单机械手超声无损检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种单机械手超声无损检测装置及方法，能对具有复杂曲面特征的工件缺陷进行精确的自动化无损检测。其包括：工控机；机械手扫查机构，包括一个机械手和机械手控制器，机械手和机械手控制器连接和通讯，机械手控制器与工控机连接和通讯，机械手用于夹持被测件；水槽，其内部收容作为耦合剂的水；超声收发机构，包括超声换能器、超声脉冲收发卡、数据采集卡，超声脉冲收发卡和高速采集卡装在工控机上，由工控机控制进行脉冲信号的收发和采集，超声换能器设置在水槽中，在进行超声无损检测时，工控机控制夹持有被测件的机械手的运行轨迹，超声换能器发射超声，并接收由被测件反射后的超声脉冲回波信号，将超声回波信号反馈给工控机。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种，能对具有复杂曲面特征的工件缺陷进行精确的自动化无损检测。其包括：工控机；机械手扫查机构，包括一个机械手和机械手控制器，机械手和机械手控制器连接和通讯，机械手控制器与工控机连接和通讯，机械手用于夹持被测件；水槽，其内部收容作为耦合剂的水；超声收发机构，包括超声换能器、超声脉冲收发卡、数据采集卡，超声脉冲收发卡和高速采集卡装在工控机上，由工控机控制进行脉冲信号的收发和采集，超声换能器设置在水槽中，在进行超声无损检测时，工控机控制夹持有被测件的机械手的运行轨迹，超声换能器发射超声，并接收由被测件反射后的超声脉冲回波信号，将超声回波信号反馈给工控机。【专利说明】
本专利技术设及一种，可W实现对工件缺陷进行自 动化无损检测，尤其对具有复杂曲面特征的工件缺陷进行自动化无损检测。
技术介绍
现有技术中，复杂型面构件通常具有不规则的曲面特征或者轮廓曲率变化范围较 大，传统的基于笛卡尔坐标系进行定位的超声检测装置已不能准确地获取此类复杂型面构 件的内部缺陷位置，例如本专利技术所检测的航空发动机叶片，其被测面曲率变化范围较大，传 统的超声扫查机构无法实现对其空间曲面特征进行检测。而依据被测件的检测需求设计的 专用扫查设备，在对被测件进行自动检测时，存在着超声波在被测表面传播规律较复杂，扫 查路径难W规划的特点。 目前针对具有复杂型面特征的被测件仍缺少必要的专用扫查机构。 如专利文献CN201120298053. 8公开了一种通过转盘/S爪卡盘夹持被测件，五轴 机械手夹持超声换能器的检测装置。但该种机构增加了机械手运动过程中超声换能器收发 超声波的不稳定性，降低了检测的灵敏度。且该机构利用的=爪卡盘完全限制了被测件的 自由度，仅依靠机械手夹持超声换能器实现空间运动，检测区域依赖于机械手的活动范围， 因此不适用于对具有复杂曲面特征的试件轮廓面进行检测。 专利文献CN20290374抓公开了一种使用特制的超声检测扫查架对被测件进行检 测的方法。但该种方法利用衍射时差法仅对被测件进行平行扫查和斜扫查，不适用于对曲 率较大的构件扫查，因此无法对航空发动机叶片进行自动化检测。 因此需要一种对具有复杂曲面特征的工件缺陷进行自动化无损检测的机构和方 法。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而提出的，本专利技术的目的在于，提供一种单机械手超声无 损检测装置，实现对工件缺陷进行自动化无损检测，尤其对具有复杂曲面特征的工件缺陷 进行自动化无损检测。 [000引本专利技术的另一个目的是提供一种适用于复杂构件的单机械手超声无损检测方法。 本专利技术的技术方案一提供一种单机械手超声无损检测装置，用于对被测件的内部 缺陷进行检测，其包括：工控机；机械手扫查机构，包括一个机械手和机械手控制器，所述 机械手和机械手控制器通过电源与信号集成线缆进行连接和通讯，所述机械手控制器与所 述工控机通过网线进行连接和通讯，所述机械手用于夹持被测件；水槽，其内部收容作为禪 合剂的水；超声收发机构，包括超声换能器、超声脉冲收发卡、数据采集卡，所述超声脉冲收 发卡和高速采集卡装在所述工控机上，由所述工控机控制进行脉冲信号的收发和采集，所 述超声换能器设置在所述水槽中，在进行超声无损检测时，所述工控机控制夹持有被测件 的所述机械手的运行轨迹，所述超声换能器发射超声，并接收由被测件反射后的超声脉冲 回波信号，将超声回波信号反馈给所述工控机。 检测时超声换能器发射脉冲波抵达被测件内部，经反射后被超声换能器接收并传 递至工控机显示，通过观察来自内部缺陷或试件底面反射波的情况即可对被测件缺陷进行 评估。并可W通过图像的形式实时显示扫查结果。