一種6自由度超聲波檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種6自由度超聲波檢測裝置，包括基座、X軌道、Y軌道、探頭組件、探頭組件安裝座及轉(zhuǎn)臺，X軌道橫向設(shè)于基座的頂部，Y軌道垂直布置于X軌道上方并能沿X軌道的長度方向移動，探頭組件安裝座豎直布置于Y軌道上并能沿Y軌道的長度方向移動，探頭組件安裝座下部設(shè)置有能上下移動的Z軸，探頭組件能轉(zhuǎn)動的設(shè)于Z軸的下端，轉(zhuǎn)臺能轉(zhuǎn)動的設(shè)于基座下部并與探頭組件相對布置。本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)對曲面異構(gòu)件進(jìn)行無損檢測及曲面自動跟蹤路徑設(shè)計(jì)，檢測時，被檢測件在轉(zhuǎn)臺上旋轉(zhuǎn)，探頭位置可根據(jù)需要通過X軌道、Y軌道、探頭組件安裝座、Z軸之間的配合關(guān)系及探頭組件自身的轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使探頭沿被檢測件內(nèi)表面母線作曲線運(yùn)動。
【專利說明】
一種6自由度超聲波檢測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及無損檢測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種6自由度超聲波檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車關(guān)鍵零部件(輪轂、連桿等)、裝備用特殊結(jié)構(gòu)件(如風(fēng)力發(fā)電機(jī)大型構(gòu)件)、新材料、特種焊接結(jié)構(gòu)件等曲面異構(gòu)件中均涉及無損檢測技術(shù)。超聲C掃成像檢測技術(shù)具有檢測快速、不受人為因素干擾的特點(diǎn)，可以把超聲波檢測以波形顯示的方式轉(zhuǎn)換為圖形顯示，并且通過探頭與工件的相對位置來確定缺陷的位置，由此得到直觀的數(shù)字圖像，在工業(yè)領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前，美國物理聲學(xué)公司(PAC)、英國超聲波科學(xué)有限公司(USL)、德國NukemNutronik公司、以色列ScanMaster公司、丹麥福斯研究所等已研發(fā)出成熟的多自由度超聲檢測系統(tǒng)。其中，PAC公司最新的水浸自動超聲掃查系統(tǒng)UltraScan 6軸水浸自動掃查系統(tǒng)，可對各種軸類、盤類、多面體類零件及板材等進(jìn)行超聲波探傷，具有異型曲面自動跟蹤功能;USL為英國宇航系統(tǒng)公司提供了 17軸超聲波檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在0.5m/s的掃描線速度下，檢測出4mmX4mm的制造缺陷，通過對實(shí)際和理論形狀之間偏差進(jìn)行補(bǔ)償，掃描器可直接從客戶端CATACAD數(shù)據(jù)中提取掃描路徑信息，實(shí)現(xiàn)全自動掃查，提高檢測效率;德國NukemNutronik公司研制的MAUS超聲自動檢測系統(tǒng)(Multi Aix Ultrasonic System)可實(shí)現(xiàn)通過軟件技術(shù)使超聲探頭檢測復(fù)雜三維幾何輪廓的工件；ICIFiberite公司采用九軸式超聲波掃描，實(shí)現(xiàn)對蜂窩泡沫夾芯等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料構(gòu)件進(jìn)行無損檢測;美國MATEC公司研制的Large Gantry System系統(tǒng)采用“仿形測量-超聲檢測”的實(shí)現(xiàn)思路;麥道公司設(shè)計(jì)的第五代自動超聲掃描系統(tǒng)，也可在九個軸向運(yùn)動，并能同時保證脈沖振蕩器與工件表面垂直，該系統(tǒng)可完成三維數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜構(gòu)件內(nèi)的缺陷檢測；加拿大設(shè)計(jì)制造的曲面超聲檢測系統(tǒng)，使用旋轉(zhuǎn)頭進(jìn)行激光跟蹤來實(shí)現(xiàn)曲面跟蹤，三維檢測系統(tǒng)采用軟件實(shí)現(xiàn)曲面跟蹤，系統(tǒng)包括仿真模型和路徑規(guī)劃模塊，仿真模塊生成檢測對象的三維NURBS曲面模型，路徑規(guī)劃模塊生成檢測時的控制路徑。
