環形鍛件自動超聲波c掃描檢測系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種環形鍛件自動超聲波C掃描檢測系統，該檢測系統包括機械掃查控制單元、自動控制機械掃查裝置、旋轉工作臺、給排水裝置、噴水耦合裝置、超聲檢測探頭、超聲探傷儀及其通訊單元、數據采集設備、C掃描無損測量單元；機械掃查控制單元提供給C掃描無損測量單元同步信號，并控制機械掃查裝置、旋轉工作臺運動，從而帶動安裝在噴水耦合裝置內的檢測探頭掃查，旋轉工作臺邊緣設有給排水裝置，以便水的實時供給排出，超聲探傷儀通過檢測探頭收發脈沖，并將檢測的回波信息通過數據采集設備傳入C掃描無損測量單元進行成像分析。本發明可解決結構復雜的環形鍛件超聲檢測問題，使成像更準確直觀。
【專利說明】環形鍛件自動超聲波C掃描檢測系統
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明屬于超聲波無損檢測領域，更具體的說是一種環形鍛件自動超聲波C掃描檢測系統。
【背景技術】
[0003]超聲無損檢測技術是在不損壞零件或原材料的前提下，通過超聲檢測探頭對被測對象，按照一定的路徑進行掃描，從而得到被測對象內部的回波信息，進而判定出缺陷及其尺寸等參數。超聲波檢測優點為速度快、成本低、檢測靈敏度高、對人體無害，且能實現工件內部缺陷的定位及定量。
[0004]傳統的超聲檢測采用手工操作、記錄、標示，此類方法的缺點是存在檢測盲區、局部因檢測不能顯示底波，易造成缺陷漏檢、不能實現鍛件100%超聲波檢測，同時檢測工作量大、檢測結果不直觀、存在人為因素干擾、誤差較大等。
[0005]為了克服這些缺點，研究者將自動超聲波C掃描檢測技術應用到超聲波檢測系統當中，通過二維掃描架帶動超聲探傷儀控制的探頭掃描檢測面，獲得與聲束傳播方向垂直的斷面回波信息調制成像，使缺陷的位置和尺寸能夠直觀地顯示出來，從而對缺陷進行定性和定量分析，如測控技術2010年第七期公開的復合材料超聲C掃描檢測裝備運動控制系統，運用基于PC架構的控制器及其運動控制軟件，對導彈艙體結構復合材料進行檢測，但是這類系統主要是針對薄板類碳纖維復合材料進行二維方形掃描，對大厚度含有臺階、端框類的環形鍛件，尤其是航天領域導彈彈體結構端框類、突防艙、過渡段等大型環形鍛件的自動化超聲檢測不適用。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種環形鍛件自動超聲波C掃描檢測系統，以解決環形鍛件厚度大、曲面復雜的技術問題，達到缺陷及其尺寸等參數直觀顯示的目的。
[0007]實現本發明目的的技術解決方案為:一種環形鍛件自動超聲波C掃描檢測系統，包括機械掃查控制單元、自動控制機械掃查裝置、旋轉工作臺、給排水裝置、噴水耦合裝置、超聲檢測探頭、超聲探傷儀及其通訊單元、數據采集設備、C掃描無損測量單元；其中，自動控制機械掃查裝置包括探頭旋轉裝置、電動水平位移臺、電動垂直位移臺、機械回轉機構。旋轉工作臺的臺面上安裝有多個位置可調的環形鍛件支撐固定裝置，用于放置被測工件，旋轉工作臺通過轉臺傳動機構與伺服電機嚙合，其轉速由機械掃查控制單元控制，其邊緣設有給排水裝置；帶檢測探頭的噴水耦合裝置固定于探頭旋轉裝置上，由給排水裝置供給和排出水介質，噴水耦合裝置一側置有位移傳感器，用于監測水程距離，探頭旋轉裝置固定于豎直連接桿的下端，其轉動通過第一電機進行控制，豎直連接桿的上端安裝在電動水平位移臺上，由第二電機驅動豎直連接桿沿著電動水平位移臺臺面水平運動；電動水平位移臺通過連接板垂直安裝于電動垂直位移臺上，由第三電機驅動電動水平位移臺沿著電動垂直位移臺臺面運動；電動垂直位移臺的底端與機械回轉機構連接，機械回轉機構設置在旋轉工作臺的一側；機械掃查控制單元與自動控制機械掃查裝置、旋轉工作臺連接，用于實現對電機轉速與轉角的控制，進而實現對探頭旋轉裝置、電動水平位移臺、電動垂直位移臺、機械回轉機構、旋轉工作臺的運動控制；通訊單元與超聲探傷儀相連，用于接收和設置超聲探傷參數，數據采集設備輸入端與超聲探傷儀信號輸出接口連接，輸出端與C掃描無損測量單元連接，用于將檢測到的超聲回波信息輸入C掃描無損測量單元進行成像分析。
