專利名稱：超聲波自動檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及自動超聲檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種控制超聲波探頭三自由度運動的超聲波自動檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
超聲檢測是無損檢測領(lǐng)域中重要檢測方法之一。從超聲回波的位置和波形即可得到材料內(nèi)部缺陷的位置和缺陷的性質(zhì)等信息。目前，超聲波無損探傷廣泛地應(yīng)用于鍛件、鑄件和焊接件的質(zhì)量檢測。但目前超聲檢測基本上還是手工操作進行超聲波探傷。工人手持探頭架在浸入水中的工件上來回移動,并翻動工件，以對工件全表面實行掃描探傷。這種探傷方式勞動強度高，效率低，易出安全事故。而且由于探頭移動掃描速度不均勻，不可避免存在誤檢、漏檢，探傷質(zhì)量較差。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供了一種超聲波自動檢測系統(tǒng)，其超聲波探頭安裝于可三自由度移動的探頭調(diào)節(jié)裝置上，探頭移動調(diào)節(jié)方便。本實用新型設(shè)計的超聲波自動檢測系統(tǒng)包括工作臺、水箱、超聲波探傷卡和超聲波探頭，工作臺安裝于水箱內(nèi)，工件固定于工作臺上，超聲波探傷卡連接超聲波探頭，探傷卡向探頭發(fā)送超聲波脈沖并接收探頭得到的回波信號。超聲波探頭安裝于探頭夾持器上，探頭夾持器安裝于工作臺上方。本實用新型還設(shè)計有包括相互垂直的X軸導(dǎo)軌、Y軸導(dǎo)軌和縱桿導(dǎo)軌以及X軸滑塊、Y軸滑塊和縱桿滑塊的探頭調(diào)節(jié)裝置。所述水箱上方固定有2根相互平行的X軸導(dǎo)軌，Y軸導(dǎo)軌兩端各固裝一個X軸滑塊，X軸滑塊與X軸導(dǎo)軌相配合、嵌于X軸導(dǎo)軌上，Y軸導(dǎo)軌與X軸垂直，X軸伺服電機驅(qū)動連接其中一個X軸滑塊，X軸伺服電機驅(qū)動X軸滑塊、X軸滑塊和Y軸導(dǎo)軌在X軸導(dǎo)軌上移動；縱桿導(dǎo)軌與X軸、Y軸導(dǎo)軌的平面垂直，縱桿導(dǎo)軌上端固裝有一個Y軸滑塊，Y軸滑塊與Y軸導(dǎo)軌相配合、嵌于Y軸導(dǎo)軌上，Y軸伺服電機與Y軸滑塊驅(qū)動連接，驅(qū)動Y軸滑塊帶動縱桿導(dǎo)軌在Y軸導(dǎo)軌上移動；探頭夾持器上固裝縱桿滑塊，縱桿滑塊與縱桿導(dǎo)軌相配合、嵌于縱桿導(dǎo)軌上，縱桿伺服電機與縱桿滑塊驅(qū)動連接，驅(qū)動縱桿滑塊帶動探頭夾持器在縱桿導(dǎo)軌上移動。計算機連接超聲波探傷卡和同步控制電路，同步控制電路連接X軸伺服電機控制電路、Y軸伺服電機控制電路和縱桿伺服電機控制電路。計算機控制各伺服電機、控制探頭夾持器的三自由度運動。超聲波探傷卡可安裝于計算機內(nèi)。所述探頭調(diào)節(jié)裝置的各伺服電機分別經(jīng)絲杠和絲杠螺母與各滑塊連接。X軸絲杠與X軸導(dǎo)軌平行，X軸螺母套在X軸絲杠上，X軸螺母與X軸滑塊固定連接，X軸伺服電機經(jīng)聯(lián)軸器與X軸絲杠連接，X軸伺服電機驅(qū)動X軸絲杠轉(zhuǎn)動，X軸螺母直線運動，帶動X軸滑塊在X軸導(dǎo)軌上移動。Y軸絲杠與Y軸導(dǎo)軌平行，Y軸螺母套在Y軸絲杠上，Y軸螺母與Y軸滑塊固定連接，Y軸伺服電機經(jīng)聯(lián)軸器與Y軸絲杠連接。縱桿絲杠與縱桿導(dǎo)軌平行，縱桿螺母套在縱桿絲杠上，縱桿螺母與縱桿滑塊固定連接，縱桿伺服電機經(jīng)聯(lián)軸器與縱桿絲杠連接。