本發(fā)明涉及攪拌摩擦焊焊縫超聲相控陣檢測領(lǐng)域，具體地，涉及大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動檢測裝置。

背景技術(shù)：

超聲相控陣檢測技術(shù)使用不同形狀的多陣元換能器產(chǎn)生和接收超聲波束，通過控制換能器陣列中各陣元發(fā)射(或接收)脈沖的不同延遲時間，改變聲波到達(dá)(或來自)物體內(nèi)某點時的相位關(guān)系，實現(xiàn)焦點和聲束方向的變化，從而實現(xiàn)超聲波的波束掃描、偏轉(zhuǎn)和聚焦，然后采用機(jī)械掃描和電子掃描相結(jié)合的方法來實現(xiàn)圖像成像。超聲相控陣檢測技術(shù)已有近20多年的發(fā)展歷史，初期主要應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，醫(yī)學(xué)超聲成像中用相控陣換能器快速移動聲束對被檢器官成像，根據(jù)得到的二維圖像判斷器官是否病變。隨著電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲相控陣檢測技術(shù)逐漸應(yīng)用于工業(yè)無損檢測，特別是在核工業(yè)及航空航天工業(yè)等領(lǐng)域，如薄鋁板摩擦焊縫熱疲勞裂紋的檢測。

針對大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫，目前超聲相控陣檢測工藝流程如下：1)大直徑筒體焊接完后下架，對焊縫內(nèi)外表面進(jìn)行打磨，去除焊縫表面影響超聲探頭耦合和缺陷判定的毛刺、飛邊；2)檢測人員對焊縫進(jìn)行手動相控陣超聲檢測，對超標(biāo)缺陷進(jìn)行標(biāo)記并通知焊接工藝人員；3)對需要補(bǔ)焊的焊縫部位，將大直徑筒體重新吊裝至焊接工位進(jìn)行裝夾和二次攪拌補(bǔ)焊；4)檢測人員對補(bǔ)焊部位進(jìn)行相控陣超聲檢測并確認(rèn)合格。不足的是：不僅工序繁瑣、檢測效率低，而且長時間操作易出現(xiàn)手臂及視覺疲勞導(dǎo)致探頭耦合力不足、缺陷漏檢、漏判等情況，使得檢測結(jié)果的可靠性難以保證。因此，直接將超聲相控陣檢測探頭安裝到移動機(jī)構(gòu)上，將移動機(jī)構(gòu)推至待檢筒體焊縫下，利用原工位焊接工裝實現(xiàn)環(huán)縫的轉(zhuǎn)動，進(jìn)行現(xiàn)場檢測和缺陷的及時處理，從而有效避免筒體來回下架場地周轉(zhuǎn)重復(fù)裝配工序繁瑣、效率低的問題，同時解決手動掃查曲面焊縫存在的接觸性差、缺陷漏檢、漏判等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動檢測裝置。

本發(fā)明具體通過以下方案實現(xiàn)：

大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動檢測裝置，包括移動底座、高度可調(diào)支撐機(jī)構(gòu)、探頭夾持裝置、耦合楔塊、超聲相控陣探頭、位移編碼器、噴水裝置、移動式循環(huán)水泵、超聲相控陣檢測儀、控制計算機(jī)；所述高度可調(diào)支撐機(jī)構(gòu)與移動底座導(dǎo)向配合用于調(diào)節(jié)超聲相控陣探頭上下高度；所述探頭夾持裝置用于夾持耦合楔塊與噴水裝置；所述位移編碼器與耦合楔塊固連，位移編碼器的信號輸出端與所述超聲相控陣檢測儀的位移信號輸入端相連接，超聲相控陣檢測儀用于讀取位移編碼器記錄的焊縫平面位置信息；所述噴水裝置通過水管與移動式循環(huán)水泵連接；所述移動式循環(huán)水泵用于為所述超聲相控陣探頭提供耦合用水，耦合用水噴涂于被檢筒體焊縫表面上；所述超聲相控陣檢測儀輸出端與控制計算機(jī)輸入端相連，控制計算機(jī)用于獲取、記錄超聲相控陣探頭自動掃查記錄的圖像信息及位移編碼器記錄的焊縫平面位置信息，并將二者關(guān)聯(lián)起來，進(jìn)而獲得整條焊縫的C掃描圖像。

優(yōu)選地，所述高度可調(diào)支撐機(jī)構(gòu)包括支撐塊、導(dǎo)向滑塊、鎖緊裝置，支撐塊與探頭夾持裝置的連接塊采用內(nèi)六角螺釘連接，導(dǎo)向滑塊與移動底座上的滑槽配合用于調(diào)節(jié)超聲相控陣探頭上下高度，鎖緊裝置用于在超聲相控陣探頭高度調(diào)好后固定高度可調(diào)支撐機(jī)構(gòu)與移動底座位置。

優(yōu)選地，所述探頭夾持裝置包括連接塊、卡爪、卡槽，卡爪用于夾持耦合楔塊，卡槽用于安裝噴水裝置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明提供的大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動檢測裝置可以準(zhǔn)確建立超聲相控陣探頭自動掃查記錄的圖像信息及位移編碼器記錄的焊縫平面位置信息關(guān)聯(lián)關(guān)系，方法簡單，自動化程度高。

2、本發(fā)明提供的大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動檢測裝置采用“固定角度的探頭+線性自動掃查”的方式，利用位置編碼器獲得整條焊縫的C掃描圖像，在整條焊縫掃查結(jié)束后進(jìn)行圖像調(diào)取和判讀，與傳統(tǒng)的“大偏轉(zhuǎn)角度探頭+鋸齒形手動掃查”方式相比，本發(fā)明能夠確保焊縫內(nèi)部缺陷全覆蓋、無漏檢，且檢測效率高。