[0008]本發明與現有技術相比，其顯著優點:(1)本發明采用旋轉工作臺對環形鍛件進行掃查，減少了工件以外部分的無效掃查，提高環形鍛件的檢測效率，特別適用于航天領域導彈彈體結構端框類、突防艙、過渡段等大型環形鍛件的檢測；(2)本發明位于旋轉工作臺上可調的支撐固定裝置，降低了環形鍛件在檢測時的對中難度，降低了后續圖像處理的復雜度；(3)本發明采用機械掃查裝置與旋轉工作臺協調運動的方式，可解決復雜工件的檢測面中存在的曲面、臺階問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明實例中環形鍛件自動超聲波C掃描檢測系統的示意圖。
[0010]圖2是本發明實例中環形鍛件自動超聲波C掃描檢測系統掃查結構圖。
[0011]圖3是本發明實例中噴水耦合裝置結構圖，其中(a)是本發明實例中圖3的出水端結構，(b)是本發明實例中圖3的進水端結構。
[0012]圖4是本發明實例中支撐固定裝置結構圖，其中(a)是本發明實例中圖4的主視圖，(b)是本發明實例中圖4的左視圖，(c)是本發明實例中圖4的俯視圖。
[0013]圖5是本發明實例中端面檢測掃查軌跡。
[0014]圖6是本發明實例中調制后的C掃描圖像。
[0015]圖7是本發明實例中圖像分析的結果，其中(a)是本發明實例中圖7選定缺陷的原始圖，(b)是本發明實例中圖7選定缺陷結果示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
[0017]如圖1、圖2所示，環形鍛件自動超聲波C掃描檢測系統包括機械掃查控制單元、自動控制機械掃查裝置、旋轉工作臺9、給排水裝置10、噴水耦合裝置6、超聲檢測探頭、超聲探傷儀及其通訊單元、數據采集設備、C掃描無損測量單元。其中，自動控制機械掃查裝置包括探頭旋轉裝置7、電動水平位移臺3、電動垂直位移臺2、機械回轉機構12。旋轉工作臺9的臺面上安裝有多個位置可調的環形鍛件支撐固定裝置13，用于放置被測工件5，旋轉工作臺9通過轉臺傳動機構與松下MHME104G1U型伺服電機嚙合，其轉速由機械掃查控制單元控制，其邊緣設有給排水裝置10 ;帶檢測探頭的噴水耦合裝置6固定于探頭旋轉裝置7上，由給排水裝置10供給和排出水介質，噴水耦合裝置一側置有貝特威FT50kla位移傳感器，用于監測水程距離，探頭旋轉裝置7固定于豎直連接桿14的下端，其轉動通過第一電機8進行控制，第一電機8可安裝在探頭旋轉裝置7上，豎直連接桿14的上端安裝在電動水平位移臺3上，由第二電機4驅動豎直連接桿14沿著電動水平位移臺3臺面水平運動，第二電機4可安裝在電動水平位移臺3的一端；電動水平位移臺3通過連接板垂直安裝于電動垂直位移臺2上，由第三電機I驅動電動水平位移臺3沿著電動垂直位移臺2臺面運動，第三電機I可安裝在電動垂直位移臺2的上端；電動垂直位移臺2的底端與機械回轉機構12連接，機械回轉機構12設置在靠近旋轉工作臺9的一側；電動垂直位移臺2的底端與旋轉工作臺9的臺面位于同一平面。
[0018]機械掃查控制單元與自動控制機械掃查裝置、旋轉工作臺9連接，用于實現對電機轉速與轉角的控制，進而實現對探頭旋轉裝置7、電動水平位移臺3、電動垂直位移臺2、機械回轉機構12、旋轉工作臺9的運動控制；通訊單元與超聲探傷儀相連，用于接收和設置超聲探傷參數，數據采集設備輸入端與超聲探傷儀信號輸出接口連接，輸出端與C掃描無損測量單元連接，用于將檢測到的超聲回波信息輸入C掃描無損測量單元進行成像分析。
[0019]具體實施方例中，電動水平位移臺3與電動垂直位移臺2采用北京光正GZ120DY(500-1000)J位移臺，探頭旋轉裝置7采用北京光正儀器的GZ102DX100J旋轉臺，噴水耦合裝置6結構由圖3中所示的結構構成。超聲探傷儀型號為奧林巴斯EP0CH1000，數據采集設備為N1-DAQ6016型數據采集卡。給排水裝置10由水泵、T型槽、貯水槽構成，貯水槽設置在旋轉工作臺臺面四周偏下位置，水泵設置在貯水槽底部，T型槽放射布置在旋轉工作臺