因为采取机械手夹持被测件运动的检 巧蝶置，本专利技术适用范围广，降低了超声换能器收发超声波的不稳定性，提高了检测的灵敏 度，对被测件的扫查空间和机械手的运动范围限制因素少，保证扫查结果的精度。 本专利技术的技术方案二提供一种单机械手超声无损检测方法，其包括如下步骤；将 被测件夹持在机械手的末端手腕上；使所述机械手相对于固定在水槽中的超声换能器进行 扫查轨迹运动；所述机械手的位置数据和由被测件反射的超声信号反馈给工控机；所述工 控机对上述数据和信号进行处理，获取所述被测件的内部缺陷信息。 本专利技术的单机械手超声无损检测方法，实现了对工件缺陷进行自动化无损检测， 降低了超声换能器收发超声波的不稳定性，提高了检测的灵敏度，尤其适用于对具有复杂 曲面特征的工件缺陷进行自动化无损检测。 【专利附图】【附图说明】 图1为航空发动机叶片示意图； 图2为可夹持复杂构件的单机械手超声无损检测方法示意图； 图3为机械手轨迹规划离散点路径示意图； 图4为机械手坐标系转换示意图； 图5为复杂构件超声检测装置组成框图； [001引图6为超声检测与运动控制机构示意图。 【符号说明】 1、工控机；2、机械手扫查机构；3、超声收发机构；4、水槽；21、机械手；22、机械手 控制器；31、超声换能器；A ;樽头 【具体实施方式】 下面参照附图对本专利技术的【具体实施方式】进行说明。如图1至图6所示，本专利技术提 出的可夹持复杂构件的单机械手超声无损检测装置包括；工控机1、机械手扫查机构2和超 声收发机构3、辅助机构等。在集成了结构设计、运动控制技术、伺服驱动技术和超声检测技 术的基础上，通过机械手扫查机构2和超声收发机构3、辅助机构的协同工作，实现对复杂 型面被测件的自动化检测。该是一种能够适用于复杂非规则曲面的、检测效率较高的超声 检测装置。本专利技术W航空发动机叶片作为复杂型面被测件的一个例子进行说明。 工控机1通过网线连接机械手扫查机构2,同时也控制着超声收发机构3和辅助机 构的运行，工控机1与机械手扫查机构2、超声收发机构3保持通讯，进行参数设置、发送控 制指令和读取检测数据等工作。 单机械手超声无损检测装置的组成框图如图5所示，包括；工控机1 ;机械手扫查 机构2,其包括一个机械手21和机械手控制器22,机械手21和机械手控制器22通过电源与 信号集成线缆进行连接和通讯，机械手控制器22与工控机1通过网线进行连接和通讯，机 械手21用于夹持被测件；水槽4,其内部收容作为禪合剂的水；超声收发机构3,包括超声 换能器31、超声脉冲收发卡、数据采集卡，超声脉冲收发卡和高速采集卡装在工控机1上， 由工控机1控制进行脉冲信号的收发和采集。辅助机构包括PLC控制面板、水循环机构等。 本专利技术利用六自由度机械手21夹持被测件相对超声换能器31进行空间轨迹的扫 查运动，通过工控机1控制机械手21扫查运动、超声波脉冲的收发W及对采集信号进行处 理等。所述机械手21为关节式六自由度机械手，为六个不同方向的关节串联，其单臂结构 紧凑，运动灵活，能精确定位到球形空间的大部分区域；工控机1能实现机构控制、数据处 理、机械手轨迹规划和超声发射及数据采集等工作。 本专利技术通过对轨迹规划技术、超声检测技术和超声C扫图像显示技术的集成，实 现了对复杂构件的快速、准确的超声无损检测。机构结构紧凑、易于控制和操作，检测效率 和适应性较高。 下面对本专利技术设及的超声无损检测的方法进行说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单机械手超声无损检测装置，用于对被测件的内部缺陷进行检测，其特征在于，包括：工控机(1)；机械手扫查机构(2)，包括一个机械手(21)和机械手控制器(22)，所述机械手(21)和机械手控制器(22)通过电源与信号集成线缆进行连接和通讯，所述机械手控制器(22)与所述工控机(1)通过网线进行连接和通讯，所述机械手(21)用于夹持被测件；水槽(4)，其内部收容作为耦合剂的水；超声收发机构(3)，包括超声换能器(31)、超声脉冲收发卡、数据采集卡，所述超声脉冲收发卡和高速采集卡装在所述工控机(1)上，由所述工控机(1)控制进行脉冲信号的收发和采集，所述超声换能器(31)设置在所述水槽(4)中，在进行超声无损检测时，所述工控机(1)控制夹持有被测件的所述机械手(21)的运行轨迹，所述超声换能器(31)发射超声，并接收由被测件反射后的超声脉冲回波信号，将超声回波信号反馈给所述工控机(1)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐春广，肖振，肖定国，刘方芳，孟凡武，印明哲，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11