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原文传递一种用于大型环件的轨道式超声检测装置及环件检测方法

专利名称：	一种用于大型环件的轨道式超声检测装置及环件检测方法
摘要：	本申请提供一种用于大型环件的轨道式超声检测装置及环件检测方法，属于超声波无损检测技术领域。其包括装有耦合剂的水池，水池内设置有大型环件；设置在水池外围的圆形轨道；工业机器人，可移动地安装在圆形轨道上；驱动组件，与工业机器人传动连接，用于驱动工业机器人在圆形轨道上移动；超声扫查机构，可移动地安装在工业机器人上，用于检测大型环件的内部缺陷。该检测装置能够对大型环件进行准确全面的测试，其可适应不同尺寸环件的检测，进而提高了环件的检测效率和检测数据的准确度。
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：	钱东升;杜学铭;汪小凯;李力;潘晓萌;关山月;何溪明;王彬
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910688251.6
公开号：	CN110441392A
代理机构：	湖北武汉永嘉专利代理有限公司
代理人：	唐万荣
分类号：	G01N29/04(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：	1.一种用于大型环件的轨道式超声检测装置，其特征在于，包括：装有耦合剂的水池，所述水池内设置有大型环件；设置在所述水池外围的圆形轨道；工业机器人，可移动地安装在所述圆形轨道上；驱动组件，与所述工业机器人传动连接，用于驱动所述工业机器人在所述圆形轨道上移动；超声扫查机构，可移动地安装在所述工业机器人上，用于检测所述大型环件的内部缺陷。 2.根据权利要求1所述的用于大型环件的轨道式超声检测装置，其特征在于，所述驱动组件包括滑移底座和伺服电机，所述滑移底座可移动地安装在所述圆形轨道上，所述工业机器人安装在所述滑移底座上，所述伺服电机与所述滑移底座传动连接，用于驱动所述滑移底座在所述圆形轨道上移动。 3.根据权利要求1所述的用于大型环件的轨道式超声检测装置，其特征在于，所述超声扫查机构包括：控制柜，安装在所述驱动组件上；工控机，安装在所述驱动组件上，并与所述控制柜电连接；多通道超声检测仪，安装在所述驱动组件上，并与所述工控机电连接；支撑架，安装在所述工业机器人的一端上； X轴线性模组，横向地安装于所述支撑架上；端面多频阵列探头，可横向移动地安装在所述X轴线性模组上，并与所述多通道超声检测仪电连接； Y轴线性模组，竖向地安装于所述支撑架上；外圆面多频阵列探头，可升降地安装在所述Y轴线性模组上，并与所述多通道超声检测仪电连接；所述X轴线性模组与Y轴线性模组相互垂直且构成的平面与所述大型环件的端面垂直。 4.根据权利要求3所述的用于大型环件的轨道式超声检测装置，其特征在于，所述超声扫查机构包括：第一驱动器，与所述X轴线性模组传动连接，用于驱动所述端面多频阵列探头在所述X轴线性模组上平移；第二驱动器，与所述Y轴线性模组传动连接，用于驱动所述外圆面多频探头阵列在所述Y轴线性模组上升降。 5.根据权利要求3所述的用于大型环件的轨道式超声检测装置，其特征在于，所述圆形轨道外侧设有操作台，所述操作台上设有显示器和操作面板，所述操作面板与所述显示器电连接，所述工控机与显示器通信连接。 6.根据权利要求3所述的用于大型环件的轨道式超声检测装置，其特征在于，所述外圆面多频阵列探头包括多列高频探头和低频探头，所述高频探头和所述低频探头中不同频率的探头的检测范围连续设置，用于检测所述大型环件不同厚度处的信息，且能覆盖所述大型环件的最大厚度；所述端面多频阵列探头包括多列高频探头和低频探头，所述高频探头和所述低频探头中不同频率的探头的检测范围连续设置，用于检测所述大型环件不同高度处的信息，且能覆盖所述大型环件的最大高度。 7.根据权利要求6所述的用于大型环件的轨道式超声检测装置，其特征在于，所述高频探头和所述低频探头的有效检测范围满足如下公式： AxD-S1x(A-1)≈Bxd-S2x(B-1)-S2；式中：A表示所述低频探头的个数，D表示所述低频探头的直径，S1表示所述低频探头的重叠宽度，B表示所述高频探头个数，d表示所述高频探头直径，S2表示所述高频探头重叠宽度。 8.根据权利要求6所述的用于大型环件的轨道式超声检测装置，其特征在于，所述低频探头的水层高度为h＞c1H/c2，H为所述大型环件的检测范围，c1为所述水池的水中声速，c2为所述大型环件的声速。 9.一种环件检测方法，采用权利要求6至8任一项所述的用于大型环件的轨道式超声检测装置，其特征在于，包括以下步骤： S1，将所述大型环件落放至所述水池的中心位置处； S2，启动所述工业机器人，将所述工业机器人的末端执行器运动至所述大型环件的外圆面上方的三个不同边缘位置处，记录所述大型环件的圆心位置；利用所述工业机器人将所述圆形轨道得圆心与所述大型环件的圆心进行补差计算，重新规划所述工业机器人的末端执行器的运动路径，使所述工业机器人的末端执行器沿所述大型环件做圆周运动，存储所述运动路径程序至所述工业机器人的控制器； S3，重新启动所述工业机器人按预设路径开始运动，首先移动至检测起始位置，使得所述外圆面多频阵列探头和所述端面多频阵列探头的初始位置均位于所述大型环件的外圆面上方的边缘；所述外圆面多频阵列探头的晶片平面与所述大型环件的外圆面平行，并与所述大型环件的外圆面之间设有提离距离；所述端面多频阵列探头的晶片平面与所述大型环件的端面平行，并与所述大型环件的端面之间设有提离距离，向所述水池内注入水直至液面淹没所有所述外圆面多频阵列探头和所述端面多频阵列探头； S4，启动所述多通道超声检测仪，所有所述外圆面多频阵列探头和所述端面多频阵列探头开始检测，所述驱动组件驱动所述工业机器人绕所述大型环件匀速旋转；在所述工业机器人转动一周回到初始点的同时，所有所述外圆面多频阵列探头和所述端面多频阵列探头完成对所述大型环件一圈的检测；在检测过程中，所有所述外圆面多频阵列探头和所述端面多频阵列探头将检测到的超声波信号发送给所述多通道超声检测仪，所述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所述工控机进行处理； S5，通过带动所述端面多频阵列探头沿所述大型环件的径向移动距离Δx＝min[(A×D-S1×(A-1)-S1),(B×d-S2×(B-1)-S2)]，同时通过带动所述外圆面多频阵列探头沿所述大型环件的轴向移动距离Δy＝min[(A×D-S1×(A-1)-S1),(B×d-S2×(B-1)-S2)]，且所述外圆面多频阵列探头的移动方向指向所述大型环件的底部；直到所述端面多频阵列探头移动到所述大型环件的内孔边缘，且所述外圆面多频阵列探头移动到所述大型环件的底部为止，即完成所述大型环件的超声信号采集和记录；式中，Δx为所述端面多频阵列探头的有效覆盖区域，Δy为所述外圆面多频阵列探头的有效覆盖区域，A表示所述低频探头个数，D表示所述低频探头直径，S1表示所述低频探头重叠宽度，B表示所述高频探头个数，d表示所述高频探头直径，S2表示所述高频探头重叠宽度。
所属类别：	发明专利