[0004]而國內(nèi)外對汽車零部件中具有曲面特別是復(fù)雜曲面的產(chǎn)品，實(shí)施有效自動檢測較為困難，需求迫切。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種能實(shí)現(xiàn)對曲面異構(gòu)件進(jìn)行無損檢測及曲面自動跟蹤路徑設(shè)計(jì)的6自由度超聲波檢測裝置。
[0006]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:包括基座、X軌道、Y軌道、探頭組件、探頭組件安裝座及轉(zhuǎn)臺，所述X軌道橫向設(shè)于基座的頂部，所述Y軌道垂直布置于X軌道上方并能沿X軌道的長度方向移動，所述探頭組件安裝座豎直布置于Y軌道上并能沿Y軌道的長度方向移動，所述探頭組件安裝座下部設(shè)置有能上下移動的Z軸，所述探頭組件能轉(zhuǎn)動的設(shè)于Z軸的下端，所述轉(zhuǎn)臺能轉(zhuǎn)動的設(shè)于基座下部并與探頭組件相對布置。
[0007]在上述方案中，所述探頭組件包括A軸框架、B軸框架及探頭，所述A軸框架能轉(zhuǎn)動的設(shè)于Z軸下端，該A軸框架下部開設(shè)有具有下端口的安裝槽，所述B軸框架能轉(zhuǎn)動的設(shè)于該安裝槽中，所述的探頭設(shè)于B軸框架的一側(cè)面上。采用這樣的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)探頭在Z軸下端實(shí)現(xiàn)兩個方向的轉(zhuǎn)動，從而提高檢測精度。
[0008]為了便于安裝，所述Z軸下端設(shè)置有一安裝架，該安裝架具有相對布置的兩側(cè)板，兩側(cè)板上對應(yīng)設(shè)置有第一軸孔，對應(yīng)的，所述A軸框架的側(cè)壁上設(shè)置有與第一軸孔相匹配的第一轉(zhuǎn)軸。
[0009]為了便于安裝，所述A軸框架安裝槽的兩側(cè)壁上分別開設(shè)有第二軸孔，對應(yīng)的，所述B軸框架的兩側(cè)分別設(shè)置有與第二軸孔相匹配的第二轉(zhuǎn)軸。
[0010]作為優(yōu)選，所述基座上設(shè)置有一容置腔，該容置腔中放置有一頂部開口的水槽，裝配完成狀態(tài)下，所述的Z軸及探頭組件自水槽頂部伸入水槽中，所述轉(zhuǎn)臺位于水槽的底部內(nèi)偵U。采用這樣的結(jié)構(gòu)，檢測過程為水浸檢測，探頭與檢測面之間以水作為耦合劑，探頭與檢測面之間的距離即為水深距離，有利于提高定位精度。
[0011]優(yōu)選地，所述X軌道上形成有沿長度方向布置的滑槽，對應(yīng)的，所述Y軌道的底部具有與該滑槽導(dǎo)向配合的滑桿。
[0012]在上述各優(yōu)選方案中，所述Y軌道、探頭組件安裝座、Z軸、A軸框架及B軸框架的移動或轉(zhuǎn)動均由伺服電機(jī)控制運(yùn)行。
[0013]為了便于固定待檢測件，所述轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有用于固定待檢測件的夾具。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:本實(shí)用新型提供了一種全新的6自由度超聲波檢測裝置，能實(shí)現(xiàn)對曲面異構(gòu)件進(jìn)行無損檢測及曲面自動跟蹤路徑設(shè)計(jì)，檢測時，被檢測件在轉(zhuǎn)臺上作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，探頭位置可根據(jù)需要通過X軌道、Y軌道、探頭組件安裝座、Z軸之間的配合關(guān)系及探頭組件自身的轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使探頭沿被檢測件內(nèi)表面母線作曲線運(yùn)動，這樣可以使超聲波入射聲束始終和工件檢測面保持垂直，被檢件表面母線可分解為多段直線和多段圓弧，直線段的探頭移動方式為簡單的直線，圓弧段探頭的移動方式要考慮探頭旋轉(zhuǎn)半徑的影響，回轉(zhuǎn)體類零件的曲面跟蹤路徑編制以檢測面的母線為依據(jù)，檢測過程中使機(jī)械系統(tǒng)X、Y軸的零點(diǎn)和回轉(zhuǎn)體類零件的中心線重合，回轉(zhuǎn)體類零件旋轉(zhuǎn)，探頭在Y軸方向上相對于回轉(zhuǎn)體類零件中心坐標(biāo)為零，探頭在XOZ平面內(nèi)沿母線方向移動，并保證和母線垂直;水浸檢測的探頭和檢測面之間以水作為耦合劑，探頭與檢測面之間的距離為水深距離，根據(jù)被檢測件曲面跟蹤檢測面母線的曲率半徑、掃描系統(tǒng)中探頭Α、Β軸的旋轉(zhuǎn)中心以及檢測工藝的要求來確定水深距離，由水深距計(jì)算探頭移動軌跡分段點(diǎn)坐標(biāo)，從而最終實(shí)現(xiàn)對異形曲面構(gòu)件的無損檢測，且檢測效率、定位精度高。
