1.一種平面焊接件的定位超聲檢測裝置,其特征在于:包括工業(yè)計(jì)算機(jī)(1)、超聲探頭(7)、超聲波檢測模塊(3)、串聯(lián)機(jī)械臂(4)、角度傳感器和數(shù)據(jù)采集卡(6),超聲探頭(7)通過探頭連接線與超聲波檢測模塊(3)連接,超聲波檢測模塊(3)由超聲波脈沖發(fā)射電路、超聲波接收電路和A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成,通過PCI 總線與工業(yè)計(jì)算機(jī)(1)連接,串聯(lián)機(jī)械臂(4)是由連桿串聯(lián)組成的機(jī)械臂結(jié)構(gòu),可使超聲探頭(7)實(shí)現(xiàn)在串聯(lián)機(jī)械臂所能達(dá)到的平面范圍內(nèi)進(jìn)行檢測;位于串聯(lián)機(jī)械臂(4)上的角度傳感器A(501)、角度傳感器B(502)將各連桿的角度變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)反饋到數(shù)據(jù)采集卡(6),并通過USB連接線輸入工業(yè)計(jì)算機(jī)(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面焊接件的定位超聲檢測裝置,其特征在于:所述的串聯(lián)機(jī)械臂(4)是:底座(401)為固定串聯(lián)機(jī)械臂(4)的基座,連桿A(402)與底座(401)相連,連桿B(403)與連桿A(402)相連;在連桿A(402)和連桿B(403)上分別螺接角度傳感器A(501)和角度傳感器B(502),以測量連桿A(402)和連桿B(403)的旋轉(zhuǎn)角度;在連桿A(402)與底座(401)連接處安裝大軸承A(404),在連桿B(403)與連桿A(402)連接處安裝大軸承B(405);銷A(406)通過頂絲與底座(401)固定在一起,在角度傳感器A(501)與銷A(406)之間設(shè)置聯(lián)軸器A(408)并通過頂絲固定在一起;在聯(lián)軸器A(408)與連桿A(402)之間安裝小軸承A(407);銷B(409)通過頂絲與連桿B(403)固定在一起,在角度傳感器B(502)與銷B(409)之間設(shè)置聯(lián)軸器B(410)并通過頂絲固定在一起,在聯(lián)軸器B(410)與連桿A(402)之間安裝小軸承B(411);超聲探頭連接線(2)和超聲探頭(7)固定在連桿B(403)上,隨連桿B(403)的位置和姿態(tài)變化,超聲探頭(7)可到達(dá)掃查范圍內(nèi)平面任意位置進(jìn)行檢測。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面焊接件的定位超聲檢測裝置,其特征在于:所述的工業(yè)計(jì)算機(jī)(1)為強(qiáng)固型便攜機(jī),作為人機(jī)交互界面協(xié)調(diào)控制超聲波檢測模塊(3)及數(shù)據(jù)采集卡(6),完成超聲探頭(7)位置信息和檢測數(shù)據(jù)信息的分析處理和結(jié)果的輸出;所述人機(jī)交互界面由參數(shù)設(shè)置區(qū)、A 掃描信號(hào)區(qū)、C 掃描成像區(qū)和計(jì)算結(jié)果顯示區(qū)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面焊接件的定位超聲檢測裝置,其特征在于:所述的超聲探頭(7)為單點(diǎn)式超聲探頭,超聲頻率根據(jù)焊接件的材料及板厚進(jìn)行選擇,超聲探頭(7)通過探頭連接線與超聲波檢測模塊(3)連接,實(shí)現(xiàn)在非水浸的情況下對(duì)平面焊接件進(jìn)行掃描檢測。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面焊接件的定位超聲檢測裝置,其特征在于:所述的超聲波檢測模塊(3)由集成設(shè)計(jì)在一塊PCI 總線主板上的超聲波脈沖發(fā)射電路、超聲波接收電路和A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成,通過PCI 總線與工業(yè)計(jì)算機(jī)(1)連接,其作用是發(fā)射和采集超聲波脈沖,將回波脈沖的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并傳入工業(yè)計(jì)算機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面焊接件的定位超聲檢測裝置,其特征在于:所述的角度傳感器A(501)、角度傳感器B(502)采用增量式角度傳感器,內(nèi)置光碼盤,角度傳感器每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,輸出一次脈沖值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面焊接件的定位超聲檢測裝置,其特征在于:所述的數(shù)據(jù)采集卡(6)為USB多通道數(shù)據(jù)采集卡,輸入端通過數(shù)據(jù)線與角度傳感器A(501)、角度傳感器B(502)相連,每個(gè)通道連接一個(gè)角度傳感器;輸出端通過USB連接線與工業(yè)計(jì)算機(jī)(1)相連。
8.一種平面焊接件的定位超聲檢測方法,其特征在于:包括如下步驟:
步驟1、工件表面處理:在超聲波掃查之前,對(duì)工件表面進(jìn)行除塵、除油、涂抹耦合劑處理,減少工件表面雜質(zhì)對(duì)超聲信號(hào)的干擾;
步驟2、工件表面掃查,采集工件內(nèi)部的超聲信號(hào),同時(shí)識(shí)別缺陷信息;
2.1 通過手持固定在串聯(lián)機(jī)械臂端部的超聲探頭,在工件表面進(jìn)行往復(fù)掃查運(yùn)動(dòng),其中,手持探頭運(yùn)動(dòng)的最高速度V(mm/s)的決定因素包括:超聲卡的采樣頻率fs(Hz);被掃查件的精度要求ε(mm)和串聯(lián)式機(jī)械臂坐標(biāo)反饋時(shí)間t(s),其基本計(jì)算公式為:
V≤min(ε×fs,ε/t)
2.2 在手動(dòng)掃查路徑中的任一點(diǎn),采集串聯(lián)式機(jī)械臂上的角度傳感器A、角度傳感器B反饋的角度信息θ1,θ2,其中,θ1為連桿A402相對(duì)于底座旋轉(zhuǎn)的角度,θ2為連桿B403相對(duì)于連桿A402旋轉(zhuǎn)的角度;
2.3 根據(jù)角度傳感器A、角度傳感器B反饋的信息,計(jì)算超聲探頭所處坐標(biāo)位置(X2,Y2);
2.4 在同一點(diǎn)進(jìn)行超聲波發(fā)射及回波信號(hào)數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)內(nèi)置算法,對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行去噪處理;根據(jù)超聲波在界面處反射的特性,當(dāng)超聲波在工件內(nèi)部遇雜質(zhì)、裂紋、未焊合缺陷時(shí),由于缺陷與工件母材有明顯的界面,因此會(huì)在當(dāng)前位置反射回波,在內(nèi)置算法中設(shè)定回波檢測閥值,即可進(jìn)行缺陷有無的特征判定;
2.5 手動(dòng)移動(dòng)超聲探頭至下一個(gè)掃描點(diǎn),進(jìn)行重復(fù)A掃描檢測;在完成所有掃描點(diǎn)的檢測后,超聲探頭回到原點(diǎn)位置;
2.6 將所有點(diǎn)的數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)二維矩陣,然后將其轉(zhuǎn)化為該掃描區(qū)域的C掃描圖像;對(duì)初始C掃描圖像進(jìn)行分割處理,然后對(duì)圖像的內(nèi)部缺陷特征進(jìn)行識(shí)別,并通內(nèi)置算法計(jì)算焊縫及內(nèi)部缺陷的面積,完成對(duì)焊接產(chǎn)品的檢測。