[發明專利]一種用于超聲測量接觸狀態的自適應調整方法

有效

• 申請號: 201710394862.0
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107247089B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 劉海波;崔學文;王永青;李亞鵬;張祥;廉盟;盛賢君;郭東明
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N29/22
• 分類號: G01N29/22
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

1.一種用于超聲測量接觸狀態的自適應調整方法，其特征是，調整方法采用了接觸感知系統，接觸感知系統由十字連軸節機構、應變采集子系統和超聲探頭構件組成；調整方法的具體步驟如下：

第一步 組裝接觸感知系統

先裝配十字連軸節機構(D)，短U型件(10)與長U型件(6)通過銷釘(9)連接，銷釘(9)所在軸線形成B軸；超聲探頭構件(8)通過左右兩個傳感器組件銷釘(7)與長U型件(6)連接，傳感器組件銷釘(7)所在軸線形成A軸；短U型件(10)通過四個機構螺栓(5)與接觸感知件(4)下端面連接，當超聲探頭構件(8)下表面b與待測材料表面接觸姿態不平行時，在超聲探頭構件(8)與待測面接觸力的作用下，長U型件(6)能夠繞短U型件(10)的軸線B軸轉動，同時，超聲探頭構件(8)也能夠繞長U型件(6)的軸線A軸轉動，對接觸姿態進行調整；

然后裝配應變采集子系統(E)，進行應變片布點：將四個應變片(3)分別安裝在接觸感知件(4)外表面的四處正交分布的簧片連接處a，以獲得較高的應變測量靈敏度；溫度補償片(11)安裝在接觸感知件(4)的下法蘭面b上，接觸感知件(4)的上端面通過四個轉接桿螺栓(2)與法蘭式主軸轉接桿(1)連接；接觸感知件(4)具有彈簧片式結構，具有縱向簧片f和橫向簧片d以及連接簧片e，且橫向簧片d與縱向簧片f方向正交設計，以保證整體剛度均勻，且每個簧片相互間有間隙；將機床PLC模塊(12)與應變采集模塊(13)相連，并將四個應變片(3)分別與應變采集模塊(13)相連接；

第二步 將接觸感知系統通過法蘭式主軸轉接桿(1)與刀柄相連，實現與數控機床集成，機床控制接觸感知系統實施測量趨模運動；

第三步 進行應變采集；

應變采集模塊(13)按照設定頻率采集接觸感知件(4)上應變片(3)的應變數據；通過機床PLC模塊(12)計算綜合應變ε，即為應變片(3)所有應變數據求和；按如下公式計算機床沿+Z軸方向位移增量Δd，

Δd＝0.618k(ε_aim-ε) (1)

其中，k為線性關聯系數，通過標定獲得；ε_aim為目標應變；

在測量趨模過程中，長U型件(6)和超聲探頭構件(8)將分別繞軸線B軸和軸線A軸轉動，自動完成超聲探頭構件(8)的測量姿態調整，使得超聲探頭組件下表面b與待測材料表面可靠接觸；若綜合應變ε滿足條件|ε-ε_aim|≤δ，其中δ為控制閾值，則停止測量趨模運動，觸發信號采集功能；然后，機床控制接觸狀態調整裝置實施測量離模運動，完成超聲測量。