【附圖說明】

[0015]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的側(cè)視圖；
[0016]圖2為圖1中隱藏水槽的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為圖2中探頭組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0019]如圖1?3所示，本實(shí)施例的6自由度超聲波檢測裝置包括基座1、X軌道2、Y軌道3、探頭組件4、探頭組件安裝座5及轉(zhuǎn)臺6，X軌道2橫向設(shè)于基座I的頂部，Y軌道3垂直布置于X軌道2上方并能沿X軌道2的長度方向移動，X軌道2上形成有沿長度方向布置的滑槽21，對應(yīng)的，Y軌道3的底部具有與該滑槽21導(dǎo)向配合的滑桿31。探頭組件安裝座5豎直布置于Y軌道3上并能沿Y軌道3的長度方向移動，探頭組件安裝座5下部設(shè)置有能上下移動的Z軸7，探頭組件4能轉(zhuǎn)動的設(shè)于Z軸7的下端，轉(zhuǎn)臺6通過一旋轉(zhuǎn)座61能轉(zhuǎn)動的設(shè)于基座I下部并與探頭組件4相對布置，轉(zhuǎn)臺6上設(shè)置有用于固定待檢測件的夾具(圖中未示)。
[0020]在本實(shí)施例中，探頭組件4包括A軸框架41、B軸框架42及探頭43，A軸框架41能轉(zhuǎn)動的設(shè)于Z軸7下端，具體的，Z軸7下端設(shè)置有一安裝架71，該安裝架71具有相對布置的兩側(cè)板711，兩側(cè)板711上對應(yīng)設(shè)置有第一軸孔，對應(yīng)的，A軸框架41的側(cè)壁上設(shè)置有與第一軸孔相匹配的第一轉(zhuǎn)軸412 ^軸框架41下部開設(shè)有具有下端口的安裝槽411，B軸框架42能轉(zhuǎn)動的設(shè)于該安裝槽411中，具體的，A軸框架安裝槽411的兩側(cè)壁上分別開設(shè)有第二軸孔413，對應(yīng)的，B軸框架42的兩側(cè)分別設(shè)置有與第二軸孔413相匹配的第二轉(zhuǎn)軸421。探頭43設(shè)于B軸框架42的未設(shè)置第二轉(zhuǎn)軸421的一側(cè)面上。采用上述結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)探頭43在Z軸7下端實(shí)現(xiàn)a、b兩個方向的轉(zhuǎn)動，從而提高檢測精度。
[0021 ]本實(shí)施例的檢測裝置采用水浸檢測，因此，需要將待檢測件及探頭均置于水中。在本實(shí)施例中基座I上設(shè)置有一容置腔10，該容置腔10中放置有一頂部開口的水槽8，裝配完成狀態(tài)下，Z軸7及探頭組件4自水槽8頂部伸入水槽8中，轉(zhuǎn)臺6位于水槽8的底部內(nèi)側(cè)，并通過密封件密封，防止轉(zhuǎn)臺6在轉(zhuǎn)動過程中發(fā)生漏水現(xiàn)象。
[0022]本實(shí)施例的Y軌道3、探頭組件安裝座5、Z軸7、A軸框架41及B軸框架42的移動或轉(zhuǎn)動均由伺服電機(jī)控制運(yùn)行。
