[發(fā)明專利]平面焊接件的定位超聲檢測裝置及方法

有效

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• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106841394B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設計）人: 徐國成;董娟;王亭;谷曉鵬
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/04;G01N29/22;G01N1/28;G01N1/34
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司22100
• 代理人: 王怡敏

技術領域

本發(fā)明涉及超聲檢測領域，特別涉及一種基于串聯(lián)機械臂的平面焊接件的定位超聲檢測裝置及方法。適用于大尺寸平面焊接件的檢測。

背景技術

定量超聲波檢測，常采用機械機構驅(qū)動超聲波探頭，通過控制機械機構的運動，使超聲波探頭達到特定位置，并在特定區(qū)域內(nèi)進行掃查。在每一個掃查點，由機械機構反饋位置信息，由超聲波探頭反饋工件內(nèi)部狀態(tài)，再通過計算機擬合，即可獲得工件內(nèi)部所有掃查點的缺陷信息。工件的二維表面常采用X-Y雙向電機驅(qū)動機械機構并帶動超聲探頭在工件表面進行掃查。隨著工件尺寸的增加，機械機構的尺寸、復雜程度和加工難度也隨之增加，其成本也更加昂貴，同時精度保證更加困難，亟待改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種平面焊接件的定位超聲檢測裝置及方法，適用于大尺寸平面焊接件的檢測，解決了現(xiàn)有技術存在的超聲掃查機構復雜，占地面積大的問題，實現(xiàn)大尺寸焊件的定量超聲檢測，同時對工件內(nèi)部缺陷進行高精度在線定量掃查，并通過計算機擬合形成數(shù)值和圖像。

本發(fā)明的上述目的通過以下技術方案實現(xiàn)：

平面焊接件的定位超聲檢測裝置，包括工業(yè)計算機1、超聲探頭7、超聲波檢測模塊3、串聯(lián)機械臂4、角度傳感器和數(shù)據(jù)采集卡6。超聲探頭7通過探頭連接線與超聲波檢測模塊3連接，超聲波檢測模塊3由超聲波脈沖發(fā)射電路、超聲波接收電路和A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路構成，通過PCI 總線與工業(yè)計算機1連接，串聯(lián)機械臂4是由連桿串聯(lián)組成的機械臂結構，可使超聲探頭7實現(xiàn)在串聯(lián)機械臂所能達到的平面范圍內(nèi)進行檢測；位于串聯(lián)機械臂4上的角度傳感器A501、角度傳感器B502將各連桿的角度變化轉(zhuǎn)換為電信號反饋到數(shù)據(jù)采集卡6，并通過USB連接線輸入工業(yè)計算機1。

所述的串聯(lián)機械臂4是：底座401為固定串聯(lián)機械臂4的基座，連桿A402與底座401相連，連桿B403與連桿A402相連；在連桿A402和連桿B403上分別螺接角度傳感器A501和角度傳感器B502，以測量連桿A402和連桿B403的旋轉(zhuǎn)角度；為保證旋轉(zhuǎn)順暢，在連桿A402與底座401連接處安裝大軸承A404，在連桿B403與連桿A402連接處安裝大軸承B405；銷A406通過頂絲與底座401固定在一起，在角度傳感器A501與銷A406之間設置聯(lián)軸器A408并通過頂絲固定在一起；為保證旋轉(zhuǎn)順暢，在聯(lián)軸器A408與連桿A402之間安裝小軸承A407；銷B409通過頂絲與連桿B403固定在一起，在角度傳感器B502與銷B409之間設置聯(lián)軸器B并通過頂絲固定在一起，在聯(lián)軸器B410與連桿A402之間安裝小軸承B411；超聲探頭連接線2和超聲探頭7固定在連桿B403上，隨連桿B403的位置和姿態(tài)變化，超聲探頭7可到達掃查范圍內(nèi)平面任意位置進行檢測。

所述的工業(yè)計算機1為強固型便攜機，作為人機交互界面協(xié)調(diào)控制超聲波檢測模塊3及數(shù)據(jù)采集卡6，完成超聲探頭7位置信息和檢測數(shù)據(jù)信息的分析處理和結果的輸出；所述人機交互界面主要由參數(shù)設置區(qū)、A 掃描信號區(qū)、C 掃描成像區(qū)和計算結果顯示區(qū)等構成。

所述的超聲探頭7為單點式超聲探頭，超聲頻率根據(jù)焊接件的材料及板厚進行選擇，超聲探頭7通過探頭連接線與超聲波檢測模塊3連接，實現(xiàn)在非水浸的情況下對平面焊接件進行掃描檢測。

所述的超聲波檢測模塊3由集成設計在一塊PCI 總線主板上的超聲波脈沖發(fā)射電路、超聲波接收電路和A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路構成，通過PCI 總線與工業(yè)計算機1連接，其作用是發(fā)射和采集超聲波脈沖，將回波脈沖的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并傳入工業(yè)計算機。

所述的角度傳感器A501、角度傳感器B502采用高精度增量式角度傳感器，內(nèi)置光碼盤，角度傳感器每旋轉(zhuǎn)一個角度，輸出一次脈沖值。角度傳感器可以將各連桿的角度變化轉(zhuǎn)換為電信號反饋到數(shù)據(jù)采集卡；并通過USB連接線輸入計算機。

所述的數(shù)據(jù)采集卡6為USB多通道數(shù)據(jù)采集卡，輸入端通過數(shù)據(jù)線與角度傳感器A501、角度傳感器B502相連，每個通道連接一個角度傳感器；輸出端通過USB連接線與工業(yè)計算機1相連，其作用在于讀取各個角度傳感器的脈沖數(shù)，并反饋至工業(yè)計算機。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種平面焊接件的定位超聲檢測方法，包括如下步驟：

步驟1、工件表面處理：在超聲波掃查之前，需要對工件表面進行除塵、除油、涂抹耦合劑處理，減少工件表面雜質(zhì)對超聲信號的干擾；

步驟2、工件表面掃查，采集工件內(nèi)部的超聲信號，同時識別缺陷信息；