[發(fā)明專利]一種多通道微腔壁涂層渦流測厚傳感器及自動化檢測方法

在審

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• 申請日: 2022-08-17
• 公開（公告）號: CN115307532A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋凱;段金堯;王榮彪;謝文宇;沈闖;崔西明
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌航空大學(xué)
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06
• 代理公司: 北京博海嘉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 16007
• 代理人: 郝彥東

1.一種多通道微腔壁涂層渦流測厚傳感器及自動化檢測方法，其特征在于，包括多通道渦流涂層厚度測量傳感器部分、橫梁微腔內(nèi)壁自動化爬行檢測部分和智能數(shù)據(jù)分析上位機(jī)軟件部分，所述多通道渦流涂層厚度測量傳感器包括“跑道式”檢測線圈、矩形磁芯、異形伸縮保護(hù)套筒、壓簧、彈力伸縮橋臂和分時復(fù)用模塊。所述橫梁微腔內(nèi)壁自動化爬行檢測部分包括程控電機(jī)、齒輪組、縱向直齒條導(dǎo)軌、萬向里程輪、距離探針和編碼器。所述智能數(shù)據(jù)分析上位機(jī)軟件部分包括幅值-厚度反演算法模塊、多通道數(shù)據(jù)采集顯示模塊、程控電機(jī)控制模塊、行進(jìn)記錄與控制模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道微腔壁涂層渦流測厚傳感器及自動化檢測方法，其特征在于，規(guī)定沿橫梁微腔長度方向為x軸方向，沿橫梁微腔寬度方向為y軸方向，沿橫梁微腔高度方向為z軸方向建立空間直角坐標(biāo)系。所述“跑道式”檢測線圈為自發(fā)-自感式線圈，數(shù)量為四個，兩兩布置于傳感器上下表面用于拾取微腔z軸方向上下表面涂層厚度信號；所述異形伸縮保護(hù)套筒用于支撐保護(hù)檢測線圈，并實現(xiàn)異形結(jié)構(gòu)的伸縮彈壓。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道微腔壁涂層渦流測厚傳感器及自動化檢測方法，其特征在于，所述壓簧鉚接于傳感器內(nèi)腔，可進(jìn)行z軸方向的雙向彈壓，推動上述異形伸縮保護(hù)套筒沿z軸向下/向上運動，直至到達(dá)指定位置與待測面接觸進(jìn)行涂層厚度測量；所述彈力伸縮橋臂用于連接微腔內(nèi)壁兩端渦流測厚傳感器，可沿y軸方向自由伸縮；所述分時復(fù)用模塊控制多通道檢測線圈的分時工作，對待測區(qū)域上下表面涂層進(jìn)行實時測量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道微腔壁涂層渦流測厚傳感器及自動化檢測方法，其特征在于，所述程控電機(jī)，沿微腔y軸方向內(nèi)置于橫梁微腔中間多通道探頭橋接段，通過程序控制信號可控制電機(jī)輸出軸旋轉(zhuǎn)特定角度，輸出軸連接齒輪傳動桿控制傳感器內(nèi)部所述齒輪組的工作；上述齒輪組工作沿縱向直齒條導(dǎo)軌向上攀升或向下移動，控制主體傳感器沿z軸方向上下偏移，實現(xiàn)橫梁微腔內(nèi)壁狹窄區(qū)域上下表面的自動測量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道微腔壁涂層渦流測厚傳感器及自動化檢測方法，其特征在于，所述萬向里程輪置于傳感器殼體外部，分布于傳感器整體y軸方向的兩端，作為行進(jìn)工具與定位工裝，避免區(qū)域邊緣效應(yīng)對測量結(jié)果的影響，里程輪連接內(nèi)置齒輪組與編碼器，可實現(xiàn)上下左右四個方向的位置移動與記錄。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道微腔壁涂層渦流測厚傳感器及自動化檢測方法，其特征在于，所述距離探針置于傳感器上下表面底部，距離探針側(cè)壁粘貼四個電阻應(yīng)變片，形成全橋應(yīng)變電路，電阻應(yīng)變片連接所述多通道數(shù)據(jù)采集顯示模塊，通過數(shù)據(jù)值的讀取反演出傳感器與待測面的距離。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道橫梁微腔內(nèi)壁涂層自動化檢測方法，其特征在于，包含以下步驟：

S1：按壓所述彈力伸縮橋臂，將上述渦流測厚探頭置于橫梁微腔內(nèi)部，保持雙端萬向里程輪與橫梁微腔側(cè)壁接觸，記錄此時編碼器位置作為初始位置狀態(tài)L₀。

S2：通過調(diào)節(jié)所述程控電機(jī)，微調(diào)渦流測厚傳感器使其移動到微腔中間位置，所述程控電機(jī)控制模塊調(diào)節(jié)程控電機(jī)控制齒輪組沿所述縱向直齒條導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動，渦流測厚傳感器主體向上運動，直至接觸待測區(qū)域表面，記錄此時里程輪位置狀態(tài)L₁，雙端“跑道式”檢測線圈拾取穩(wěn)定電壓值信號A_i和A_j。

S3：所述距離探針壓入渦流傳感器內(nèi)部，此時電阻應(yīng)變片數(shù)值為R，通過電阻應(yīng)變片值的改變，判斷傳感器是否與待測面接觸，另一方面R值的大小也反映了待測面的平整度。

S4：程控電機(jī)控制模塊調(diào)節(jié)程控電機(jī)控制齒輪組沿所述縱向直齒條導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動，渦流測厚傳感器主體向下運動，直至接觸待測區(qū)域表面，記錄此時里程輪位置狀態(tài)L₂，雙端“跑道式”檢測線圈拾取穩(wěn)定電壓值信號A_i+1和A_j+1。

S5：重復(fù)步驟S3。

S6：所述渦流測厚傳感器拾取電壓信號A_i、A_i+1和A_j、A_j+1通過所述幅值-厚度反演算法模塊轉(zhuǎn)化為涂層厚度值H_i、H_i+1和H_j、H_j+1，并送入上位機(jī)軟件存儲和顯示。

S7：所述多通道數(shù)據(jù)采集顯示模塊分為W₁、W₂、W₃、W₄、W₅、W₆六通道顯示區(qū)域，上述值通過所述分時復(fù)用模塊分別存入六通道顯示區(qū)域，每個通道與測量數(shù)值對應(yīng)關(guān)系如下：

H_i-W₁

H_i+1-W₂

H_j-W₃

H_j+1-W₄

L_i-W₅

R-W₆

S8：所述行進(jìn)記錄與控制模塊記錄編碼器位置信息，規(guī)定線圈在x軸方向長度為C，L₀、L₁、L₂為傳感器在z軸方向的三個狀態(tài)點，內(nèi)置齒輪組與編碼器連接里程輪沿x軸方向每次向前行進(jìn)C距離，z軸方向交替行進(jìn)至L₁、L₂狀態(tài)點，即可實現(xiàn)橫梁微腔內(nèi)壁雙端上下表面的全自動化測量。