[0023]使用本實(shí)施例的檢測裝置對回轉(zhuǎn)體類零件檢測檢測時，以車輛鋁負(fù)重輪為例，被檢測件在轉(zhuǎn)臺上作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，探頭位置可根據(jù)需要通過X軌道、Y軌道、探頭組件安裝座、Z軸之間的配合關(guān)系及探頭組件自身的轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使探頭沿被檢測件內(nèi)表面母線作曲線運(yùn)動，這樣可以使超聲波入射聲束始終和工件檢測面保持垂直，被檢件表面母線可分解為多段直線和多段圓弧，直線段的探頭移動方式為簡單的直線，圓弧段探頭的移動方式要考慮探頭旋轉(zhuǎn)半徑的影響，回轉(zhuǎn)體類零件的曲面跟蹤路徑編制以檢測面的母線為依據(jù)，檢測過程中使機(jī)械系統(tǒng)X、Y軸的零點(diǎn)和回轉(zhuǎn)體類零件的中心線重合，回轉(zhuǎn)體類零件旋轉(zhuǎn)，探頭在Y軸方向上相對于回轉(zhuǎn)體類零件中心坐標(biāo)為零，探頭在XOZ平面內(nèi)沿母線方向移動，并保證和母線垂直;水浸檢測的探頭和檢測面之間以水作為耦合劑，探頭與檢測面之間的距離為水深距離，根據(jù)被檢測件曲面跟蹤檢測面母線的曲率半徑、掃描系統(tǒng)中探頭Α、Β軸的旋轉(zhuǎn)中心以及檢測工藝的要求來確定水深距離，由水深距計(jì)算探頭移動軌跡分段點(diǎn)坐標(biāo)，從而最終實(shí)現(xiàn)對異形曲面構(gòu)件的無損檢測。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:包括基座、X軌道、Y軌道、探頭組件、探頭組件安裝座及轉(zhuǎn)臺，所述X軌道橫向設(shè)于基座的頂部，所述Y軌道垂直布置于X軌道上方并能沿X軌道的長度方向移動，所述探頭組件安裝座豎直布置于Y軌道上并能沿Y軌道的長度方向移動，所述探頭組件安裝座下部設(shè)置有能上下移動的Z軸，所述探頭組件能轉(zhuǎn)動的設(shè)于Z軸的下端，所述轉(zhuǎn)臺能轉(zhuǎn)動的設(shè)于基座下部并與探頭組件相對布置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:所述探頭組件包括A軸框架、B軸框架及探頭，所述A軸框架能轉(zhuǎn)動的設(shè)于Z軸下端，該A軸框架下部開設(shè)有具有下端口的安裝槽，所述B軸框架能轉(zhuǎn)動的設(shè)于該安裝槽中，所述的探頭設(shè)于B軸框架的一側(cè)面上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:所述Z軸下端設(shè)置有一安裝架，該安裝架具有相對布置的兩側(cè)板，兩側(cè)板上對應(yīng)設(shè)置有第一軸孔，對應(yīng)的，所述A軸框架的側(cè)壁上設(shè)置有與第一軸孔相匹配的第一轉(zhuǎn)軸。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:所述A軸框架安裝槽的兩側(cè)壁上分別開設(shè)有第二軸孔，對應(yīng)的，所述B軸框架的兩側(cè)分別設(shè)置有與第二軸孔相匹配的第二轉(zhuǎn)軸。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:所述基座上設(shè)置有一容置腔，該容置腔中放置有一頂部開口的水槽，裝配完成狀態(tài)下，所述的Z軸及探頭組件自水槽頂部伸入水槽中，所述轉(zhuǎn)臺位于水槽的底部內(nèi)側(cè)。6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一權(quán)利要求所述的6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:所述X軌道上形成有沿長度方向布置的滑槽，對應(yīng)的，所述Y軌道的底部具有與該滑槽導(dǎo)向配合的滑桿。7.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一權(quán)利要求所述的6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:所述Y軌道、探頭組件安裝座、Z軸、A軸框架及B軸框架的移動或轉(zhuǎn)動均由伺服電機(jī)控制運(yùn)行。8.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一權(quán)利要求所述的6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有用于固定待檢測件的夾具。
【文檔編號】G01N29/04GK205720108SQ201620590709
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】郭智敏, 齊子誠, 喬日東, 王曉艷, 唐盛明, 鄭穎, 黃文濤, 任麗宏, 李巖
【申請人】中國兵器科學(xué)研究院寧波分院