專利名稱：復(fù)合材料干耦合超聲波全自動探傷機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于探傷設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合材料干耦合超聲波全自動探傷 機。
背景技術(shù)：
干耦合探傷是利用探傷機對表面不涂抹任何耦合劑的試件進行檢測，確定試件中 的缺陷及該缺陷的等級、位置和面積。檢測過程中通常采用兩種方法1)將探傷機的兩個 探頭置于試件同一面的串列法，依靠多向散射的聲能而不是普通超聲檢測的單一反射能， 適用于只有一個接觸面的試件，通常發(fā)射和接收探頭相對于試件表面成一定的傾角，以便 發(fā)射和接收最大聲能；2)將兩個探頭分別置于試件的兩相對面，通過分析接收探頭接收到 的聲能大小判別試件內(nèi)部的質(zhì)量狀況，接收到的聲能越大，說明內(nèi)部質(zhì)量越好，材質(zhì)越密 實；相反，接收到的聲能越少，內(nèi)部的質(zhì)量越差。目前，主要采用穿透法對復(fù)合材料進行檢測，該方法中使用的探傷機的探頭按照 一定的軌跡在被測復(fù)合材料的兩側(cè)移動，根據(jù)探傷儀屏幕上顯示的波形由檢測人員讀出當(dāng) 前點的分貝值并記錄，然后對記錄數(shù)據(jù)進行處理，得出檢測結(jié)論，完成復(fù)合材料的檢測，該 探傷機在使用過程中由于人為原因經(jīng)常造成漏探、復(fù)探及耦合程度不一的現(xiàn)象，導(dǎo)致檢測 結(jié)果不準(zhǔn)確。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的是提供一種復(fù)合材料干 耦合超聲波全自動探傷機，避免了人為原因造成的漏探、復(fù)探和耦合程度不一的現(xiàn)象，檢測 結(jié)果準(zhǔn)確，提高探傷精度和生產(chǎn)效率。本實用新型所采用的技術(shù)方案是，復(fù)合材料干耦合超聲波全自動探傷機，包括驅(qū) 動及控制系統(tǒng)2，驅(qū)動及控制系統(tǒng)2分別與氣動系統(tǒng)1、超聲檢測系統(tǒng)3、機械裝置4和數(shù)據(jù) 采集及圖像處理系統(tǒng)5相連接，其中，驅(qū)動及控制系統(tǒng)2，用于發(fā)出指令，用于預(yù)先設(shè)定探頭的運動軌跡，用于控制氣動 系統(tǒng)1、超聲檢測系統(tǒng)3、機械裝置4和數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)5，用于接收數(shù)據(jù)采集及圖 像處理系統(tǒng)5傳送的信號，并對該信號進行處理；氣動系統(tǒng)1，用于接收驅(qū)動及控制系統(tǒng)2發(fā)出的指令，驅(qū)動機械裝置4中的氣動部 件動作；超聲波檢測系統(tǒng)3，用于接收驅(qū)動及控制系統(tǒng)2發(fā)出的指令，用于產(chǎn)生超聲波信號 對待檢測材料進行超聲波檢測，接收待檢測材料反饋的超聲波信號，并將待檢測材料反饋 的超聲波信號傳送至數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)5 ；機械裝置4，用于夾持待檢測材料，用于接受驅(qū)動及控制系統(tǒng)2發(fā)出的指令，對待 檢測材料進行檢測，并將檢測過程中形成的超聲波信號和位移信號傳輸至數(shù)據(jù)采集及圖像 處理系統(tǒng)5 ；[0010]數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)5，用于接收機械裝置4傳送的超聲波信號和位移信號， 對接收到的超聲波信號和位移信號進行同步采集和處理，并將處理后的信號傳輸至驅(qū)動及 控制系統(tǒng)2。所述的機械裝置4包括平行設(shè)置的工作臺16和絲杠副15，工作臺16的臺面上設(shè) 置有轉(zhuǎn)動機構(gòu)18，工作臺16的臺面上、轉(zhuǎn)動機構(gòu)18的周圍均布有三根導(dǎo)軌19，每根導(dǎo)軌19 上均設(shè)置有可沿導(dǎo)軌19移動的滑移小車20，其中一個滑移小車20上安裝有第二步進電機 11和第一夾緊滾筒10，另外兩個滑移小車20上分別安裝有第二夾緊滾筒17，第一夾緊滾筒 10和第二夾緊滾筒17分別與氣缸相連接，該氣缸安裝于工作臺16內(nèi)，該氣缸與氣動系統(tǒng)1 相通，絲杠副15的上面豎直設(shè)置有立柱13，立柱13的頂部水平設(shè)置有筒形的橫梁7，橫 梁7的一端安裝有第一步進電機6，橫梁7的另一端安裝有由第一步進電機6驅(qū)動的齒輪， 該齒輪與豎直設(shè)置的齒條8嚙合，齒條8的下端探頭，該探頭與數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)5 相連接。所述的齒條8下端安裝有探頭架9，探頭架9上安裝有探頭。所述的探頭采用超聲探頭。所述的轉(zhuǎn)動機構(gòu)18上安裝有可繞轉(zhuǎn)動機構(gòu)18軸線轉(zhuǎn)動的棍子14。本實用新型全自動探傷機采用步進電機拖動，準(zhǔn)確控制探頭的運動，確保了探頭 的移動軌跡，避免了漏探和復(fù)探現(xiàn)象；采用獨立的氣源，確保了超聲波探頭耦合程度的一致 性；通過計算機完成對采集數(shù)據(jù)的處理，縮短了檢測周期，提高了檢測效率，大大降低了檢 測成本。