Y軸伺服電機、縱桿伺服電機的驅(qū)動情況與X軸伺服電機相似。所述探頭調(diào)節(jié)裝置X軸伺服電機、Y軸伺服電機和縱桿伺服電機，由于運行中產(chǎn)生嚴重的電磁噪聲干擾，影響超聲檢測系統(tǒng)的正常工作，所以X軸伺服電機、Y軸伺服電機和縱桿伺服電機安裝有電磁屏蔽罩，屏蔽電磁噪聲向外福射。所述探頭調(diào)節(jié)裝置的X軸導(dǎo)軌、Y軸導(dǎo)軌和縱桿導(dǎo)軌分別在超聲波探頭行程的極限位置上安裝有限位開關(guān)或限位器，限位開關(guān)或限位器的信號線與計算機相連接；并在計算機上配有限位程序，雙重保險，防止超聲探頭與水箱碰撞。縱桿滑塊連接可調(diào)節(jié)的探頭導(dǎo)桿，手動調(diào)節(jié)探頭導(dǎo)桿的長度以增加豎直方向的行程，探頭導(dǎo)桿下方經(jīng)球形萬向節(jié)連接探頭夾持器，探頭夾持器可以實現(xiàn)各方向轉(zhuǎn)動。所述工作臺為旋轉(zhuǎn)工作臺，工作臺安裝在豎直的旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)軸下端可轉(zhuǎn)動地穿過水箱底與電機相連接，旋轉(zhuǎn)軸與水箱底之間密封，旋轉(zhuǎn)電機安裝于水箱底下方。旋轉(zhuǎn)軸上端處于水箱內(nèi)、固定工作臺。當(dāng)焊縫為環(huán)形時，可將超聲探頭固定，利用旋轉(zhuǎn)工作臺帶動工件旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)超聲檢測。計算機所接的同步控制電路連接旋轉(zhuǎn)電機控制電路。工作臺上固定三爪卡盤，便于工件的夾裝。三爪卡盤也可拆卸更換為其他夾具，便于不同類型的工件裝夾。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型超聲波自動檢測系統(tǒng)的優(yōu)點為:1、計算機控制三臺伺服電機驅(qū)動超聲波探頭在三維空間移動定位，迅速準確方便；2、旋轉(zhuǎn)工作臺帶動工件旋轉(zhuǎn)，便于環(huán)形焊縫工件的超聲檢測。3、排除了人為因素的干擾，重復(fù)性較高，可以在惡劣環(huán)境下工作；4、計算機定位控制，結(jié)合超聲波探傷卡先進的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)，檢測結(jié)果自動處理，缺陷自動識別，缺陷尺寸的測量更加準確，實現(xiàn)超聲波檢測的自動化、數(shù)字化、智能化和圖像化，提高檢測的可靠性和效率；5、適合自動化生產(chǎn)線使用、性價比高。

圖1為本超聲波自動檢測系統(tǒng)實施例的俯視圖；圖2為本超聲波自動檢測系統(tǒng)實施例的側(cè)視圖；圖3為本超聲波自動檢測系統(tǒng)實施例探頭調(diào)節(jié)裝置的俯視圖視圖；圖4為本超聲波自動檢測系統(tǒng)實施例探頭調(diào)節(jié)裝置的側(cè)視圖；圖5為本超聲波自動檢測系統(tǒng)實施例的控制電路框圖。圖內(nèi)標號為:1、水箱，11、水箱底，2、探頭調(diào)節(jié)裝置，21、X軸伺服電機，211、X軸導(dǎo)軌，22、Y軸伺服電機，221、Y軸導(dǎo)軌，222、Y軸滑塊，23、縱桿伺服電機，231、縱桿導(dǎo)軌，232、縱桿滑塊，233、探頭導(dǎo)桿，24、探頭夾持器，3、工作臺，31、三爪卡盤，32、旋轉(zhuǎn)軸，4、機架，5、水閥，6、超聲探頭。
具體實施方式
