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原文传递一种大型环件多面阵列超声自动检测装置及方法

专利名称：	一种大型环件多面阵列超声自动检测装置及方法
摘要：	本发明属于超声波无损检测技术领域，提供一种大型环件多面阵列超声自动检测装置及方法，该装置包括支撑平台、推动环件旋转的驱动轮，固定环件位置的从动轮，支撑环件的滚动轴、沿检测平台Z轴方向移动的内外圆周面阵列探头、沿检测平台Y轴方向移动的上下端面阵列探头、多通道超声检测仪、工控机以及控制柜等；其中，内外圆周面阵列探头用于检测环件径向不同深度的缺陷，上下端面阵列探头用于检测环件轴向不同深度的缺陷。本发明利用多面阵列探头实现环件内部缺陷的定量检测，具有检测效率高、操作简单、检测盲区小、检测精度高、适应性强等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉理工大学
发明人：	汪小凯;李力;华林;钱东升;潘晓萌;关山月;何溪明;王彬
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201910425837.3
公开号：	CN110196285A
代理机构：	武汉天力专利事务所
代理人：	吴晓颖
分类号：	G01N29/265(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
主权项：	1.一种大型环件多面阵列超声自动检测装置，其特征在于：包括整个检测系统的支撑平台、机架、设置在所述支撑平台内的从动轮、设置在所述支撑平台内的驱动轮、推动所述从动轮沿X轴方向移动的伺服电机、驱动所述驱动轮沿顺时针滚动的驱动轮伺服电机、X轴向线性模组、驱动所述X轴向线性模组沿机架轨道移动的X轴伺服电机、Y轴向线性模组、驱动所述Y轴向线性模组沿机架轨道移动的Y轴伺服电机、Z轴向线性模组、驱动所述Z轴向线性模组沿支撑平台轴向移动的Z轴伺服电机、安装在所述Z轴向线性模组的上下端面阵列探头、安装在所述Z轴向线性模组的内外端面阵列探头、与所述内外圆面阵列探头和上下端面阵列探头连接的多通道超声检测仪、与所述多通道超声检测仪连接的工控机以及与工控机连接的控制柜；所述控制柜分别与从动轮伺服电机、驱动轮伺服电机、X轴向伺服电机、Y轴向伺服电机和Z轴向伺服电机连接，所述内外圆面阵列探头包括一列多个同一频率同一尺寸的探头，内圆面阵列探头检测靠近外圆面的缺陷，外圆面阵列探头检测靠近内圆面的缺陷，所述上下端面阵列探头包括一列多个同一频率同一尺寸的探头，上端面阵列探头检测靠近下端面的缺陷，下端面阵列探头检测靠近上端面的缺陷。 2.根据权利要求1所述的大型环件多面阵列超声自动检测装置，其特征在于：所述Z轴向线性模组上安装有内外圆面探头夹具，用于固定内外圆面阵列探头，使其晶片平面与环件内外圆面相切，且沿环件轴向设置，所述内外圆面阵列探头夹具装有保水罩，所述保水罩有进水口以及出水口。 3.根据权利要求1所述的大型环件多面阵列超声自动检测装置，其特征在于：所述Z轴向线性模组上安装有上下端面探头夹具，用于固定上下端面阵列探头，使其晶片平面与环件上下端面平行，且沿环件径向设置，所述上下端面阵列探头夹具装有保水罩，所述保水罩有进水口和出水口。 4.根据权利要求1所述的大型环件多面阵列超声自动检测装置，其特征在于：所述内外圆面阵列探头的检测范围连续，且内圆面实际检测范围与外圆面实际检测范围之和不小于环件的厚度；所述上下端面多面阵列探头的检测范围连续，且上端面实际检测范围与下端面实际检测范围之和不小于环件的高度。 5.根据权利要求1所述的大型环件多面阵列超声自动检测装置，其特征在于：所述内外圆面阵列探头和上下端面阵列探头均为一列低频探头，所述低频探头的频率为2MHz～5MHz。 6.根据权利要求1所述的大型环件多面阵列超声自动检测装置，其特征在于：该装置还包括噪声滤波器，所述噪声滤波器设置在控制柜与所有伺服电机之间。 7.根据权利要求1所述的大型环件多面阵列超声自动检测装置，其特征在于：所述X轴向线性模组和X轴伺服电机均安装在机架上，所述Y轴向线性模组和Y轴伺服机构安装在X轴向线性模组上，所述Z轴向线性模组和Z轴伺服电机安装在Y轴向线性模组上，所述X轴伺服电机用于驱动Y轴向线性模组在X轴向线性模组上做纵向移动，所述Y轴伺服电机用于驱动Z轴向线性模组在Y轴向线性模组上做横向移动，所述Z轴伺服电机用于驱动探头夹具在Z轴向线性模组上做轴向移动，横向和纵向相互垂直且构成的平面与支撑平台平行。 8.一种如权利要求1所述的大型环件多面阵列超声自动检测装置的检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤： (1)将环件同轴向放置在支撑平台上，从动轮伺服电机驱动从动轮推杆开始工作，推杆带动从动轮运动，固定环件的初始位置并使环件紧贴驱动轮，内外圆面阵列探头和上下端面阵列探头的初始位置分别位于环件内外圆面上方边缘和上下端面外侧边缘，内外圆面阵列探头的晶片平面与环件圆周面相切且沿环件轴向设置，其与环件圆周面之间设有一定提离距离，端面阵列探头的晶片平面与环件端面平行且沿环件径向设置，其与环件端面之间设有一定提离距离，向保水罩内注入耦合剂直至注满保水罩，检测过程中持续注入耦合剂； (2)启动多通道超声检测仪，所有探头开始检测，从动轮伺服电机推动从动轮产生一定压力使环件旋转过程中圆心位置保持不变，驱动轮伺服电机驱动驱动轮匀速转动，进而带动环件绕其自身轴线匀速旋转，环件转动一周回到初始点的同时所有探头完成对环件一圈的检测，在检测过程中，所有探头将检测到的超声波信号发送给多通道超声检测仪，多通道超声检测仪把接收到的超声波信号转换为超声扫波形图并传输给工控机进行处理； (3)通过Y轴向伺服电机驱动Z轴向线性模组带动端面阵列探头沿环件径向移动距离Δy，移动方向指向环件内孔，Δy＝(1-S)·m·d，m为端面阵列探头每列中探头的数量，S为探头的重复覆盖率，d为探头的晶片直径，同时通过Z轴向伺服电机驱动探头夹具带动内外圆面阵列探头沿环件轴向移动距离Δz，移动方向指向环件底部，Δz＝(1-S)·n·d，n为内外圆面阵列探头每列中探头的数量，重复步骤(2)，直到端面阵列探头移动到环件内孔边缘且圆周面阵列探头移动到环件底部为止，即完成环件的超声信号采集和记录。 9.根据权利要求8所述的大型环件多面阵列超声自动检测装置的检测方法，其特征在于：步骤(1)中，内外圆面阵列探头与环件内外圆面之间、上下端面阵列探头与环件上下端面之间的提离距离均为xd；保水罩与环件表面贴合。 10.根据权利要求8所述的大型环件多面阵列超声自动检测装置的检测方法，其特征在于：步骤(2)中，环件的旋转角速度为0.2～1rad/s。
所属类别：	发明专利