圖1是本實用新型探傷機的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型探傷機中機械裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.氣動系統(tǒng)，2.驅(qū)動及控制系統(tǒng)，3.超聲檢測系統(tǒng)，4.機械裝置，5.數(shù)據(jù) 采集及圖像處理系統(tǒng)，6.第一步進電機，7.橫梁，8.齒條，9.探頭架，10.第一夾緊滾筒， 11.第二步進電機，12.工件，13.立柱，14.輥子，15.絲杠副，16.工作臺，17.第二夾緊滾 筒，18.轉(zhuǎn)動機構(gòu)，19.導(dǎo)軌，20.滑移小車。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。如圖1所示，本實用新型全自動探傷機的結(jié)構(gòu)，包括驅(qū)動及控制系統(tǒng)2，驅(qū)動及控 制系統(tǒng)2分別與氣動系統(tǒng)1、超聲檢測系統(tǒng)3、機械裝置4和數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)5相 連接。超聲檢測系統(tǒng)3由超聲探傷儀和超聲波探頭組成。驅(qū)動及控制系統(tǒng)2，用于發(fā)出指令，用于預(yù)先設(shè)定探頭的運動軌跡，用于控制氣動 系統(tǒng)1、超聲檢測系統(tǒng)3、機械裝置4和數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)5完成相應(yīng)的動作，用于接 收數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)5傳送的信號，并對該信號進行處理；氣動系統(tǒng)1，用于接收驅(qū)動及控制系統(tǒng)2發(fā)出的指令，驅(qū)動機械裝置4中的氣動部 件動作；[0024]超聲波檢測系統(tǒng)3，用于接收驅(qū)動及控制系統(tǒng)2發(fā)出的指令，用于產(chǎn)生超聲波信號 對待檢測材料進行超聲波檢測，接收待檢測材料反饋的超聲波信號，并將待檢測材料反饋 的超聲波信號傳送至數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)5 ；機械裝置4，用于夾持待檢測材料，用于接受驅(qū)動及控制系統(tǒng)2發(fā)出的指令，對待 檢測材料進行檢測，并將檢測過程中形成的超聲波信號和位移信號傳輸至數(shù)據(jù)采集及圖像 處理系統(tǒng)5 ；數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)5，用于接收機械裝置4傳送的超聲波信號和位移信號， 對接收到的超聲波信號和位移信號進行同步采集和處理，并并將處理后的信號傳輸至驅(qū)動 及控制系統(tǒng)2。如圖2所示，本實用新型全自動探傷機中機械裝置的結(jié)構(gòu)，包括平行設(shè)置的工作 臺16和絲杠副15。工作臺16的臺面上設(shè)置有轉(zhuǎn)動機構(gòu)18，轉(zhuǎn)動機構(gòu)18上安裝有棍子14， 轉(zhuǎn)動機構(gòu)18可帶動棍子14繞轉(zhuǎn)動機構(gòu)18的軸線轉(zhuǎn)動，工作臺16的臺面上、轉(zhuǎn)動機構(gòu)18 的周圍均布有三根導(dǎo)軌19，每根導(dǎo)軌19的一端朝向轉(zhuǎn)動機構(gòu)18，每根導(dǎo)軌19的另一端背 離轉(zhuǎn)動機構(gòu)18，每根導(dǎo)軌19上均設(shè)置有可沿導(dǎo)軌19移動的滑移小車20，其中一個滑移小 車20上安裝有第二步進電機11和第一夾緊滾筒10，第二步進電機11驅(qū)動第一夾緊滾筒 10旋轉(zhuǎn)，另外兩個滑移小車20上分別安裝有第二夾緊滾筒17，第一夾緊滾筒10和第二夾 緊滾筒17分別與氣缸相連接，該氣缸安裝于工作臺16內(nèi)，該氣缸與氣動系統(tǒng)1相通。