本超聲波自動檢測系統(tǒng)實施例如圖1和2所示，包括工作臺3、水箱1、超聲波探傷卡、超聲波探頭6和探頭調(diào)節(jié)裝置2，工作臺3安裝于水箱2內(nèi)，工件固定于工作臺3上，超聲波探傷卡連接超聲波探頭6。超聲波探頭6安裝于探頭夾持器24上，探頭夾持器24安裝于探頭調(diào)節(jié)裝置2上、位于工作臺3上方。水箱2底部安裝有水閥5。[0020]探頭調(diào)節(jié)裝置2如圖3和4所示，包括相互垂直的X軸導(dǎo)軌211、Y軸導(dǎo)軌221和縱桿導(dǎo)軌231以及X軸滑塊、Y軸滑塊222和縱桿滑塊232。所述水箱I上方固定有2根相互平行的X軸導(dǎo)軌211，Y軸導(dǎo)軌221兩端各固裝有一個X軸滑塊，X軸滑塊與X軸導(dǎo)軌211相配合、嵌于X軸導(dǎo)軌211上，Y軸導(dǎo)軌221與X軸導(dǎo)軌211垂直，X軸絲杠與X軸導(dǎo)軌211平行，X軸螺母套在X軸絲杠上，X軸螺母與X軸滑塊固定連接，X軸伺服電機21經(jīng)聯(lián)軸器與其中一根X軸絲杠連接。X軸伺服電機21驅(qū)動X軸絲杠轉(zhuǎn)動，X軸螺母在X軸絲杠上平動，帶動X軸滑塊和Y軸導(dǎo)軌221在X軸導(dǎo)軌211上移動?？v桿導(dǎo)軌231與X軸導(dǎo)軌211、Y軸導(dǎo)軌221的平面垂直，縱桿導(dǎo)軌231上端固裝有一個Y軸滑塊222，Y軸滑塊222與Y軸導(dǎo)軌221相配合、嵌于Y軸導(dǎo)軌221上，Y軸絲杠與Y軸導(dǎo)軌221平行，Y軸螺母套在Y軸絲杠上，Y軸螺母與Y軸滑塊222固定連接，Y軸伺服電機22經(jīng)聯(lián)軸器與Y軸絲杠連接。Y軸伺服電機22驅(qū)動Y軸絲杠轉(zhuǎn)動，Y軸螺母在Y軸絲杠上平動，帶動Y軸滑塊222和縱桿導(dǎo)軌在Y軸導(dǎo)軌上移動。探頭導(dǎo)桿233插入縱桿滑塊232的導(dǎo)桿導(dǎo)向孔內(nèi)，二者為滑動配合，縱桿滑塊232上有定位螺栓固定調(diào)節(jié)后的探頭導(dǎo)桿233。探頭導(dǎo)桿233下方經(jīng)球形萬向節(jié)連接探頭夾持器24?？v桿滑塊232與縱桿導(dǎo)軌231相配合、嵌于縱桿導(dǎo)軌231上,縱桿絲杠與縱桿導(dǎo)軌231平行，縱桿螺母套在縱桿絲杠上，縱桿螺母與縱桿滑塊232固定連接，縱桿伺服電機23經(jīng)聯(lián)軸器與縱桿絲杠連接?？v桿伺服電機23驅(qū)動縱桿絲杠轉(zhuǎn)動，縱桿螺母在縱桿絲杠上在豎直方向平動，帶動縱桿滑塊232和探頭夾持器24在縱桿導(dǎo)軌231上移動。所述探頭調(diào)節(jié)裝置2的X軸導(dǎo)軌211、Y軸導(dǎo)軌221和縱桿導(dǎo)軌231分別在超聲波探頭6行程的極限位置上安裝有限位開關(guān)或限位器，限位開關(guān)或限位器的信號線與計算機相連接，并在計算機上配有限位程序，雙重限位。本例縱桿滑塊232安裝可調(diào)節(jié)的探頭導(dǎo)桿233，探頭導(dǎo)桿233下方經(jīng)球形萬向節(jié)連接探頭夾持器24。本例的X軸伺服電機、Y軸伺服電機和縱桿伺服電機，安裝有電磁屏蔽罩，電磁屏蔽罩為鋁板制作。如圖5所示，所述工作臺3為旋轉(zhuǎn)工作臺，工作臺3安裝在豎直的旋轉(zhuǎn)軸32上，旋轉(zhuǎn)軸32下端可轉(zhuǎn)動地穿過水箱底11與旋轉(zhuǎn)電機相連接，旋轉(zhuǎn)軸32與水箱底11之間密封，旋轉(zhuǎn)電機安裝于水箱底11下方。旋轉(zhuǎn)軸32上端處于水箱I內(nèi)、固定工作臺3。工作臺3上固定三爪卡盤31。