9臺面，檢測時，給排水裝置10利用水泵將貯水槽中的水引入噴水耦合裝置6，水介質耦合后，利用工作臺轉動時的離心力，將水由T型槽引入貯水槽。旋轉工作臺9上的環形鍛件支撐固定裝置13是高度相等的立方體，實例中采用支撐固定裝置結構如圖4所示。
[0020]本發明結合環形鍛件端面檢測過程對檢測系統工作過程進行說明:
1、首先需根據環形鍛件5材料、厚度、尺寸等特征調整EP0CH1000超聲探傷儀以及支撐固定裝置13所處旋轉工作臺9的位置，然后將環形鍛件5置于支撐固定裝置13之上。
[0021]2、由機械掃查控制單元控制自動控制機械掃描裝置、旋轉工作臺9的運動，使置于噴水耦合裝置6內的超聲檢測探頭移動到檢測端面上。
[0022]3、機械掃查控制單元發出信號，由給排水裝置10向噴水耦合裝置6供水，以便超聲檢測探頭與環形鍛件5的耦合，接著繼續由機械掃查控制單元調整水程距離，為保證環形鍛件5及噴水耦合裝置6的安全性，本系統設置為40_，系統通過機械掃查控制單元控制機械掃查裝置與旋轉工作臺9來調整檢測探頭位姿。
[0023]4、由機械掃查控制單元發出同步信號，使探傷儀通訊單元、C掃描無損測量單元對掃查速度、掃查步進、運動模式、探傷頻率、聲程范圍等參數進行設置，并確定環形鍛件5的掃查范圍，見圖5，圖5中，A、B點為所確定的環形鍛件5端面的掃查范圍，端面路徑線條間距為所設定的掃查步進。
[0024]5、自動控制機械掃查裝置及旋轉工作臺9按照所設定的路徑掃查，超聲探頭檢測到的回波信號經由超聲探傷儀、數據采集卡傳輸至C掃描無損測量單元進行圖像調制、顯不、分析與處理，見圖6及圖7。
【權利要求】
1.一種環形鍛件自動超聲波C掃描檢測系統，其特征在于:包括機械掃查控制單元、自動控制機械掃查裝置、旋轉工作臺[9]、給排水裝置[10]、噴水耦合裝置[6]、超聲檢測探頭、超聲探傷儀及其通訊單元、數據采集設備和C掃描無損測量單元；其中，自動控制機械掃查裝置包括探頭旋轉裝置[7]、電動水平位移臺[3]、電動垂直位移臺[2]和機械回轉機構[12]； 旋轉工作臺[9]的臺面上安裝有位置可調的環形鍛件支撐固定裝置[13]，旋轉工作臺[9]的邊緣設有給排水裝置[10]，其轉速由機械掃查控制單元控制； 旋轉工作臺[9]的一側放置機械回轉機構[12]，電動垂直位移臺[2]安裝在機械回轉機構[12]上，電動水平位移臺[3]通過連接板垂直安裝于電動垂直位移臺[2]上，由第三電機[I]驅動電動水平位移臺[3]沿著電動垂直位移臺[2]臺面運動；豎直連接桿[14]的上端安裝在電動水平位移臺[3]上，由第二電機[4]驅動豎直連接桿[14]沿著電動水平位移臺[3]臺面水平運動；探頭旋轉裝置[7]固定于豎直連接桿[14]的下端，其轉動通過第一電機[8]進行控制； 帶超聲檢測探頭的噴水耦合裝置[6]固定于探頭旋轉裝置[7]上，由給排水裝置[10]供給和排出水介質，噴水耦合裝置[6] —側設置有位移傳感器； 機械掃查控制單元分別與自動控制機械掃查裝置、旋轉工作臺[9]連接，用于實現對電機轉速與轉角的控制，進而實現對探頭旋轉裝置[7]、電動水平位移臺[3]、電動垂直位移臺[2]、機械回轉機構[12]、旋轉工作臺[9]的運動控制； 通訊單元與超聲探傷儀相連，用于接收和設置超聲探傷參數，超聲探傷儀信號輸出接口與數據采集設備輸入端連接，數據采集設備輸出端與C掃描無損測量單元連接，用于將檢測到的超聲回波信息輸入C掃描無損測量單元進行成像分析。
2.根據權利要求1所述的環形鍛件自動超聲波C掃描檢測系統，其特征在于:所述環形鍛件支撐固定裝置[13]的個數大于I個。
3.根據權利要求1所述的環形鍛件自動超聲波C掃描檢測系統，其特征在于:所述環形鍛件支撐固定裝置][13]為高度相等的立方體。
【文檔編號】G01N29/04GK104076089SQ201410305302
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月27日 優先權日:2014年6月27日
【發明者】許有昌, 卜雄洙, 宛靜, 耿永健, 張振, 王新征, 嚴曙, 孟哲 申請人:南京晨光集團有限責任公司