[发明专利]平面焊接件的定位超声检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声检测领域，特别涉及一种基于串联机械臂的平面焊接件的定位超声检测装置及方法。适用于大尺寸平面焊接件的检测。

背景技术

定量超声波检测，常采用机械机构驱动超声波探头，通过控制机械机构的运动，使超声波探头达到特定位置，并在特定区域内进行扫查。在每一个扫查点，由机械机构反馈位置信息，由超声波探头反馈工件内部状态，再通过计算机拟合，即可获得工件内部所有扫查点的缺陷信息。工件的二维表面常采用X-Y双向电机驱动机械机构并带动超声探头在工件表面进行扫查。随着工件尺寸的增加，机械机构的尺寸、复杂程度和加工难度也随之增加，其成本也更加昂贵，同时精度保证更加困难，亟待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平面焊接件的定位超声检测装置及方法，适用于大尺寸平面焊接件的检测，解决了现有技术存在的超声扫查机构复杂，占地面积大的问题，实现大尺寸焊件的定量超声检测，同时对工件内部缺陷进行高精度在线定量扫查，并通过计算机拟合形成数值和图像。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

平面焊接件的定位超声检测装置，包括工业计算机1、超声探头7、超声波检测模块3、串联机械臂4、角度传感器和数据采集卡6。超声探头7通过探头连接线与超声波检测模块3连接，超声波检测模块3由超声波脉冲发射电路、超声波接收电路和A/D 模数转换电路构成，通过PCI 总线与工业计算机1连接，串联机械臂4是由连杆串联组成的机械臂结构，可使超声探头7实现在串联机械臂所能达到的平面范围内进行检测；位于串联机械臂4上的角度传感器A501、角度传感器B502将各连杆的角度变化转换为电信号反馈到数据采集卡6，并通过USB连接线输入工业计算机1。

所述的串联机械臂4是：底座401为固定串联机械臂4的基座，连杆A402与底座401相连，连杆B403与连杆A402相连；在连杆A402和连杆B403上分别螺接角度传感器A501和角度传感器B502，以测量连杆A402和连杆B403的旋转角度；为保证旋转顺畅，在连杆A402与底座401连接处安装大轴承A404，在连杆B403与连杆A402连接处安装大轴承B405；销A406通过顶丝与底座401固定在一起，在角度传感器A501与销A406之间设置联轴器A408并通过顶丝固定在一起；为保证旋转顺畅，在联轴器A408与连杆A402之间安装小轴承A407；销B409通过顶丝与连杆B403固定在一起，在角度传感器B502与销B409之间设置联轴器B并通过顶丝固定在一起，在联轴器B410与连杆A402之间安装小轴承B411；超声探头连接线2和超声探头7固定在连杆B403上，随连杆B403的位置和姿态变化，超声探头7可到达扫查范围内平面任意位置进行检测。

所述的工业计算机1为强固型便携机，作为人机交互界面协调控制超声波检测模块3及数据采集卡6，完成超声探头7位置信息和检测数据信息的分析处理和结果的输出；所述人机交互界面主要由参数设置区、A 扫描信号区、C 扫描成像区和计算结果显示区等构成。

所述的超声探头7为单点式超声探头，超声频率根据焊接件的材料及板厚进行选择，超声探头7通过探头连接线与超声波检测模块3连接，实现在非水浸的情况下对平面焊接件进行扫描检测。

所述的超声波检测模块3由集成设计在一块PCI 总线主板上的超声波脉冲发射电路、超声波接收电路和A/D 模数转换电路构成，通过PCI 总线与工业计算机1连接，其作用是发射和采集超声波脉冲，将回波脉冲的模拟信号转化为数字信号并传入工业计算机。

所述的角度传感器A501、角度传感器B502采用高精度增量式角度传感器，内置光码盘，角度传感器每旋转一个角度，输出一次脉冲值。角度传感器可以将各连杆的角度变化转换为电信号反馈到数据采集卡；并通过USB连接线输入计算机。

所述的数据采集卡6为USB多通道数据采集卡，输入端通过数据线与角度传感器A501、角度传感器B502相连，每个通道连接一个角度传感器；输出端通过USB连接线与工业计算机1相连，其作用在于读取各个角度传感器的脉冲数，并反馈至工业计算机。

本发明的另一目的在于提供一种平面焊接件的定位超声检测方法，包括如下步骤：

步骤1、工件表面处理：在超声波扫查之前，需要对工件表面进行除尘、除油、涂抹耦合剂处理，减少工件表面杂质对超声信号的干扰；

步骤2、工件表面扫查，采集工件内部的超声信号，同时识别缺陷信息；