如圖6所示，計算機連接超聲波探傷卡和同步控制電路，同步控制電路連接X軸伺服電機控制電路、Y軸伺服電機控制電路、縱桿伺服電機控制電路和旋轉(zhuǎn)電機控制電路。本例超聲波探傷卡安裝于計算機內(nèi)。本例三維運動的探頭調(diào)節(jié)裝置2，配用IOMHz或15MHz的高頻窄脈沖水浸聚焦探頭，可有效檢測工件上0.3 0.5mm的微小缺陷。上述實施例，僅為對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進一步詳細說明的具體個例，本實用新型并非限定于此。凡在本實用新型的公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.超聲波自動檢測系統(tǒng)，包括工作臺(3)、水箱(I)、超聲波探傷卡和超聲波探頭(6)，工作臺(3)安裝于水箱(I)內(nèi)，工件固定于工作臺(I)上，超聲波探傷卡連接超聲波探頭(6)，超聲波探頭(6)安裝于探頭夾持器(24)上，探頭夾持器(24)安裝于工作臺(3)上方；其特征在于: 還有包括相互垂直的X軸導(dǎo)軌(211 )、Y軸導(dǎo)軌(221)和縱桿導(dǎo)軌(231)以及X軸滑塊、Y軸滑塊(222)和縱桿滑塊(232)的探頭調(diào)節(jié)裝置，所述水箱(I)上方固定有2根相互平行的X軸導(dǎo)軌(211 )，Y軸導(dǎo)軌(221)兩端各固裝一個X軸滑塊，X軸滑塊與X軸導(dǎo)軌(211)相配合、嵌于X軸導(dǎo)軌(211)上，X軸伺服電機(21)驅(qū)動連接其中一個X軸滑塊，X軸伺服電機(21)驅(qū)動X軸滑塊和Y軸導(dǎo)軌(221)在X軸導(dǎo)軌(211)上移動；縱桿導(dǎo)軌(231)上端固裝有一個Y軸滑塊(222)，Y軸滑塊(222)與Y軸導(dǎo)軌(221)相配合、嵌于Y軸導(dǎo)軌(221)上，Y軸伺服電機(22)與Y軸滑塊(222)驅(qū)動連接，驅(qū)動Y軸滑塊(222)帶動縱桿導(dǎo)軌(231)在Y軸導(dǎo)軌(221)上移動；探頭夾持器(24)上固裝有縱桿滑塊(232 )，縱桿滑塊(232 )與縱桿導(dǎo)軌(231)相配合、嵌于縱桿導(dǎo)軌(231)上，縱桿伺服電機(23)與縱桿滑塊(232)驅(qū)動連接，驅(qū)動縱桿滑塊(232)帶動探頭夾持器(24)在縱桿導(dǎo)軌(231)上移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波自動檢測系統(tǒng)，其特征在于: 計算機連接所述超聲波探傷卡和同步控制電路，同步控制電路連接X軸伺服電機控制電路、Y軸伺服電機控制電路、縱桿伺服電機控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波自動檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述探頭調(diào)節(jié)裝置(2)的各伺服電機分別經(jīng)絲杠和絲杠螺母與各滑塊連接；Χ軸絲杠與所述X軸導(dǎo)軌(211)平行，X軸螺母套在X軸絲杠上，X軸螺母與X軸滑塊固定連接，X軸伺服電機(21)經(jīng)聯(lián)軸器與 X軸絲杠連接；Υ軸絲杠與Y軸導(dǎo)軌(221)平行，Y軸螺母套在Y軸絲杠上，Y軸螺母與Y軸滑塊(222)固定連接，Y軸伺服電機(22)經(jīng)聯(lián)軸器與Y軸絲杠連接；縱桿絲杠與縱桿導(dǎo)軌(231)平行，縱桿螺母套在縱桿絲杠上，縱桿螺母與縱桿滑塊(232)固定連接，縱桿伺服電機(23)經(jīng)聯(lián)軸器與縱桿絲杠連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超聲波自動檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述X軸導(dǎo)軌(211 )、Y軸導(dǎo)軌(221)和縱桿導(dǎo)軌(231)分別在超聲波探頭(6)行程的極限位置上安裝有限位開關(guān)或限位器，限位開關(guān)或限位器的信號線與計算機相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波自動檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述縱桿滑塊(232)上安裝可調(diào)節(jié)的探頭導(dǎo)桿(233)，探頭導(dǎo)桿(233)下方經(jīng)球形萬向節(jié)連接探頭夾持器(24)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超聲波自動檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述X軸伺服電機(21)、Y軸伺服電機(22)和縱桿伺服電機(23)安裝有電磁屏蔽罩。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波自動檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述工作臺(3)為旋轉(zhuǎn)工作臺，工作臺(3)安裝在豎直的旋轉(zhuǎn)軸(32)上，旋轉(zhuǎn)軸(32)下端可轉(zhuǎn)動地穿過水箱底(11)與旋轉(zhuǎn)電機相連接，旋轉(zhuǎn)軸(32與水箱底(11)之間密封，旋轉(zhuǎn)電機安裝于水箱底(11)下方；旋轉(zhuǎn)軸(32)上端處于水箱(I)內(nèi)，工作臺(3)固定于旋轉(zhuǎn)軸(32)上端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波自動檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述計算機所接的同步控制電路連接旋轉(zhuǎn)電機控制電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波自動檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述工作臺(3)上固定 三爪 卡盤(31)。
專利摘要本實用新型為超聲波自動檢測系統(tǒng)，工作臺安裝于水箱內(nèi)，工件固定于工作臺上，超聲波探傷卡連接超聲波探頭。超聲波探頭安裝于工作臺上方的探頭夾持器上。探頭調(diào)節(jié)裝置包括相互垂直的X軸、Y軸和縱桿導(dǎo)軌及滑塊。水箱上方固裝2根平行的X軸導(dǎo)軌，Y軸導(dǎo)軌兩端固裝的X軸滑塊嵌于X軸導(dǎo)軌，X軸伺服電機驅(qū)動X軸滑塊和Y軸導(dǎo)軌在X軸導(dǎo)軌上移動；Y軸滑塊、Y軸導(dǎo)軌和Y軸伺服電機，縱桿滑塊、縱桿導(dǎo)軌和縱桿伺服電機的連接方式相同。計算機連接超聲波探傷卡和同步控制電路，經(jīng)各伺服電機控制探頭夾持器的三自由度運動。本系統(tǒng)探頭定位迅速準確方便；有利實現(xiàn)超聲波檢測的自動化、數(shù)字化、智能化和圖像化，提高檢測的可靠性和效率。
文檔編號G01N29/04GK202974951SQ201220632438
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者薛興, 李寶強, 鐘慶華, 陳偉康 申請人:桂林電子科技大學(xué)