絲杠副15的上面豎直設(shè)置有立柱13，絲杠副15可以帶動立柱13沿絲杠副15的 軸向移動，立柱13的頂部水平設(shè)置有筒形的橫梁7，橫梁7的一端安裝有第一步進電機6， 第一步進電機6與驅(qū)動軸的一端固接，該驅(qū)動軸的另一端穿過橫梁7的內(nèi)孔，從橫梁7中伸 出，并固接有齒輪，該齒輪與豎直設(shè)置的齒條8嚙合，齒條8的下端安裝有探頭架9，探頭架 9位于轉(zhuǎn)動機構(gòu)18的上方，探頭架9上安裝有探頭，該探頭與數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)5相 連接。探頭采用超聲探頭。氣動系統(tǒng)1主要控制超聲波探頭的夾緊和放松以及夾緊滾筒對待檢測材料的夾 緊和松開。機械裝置4采用二軸機械定位，一個為旋轉(zhuǎn)軸，一個為升降軸(齒條8)，該兩軸均 由步進電機拖動。旋轉(zhuǎn)軸在夾緊滾筒夾緊待檢測材料后依靠摩擦力拖動該待檢測材料旋 轉(zhuǎn)；升降軸帶動其端部的超聲探頭上下移動，通過驅(qū)動及控制系統(tǒng)2的指令完成對待檢測 材料的自動掃查。 采用第一步進電機6帶動齒條8上下移動，齒條8同時帶動超聲波探頭上下移動。 采用第二步進電機11拖動第一夾緊滾筒10轉(zhuǎn)動，通過三個夾緊滾筒和待檢測材料之間的 摩擦力帶動該待檢測材料轉(zhuǎn)動，第一夾緊滾筒10為主動輪，其余兩個夾緊滾筒為從動輪， 僅起支撐作用。夾緊待檢測材料后，通過兩個步進電機的聯(lián)動完成預(yù)定軌跡的超聲波檢測。通過安裝于工作臺16內(nèi)的氣缸拉緊和松開夾緊滾筒，實現(xiàn)對待檢測材料的夾緊 和松開；通過安裝于探頭架9上的兩組小氣缸實現(xiàn)超聲波探頭的夾緊和放松。通過驅(qū)動及控制系統(tǒng)2完成對超聲波信號和兩個運動軸位移信號的同步采集以 及后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，并完成對氣動系統(tǒng)1和機械裝置4的控制。本實用新型全自動探傷機的工作過程將待檢測材料安裝于棍子14上，將設(shè)定的探頭的移動軌跡預(yù)先存入驅(qū)動及控制系統(tǒng)2中，啟動本探傷機，驅(qū)動及控制系統(tǒng)2驅(qū)動機械裝置4工作，三個滑移小車20沿各自 的導(dǎo)軌19向轉(zhuǎn)動機構(gòu)18移動，至適當(dāng)位置，滑移小車20停止移動，啟動系統(tǒng)1控制工作臺 16內(nèi)的汽缸動作，使三個夾緊滾筒將待檢測材料夾緊，此時，第二步進電機11開始轉(zhuǎn)動，并 帶動第一夾緊滾筒10旋轉(zhuǎn)，在第一夾緊滾筒10和待檢測材料之間的摩擦力的作用下，待檢 測材料隨著第一夾緊滾筒10旋轉(zhuǎn)，同時，第一步進電機6旋轉(zhuǎn)，并帶動齒條8上下移動，使 得安裝于齒條8下端的超聲探頭上下移動，在驅(qū)動及控制系統(tǒng)2的控制下，使待檢測材料的 旋轉(zhuǎn)運動和超聲探頭的上下運動形成的運動軌跡與預(yù)先設(shè)定的移動軌跡吻合，完成對待檢 測材料的檢測。本實用新型全自動探傷機通過干耦合的方法，利用超聲波探頭完成對非金屬復(fù)合 材料空心圓筒體或圓錐體產(chǎn)品的全自動探傷。探傷過程中實時顯示探傷波形，當(dāng)前點的位 置和分貝值的大小，自動采集產(chǎn)品傷情數(shù)據(jù)和位置坐標(biāo)，實時顯示并保存?zhèn)閿?shù)據(jù)和位置 坐標(biāo)，結(jié)束后成像顯示探傷結(jié)果，并計算出傷情等級和面積，也可打印探傷結(jié)果圖、檢測報 告和檢測紀(jì)錄。本全自動探傷機避免了人為原因造成的漏探、復(fù)探和耦合程度不一的現(xiàn)象，檢測 結(jié)果準(zhǔn)確，具有檢測周期短、檢測效率高和成本低的特點。
權(quán)利要求復(fù)合材料干耦合超聲波全自動探傷機，其特征在于，包括驅(qū)動及控制系統(tǒng)(2)，驅(qū)動及控制系統(tǒng)(2)分別與氣動系統(tǒng)(1)、超聲檢測系統(tǒng)(3)、機械裝置(4)和數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)(5)相連接，其中，驅(qū)動及控制系統(tǒng)(2)，用于發(fā)出指令，用于預(yù)先設(shè)定探頭的運動軌跡，用于控制氣動系統(tǒng)(1)、超聲檢測系統(tǒng)(3)、機械裝置(4)和數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)(5)，用于接收數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