3、本發(fā)明提供的大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動檢測裝置不需要依賴外部儀器和設(shè)備，實用性強(qiáng)，適合與多種場合的工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明實施例大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動檢測裝置工作原理示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實施例大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動檢測裝置中探頭與焊縫表面噴水耦合示意圖；

圖4為實施例大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動檢測裝置中筒體環(huán)縫手動鋸齒形及自動線性掃查示意圖；

圖5為實施例大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動檢測裝置中手動掃查焊縫內(nèi)部A掃和S掃圖像；

圖6實施例大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動檢測裝置中為自動掃查時焊縫內(nèi)部A、B、C掃圖像。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明：以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖2所示，本發(fā)明實施例提供了一種大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動檢測裝置，包括移動底座、高度可調(diào)支撐機(jī)構(gòu)、探頭夾持裝置、耦合楔塊、超聲相控陣探頭、位移編碼器、噴水裝置、移動式循環(huán)水泵、超聲相控陣檢測儀、控制計算機(jī)；移動底座1實現(xiàn)將整個超聲相控陣自動檢測裝置移動到被檢筒體下；高度可調(diào)支撐機(jī)構(gòu)2調(diào)節(jié)超聲相控陣探頭高度，實現(xiàn)探頭與焊縫表面耦合接觸；探頭夾持裝置3用于夾持耦合楔塊與噴水裝置5；超聲相控陣探頭4的探頭端固定在耦合楔塊上；位移編碼器6與耦合楔塊固連，位移編碼器的信號輸出端與所述超聲相控陣檢測儀的位移信號輸入端相連接；噴水裝置5通過水管與移動式循環(huán)水泵連接，水泵用于為所述超聲相控陣探頭提供耦合用水，耦合用水噴涂于被檢筒體焊縫表面上；超聲相控陣檢測儀輸出端與控制計算機(jī)輸入端相連，控制計算機(jī)獲取、記錄檢測數(shù)據(jù)及相應(yīng)位置信息。

如圖1所示，本具體實施工作時，移動超聲相控陣自動檢測裝置2至大直徑筒體1的下方，使超聲相控陣探頭及位移編碼器位于環(huán)形焊縫正下方，并固定自動檢測裝置2，調(diào)節(jié)高度可調(diào)支撐機(jī)構(gòu)，使得探頭與焊縫表面處于耦合接觸狀態(tài)，并鎖緊導(dǎo)向滑塊，設(shè)置超聲相控陣檢測儀的檢測參數(shù)，利用焊接工裝實現(xiàn)筒體的轉(zhuǎn)動，對環(huán)形焊縫進(jìn)行檢測實施，控制計算機(jī)獲取和記錄檢測數(shù)據(jù)和位置，獲得整條焊縫的C掃描圖像，最后對掃描圖像進(jìn)行分析和結(jié)果判讀。

具體包括如下步驟：

S1、人工推動移動底座運動，使超聲相控陣探頭及位移編碼器位于環(huán)形焊縫正下方，并固定自動檢測裝置，調(diào)節(jié)高度可調(diào)支撐機(jī)構(gòu)，使得探頭與焊縫表面耦合接觸，并鎖緊導(dǎo)向滑塊；

S2、啟動移動式循環(huán)水泵，如圖3所示，調(diào)節(jié)壓縮彈簧1高度使得噴水裝置2噴出的耦合用水適量地附于被檢筒體焊縫表面上；

S3、設(shè)置超聲相控陣檢測儀的檢測參數(shù)，校準(zhǔn)超聲相控陣檢測儀，調(diào)節(jié)掃查靈敏度；

S4、利用焊接工裝實現(xiàn)筒體的轉(zhuǎn)動，如圖4所示，對環(huán)形焊縫進(jìn)行線性自動掃查2，控制計算機(jī)獲取和記錄檢測數(shù)據(jù)和位置信息，直至筒體旋轉(zhuǎn)一周，記錄下完整焊縫數(shù)據(jù)；

S5、建立超聲相控陣探頭自動掃查記錄的圖像信息及位移編碼器記錄的焊縫平面位置信息關(guān)聯(lián)關(guān)系，獲得整條焊縫的C掃描圖像，最后對掃描圖像進(jìn)行分析和結(jié)果判讀。

如圖6所示，本實施例進(jìn)行上述步驟后生成整條焊縫的A、B、C掃圖像，圖像信息中除包含缺陷幅值、大小、深度等信息外還包括編碼器記錄的焊縫平面位置信息。而圖5所示，采用手動掃查焊縫內(nèi)部A掃和S掃圖像，圖像中只包含缺陷的幅值、大小等信息，缺陷在焊縫中的平面位置需要人為結(jié)合探頭接觸點位置進(jìn)行測量、標(biāo)記。

本實施例以大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)形焊縫超聲相控陣自動檢測為例，說明了大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動檢測裝置的組成及工作原理，采用“固定角度的探頭+線性自動掃查”的方式，利用位置編碼器獲得整條焊縫的C掃描圖像，在整條焊縫掃查結(jié)束后進(jìn)行圖像調(diào)取和判讀，能夠確保焊縫內(nèi)部缺陷全覆蓋、無漏檢，且檢測效率高，適應(yīng)于大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣原工位、高效、自動檢測。

此外，本發(fā)明提供的裝置不需要外部儀器和設(shè)備，實用性強(qiáng)，適合與多種場合的工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用。

以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。