[發(fā)明專利]一種環(huán)件自動化多頻陣列超聲無損檢測裝置及方法

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• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107817296A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪小凱;王彬;華林;錢東升;何溪明;張勇
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 唐萬榮,王淳景

1.一種環(huán)件自動化多頻陣列超聲無損檢測裝置，其特征在于，包括裝有耦合劑的收集槽、設(shè)置在所述收集槽內(nèi)的回轉(zhuǎn)檢測平臺、驅(qū)動所述回轉(zhuǎn)檢測平臺繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)的R軸伺服電機(jī)、軸向線性模組、驅(qū)動所述軸向線性模組沿回轉(zhuǎn)檢測平臺軸向移動的軸向伺服電機(jī)、安裝在所述軸向線性模組上的外圓面多頻探頭陣列、徑向線性模組、驅(qū)動所述徑向線性模組沿回轉(zhuǎn)檢測平臺徑向移動的徑向伺服電機(jī)、安裝在所述徑向線性模組上的端面多頻探頭陣列、與所述外圓面多頻探頭陣列和端面多頻探頭陣列連接的多通道超聲檢測儀、與所述多通道超聲檢測儀連接的工控機(jī)以及與所述工控機(jī)連接的控制柜；所述控制柜分別與R軸伺服電機(jī)、軸向伺服電機(jī)和徑向伺服電機(jī)連接，所述外圓面多頻探頭陣列包括多列頻率不同的探頭，用于檢測環(huán)件徑向不同深度的缺陷，所述端面多頻探頭陣列包括多列頻率不同的探頭，用于檢測環(huán)件軸向不同深度的缺陷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)件自動化多頻陣列超聲無損檢測裝置，其特征在于，所述軸向線性模組上安裝有外圓面探頭夾具，用于調(diào)整外圓面多頻探頭陣列的角度使其晶片平面與環(huán)件外圓面平行，且沿環(huán)件軸向設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)件自動化多頻陣列超聲無損檢測裝置，其特征在于，所述徑向線性模組上安裝有端面探頭夾具，用于調(diào)整端面多頻探頭陣列的角度使其晶片平面與環(huán)件端面平行，且沿環(huán)件徑向設(shè)置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)件自動化多頻陣列超聲無損檢測裝置，其特征在于，所述外圓面多頻探頭陣列中各不同頻率探頭的檢測范圍連續(xù)，且最大檢測深度與環(huán)件的厚度一致；所述端面多頻探頭陣列中各不同頻率探頭的檢測范圍連續(xù)，且最大檢測深度與環(huán)件的高度一致。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)件自動化多頻陣列超聲無損檢測裝置，其特征在于，所述外圓面多頻探頭陣列和端面多頻探頭陣列均包括一列高頻探頭和一列低頻探頭，所述高頻探頭的頻率為5MHz～10MHz，所述低頻探頭的頻率為2MHz～3MHz。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)件自動化多頻陣列超聲無損檢測裝置，其特征在于，該裝置還包括噪聲濾波器，所述噪聲濾波器設(shè)置在控制柜與所有伺服電機(jī)之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)件自動化多頻陣列超聲無損檢測裝置，其特征在于，該裝置還包括該裝置還包括x軸線性模組、y軸線性模組、z軸線性模組、x軸伺服電機(jī)和y軸伺服電機(jī)，所述軸向線性模組和徑向線性模組均安裝在z軸線性模組上，所述x軸伺服電機(jī)和y軸伺服電機(jī)分別與控制柜連接，所述x軸伺服電機(jī)用于驅(qū)動y軸線性模組在x軸線性模組上做橫向移動，所述y軸伺服電機(jī)用于驅(qū)動z軸線性模組在y軸線性模組上做縱向移動，所述橫向和縱向相互垂直且構(gòu)成的平面與回轉(zhuǎn)檢測平臺的軸線垂直。

8.一種基于權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述環(huán)件自動化多頻陣列超聲無損檢測裝置的環(huán)件自動化多頻陣列超聲無損檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將環(huán)件同軸向固定設(shè)置在回轉(zhuǎn)檢測平臺上，外圓面多頻探頭陣列和端面多頻探頭陣列的初始位置均位于環(huán)件外圓面上方邊緣，外圓面多頻探頭陣列的晶片平面與環(huán)件外圓面平行且沿環(huán)件軸向設(shè)置，其與環(huán)件外圓面之間設(shè)有一定提離距離，端面多頻探頭陣列的晶片平面與環(huán)件端面平行且沿環(huán)件徑向設(shè)置，其與環(huán)件端面之間設(shè)有一定提離距離，向收集槽內(nèi)注入耦合劑直至液面淹沒所有探頭；

S2、啟動多通道超聲檢測儀，所有探頭開始檢測，R軸伺服電機(jī)驅(qū)動回轉(zhuǎn)檢測平臺勻速轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動環(huán)件繞其自身軸線勻速旋轉(zhuǎn)，環(huán)件轉(zhuǎn)動一周回到初始點(diǎn)的同時(shí)所有探頭完成對環(huán)件一圈的檢測，在檢測過程中，所有探頭將檢測到的超聲波信號發(fā)送給多通道超聲檢測儀，多通道超聲檢測儀把接收到的超聲波信號轉(zhuǎn)換為超聲掃波形圖并傳輸給工控機(jī)進(jìn)行處理；

S3、通過徑向伺服電機(jī)驅(qū)動徑向線性模組帶動端面多頻探頭陣列沿回轉(zhuǎn)檢測平臺徑向移動距離Δy，移動方向指向環(huán)件內(nèi)孔，Δy＝(1-S)·m·d，m為端面多頻探頭陣列每列中探頭的數(shù)量，S為探頭的重復(fù)覆蓋率，d為探頭的晶片直徑，同時(shí)通過軸向伺服電機(jī)驅(qū)動軸向線性模組帶動外圓面多頻探頭陣列沿回轉(zhuǎn)檢測平臺軸向移動距離Δz，移動方向指向環(huán)件底部，Δz＝(1-S)·n·d，n為外圓面多頻探頭陣列每列中探頭的數(shù)量，重復(fù)步驟S2，直到端面多頻探頭陣列移動到環(huán)件內(nèi)孔邊緣且外圓面多頻探頭陣列移動到環(huán)件底部為止，即完成環(huán)件的超聲信號采集和記錄。