)(5)傳送的信號，并對該信號進行處理；氣動系統(tǒng)(1)，用于接收驅(qū)動及控制系統(tǒng)(2)發(fā)出的指令，驅(qū)動機械裝置(4)中的氣動部件動作；超聲波檢測系統(tǒng)(3)，用于接收驅(qū)動及控制系統(tǒng)(2)發(fā)出的指令，用于產(chǎn)生超聲波信號對待檢測材料進行超聲波檢測，接收待檢測材料反饋的超聲波信號，并將待檢測材料反饋的超聲波信號傳送至數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)(5)；機械裝置(4)，用于夾持待檢測材料，用于接受驅(qū)動及控制系統(tǒng)(2)發(fā)出的指令，對待檢測材料進行檢測，并將檢測過程中形成的超聲波信號和位移信號傳輸至數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)(5)；數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)(5)，用于接收機械裝置(4)傳送的超聲波信號和位移信號，對接收到的超聲波信號和位移信號進行同步采集和處理，并將處理后的信號傳輸至驅(qū)動及控制系統(tǒng)(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動探傷機，其特征在于，所述的機械裝置(4)包括平行設(shè) 置的工作臺(16)和絲杠副(15)，工作臺(16)的臺面上設(shè)置有轉(zhuǎn)動機構(gòu)(18)，工作臺(16) 的臺面上、轉(zhuǎn)動機構(gòu)(18)的周圍均布有三根導(dǎo)軌(19)，每根導(dǎo)軌(19)上均設(shè)置有可沿導(dǎo)軌 (19)移動的滑移小車(20)，其中一個滑移小車(20)上安裝有第二步進電機(11)和第一夾 緊滾筒(10)，另外兩個滑移小車(20)上分別安裝有第二夾緊滾筒(17)，第一夾緊滾筒(10) 和第二夾緊滾筒(17)分別與氣缸相連接，該氣缸安裝于工作臺(16)內(nèi)，該氣缸與氣動系統(tǒng) ⑴相通，絲杠副(15)的上面豎直設(shè)置有立柱(13)，立柱(13)的頂部水平設(shè)置有筒形的橫梁 (7)，橫梁(7)的一端安裝有第一步進電機(6)，橫梁(7)的另一端安裝有由第一步進電機 (6)驅(qū)動的齒輪，該齒輪與豎直設(shè)置的齒條(8)嚙合，齒條(8)的下端探頭，該探頭與數(shù)據(jù)采 集及圖像處理系統(tǒng)(5)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全自動探傷機，其特征在于，所述的齒條(8)下端安裝有探頭 架(9)，探頭架(9)上安裝有探頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的全自動探傷機，其特征在于，所述的探頭采用超聲探頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全自動探傷機，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)動機構(gòu)(18)上安裝有 可繞轉(zhuǎn)動機構(gòu)(18)軸線轉(zhuǎn)動的棍子(14)。
專利摘要復(fù)合材料干耦合超聲波全自動探傷機，包括發(fā)出指令，控制其它系統(tǒng)動作，對信號進行處理的驅(qū)動及控制系統(tǒng)；驅(qū)動氣動部件動作的氣動系統(tǒng)；產(chǎn)生超聲波信號，接收待檢測材料反饋的超聲波信號，并將該反饋的超聲波信號傳送至數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)的超聲波檢測系統(tǒng)；夾持待檢測材料，對待檢測材料進行檢測，并將檢測過程中形成的超聲波信號傳輸至數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)的機械裝置；對接收到的超聲波信號進行同步采集和處理，并將處理后的信號傳輸至驅(qū)動及控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)。本實用新型全自動探傷機避免了人為原因造成的漏探、復(fù)探和耦合程度不一的現(xiàn)象，檢測結(jié)果準(zhǔn)確，提高探傷精度和生產(chǎn)效率。
文檔編號G01N29/04GK201740764SQ201020019660
公開日2011年2月9日 申請日期2010年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月11日
發(fā)明者馮嚴(yán)波 申請人:馮嚴(yán)波