬件系統為檢測系統中用到的所有電子硬件設備，包括工控機、超聲換能器、脈沖發射/接收卡、高速數據采集卡、電控柜等；所述軟件系統包括系統管理、超聲收發及信號采集、形廓跟蹤、運動控制、信號處理、圖像顯示和參數設置模塊。

所述高端機械手具有移動速度快、精度高、靈活性好等諸多優點，對其進行實時精確控制是雙機械手檢測控制系統所要完成的主要任務，所述高端機械手的頂端安裝有噴水耦合探頭。為了實現機械手實時控制和較高的控制精度，所述檢測系統采用上位機和下位機聯合控制的系統結構形式，所述上位機為一臺高性能工控機，主要負責所述機械手的路徑規劃、任務分配、系統監視等任務，所述下位機采用的是高端機械手運動控制器，所述控制器使用了當前最新的PC控制和光纖通訊、數字和現場總線控制技術，DSI實現機器人系統絕對編碼系統，主要負責伺服控制和位置傳感器的信號采集等。

所述底座用來連接和支承各主要部件（包括雙機械手、工件支架、工件運動導軌等），其形狀為矩形凹槽狀，即四周圍有高出底面5至10厘米的鋼板，用于儲存噴水探頭在檢測時灑落的水。所述工件運動導軌的兩端應與底座固定在一起，同時嵌在底座內，且具有防水功能。所述工件支架安裝在所述工件運動導軌上，來帶動被檢工件的移動。在噴水檢測過程中，所述水循環單元的壓力泵將底座內的耦合液水通過固定在所述機械手上的塑料水管輸送到前端的噴水探頭，用于提供壓力和流量穩定、不含有氣泡以及流動狀態接近層流的耦合水柱，其中穩壓、穩流和除氣可在前端系統完全實現，而控制耦合水柱的流動狀態則需要對噴嘴進行水力學設計。

四、附圖說明

圖1為雙機械手超聲透射檢測裝置結構框圖；

圖2為曲面復合材料雙機械手檢測示意圖。

五、具體實施方式

下面對本發明的具體實施方式進行詳細說明：參見圖2曲面復合材料雙機械手檢測示意圖，圖中1為所述高端機械手，2為噴水耦合探頭，3為被檢測復合材料工件。