[发明专利]笔式超声探头姿态闭环调节装置及方法

权利要求书

1.一种笔式超声探头姿态闭环调节装置，其特征在于：包括支撑座（1）、X向电机座（2）、Y向电机座（3）、X向直线电机（4）、Y向直线电机（5）、X向关节轴承（6）、Y向关节轴承（7）、控制器（8）、压紧弹簧（9），所述X向直线电机（4）、Y向直线电机（5）分别通过X向电机座（2）、Y向电机座（3）安装在支撑座（1）上， X向直线电机（4）、Y向直线电机（5）的轴线呈90度布置；X向直线电机（4）、Y向直线电机（5）的伸缩轴端部分别安装X向关节轴承（6）、Y向关节轴承（7）；笔式超声探头（10）安装在X向关节轴承（6）和Y向关节轴承（7）的内孔中；控制器（8）安装在支撑座（1）上，通过信号线分别与X向直线电机（4）、Y向直线电机（5）、超声检测仪相连。

2.根据权利要求1所述的笔式超声探头姿态闭环调节装置，其特征在于：所述的X向关节轴承（6）的内圈与笔式超声探头（10）之间安装压紧弹簧（9），对笔式超声探头（10）施加朝向工件（11）的压紧力。

3.根据权利要求1所述的笔式超声探头姿态闭环调节装置，其特征在于：所述的控制器（8）为嵌入式单板控制器，通过X向直线电机（4）、Y向直线电机（5）控制X向关节轴承（6）、Y向关节轴承（7）的相对位置关系，从而实现笔式超声探头（10）轴线倾角的调节。

4.一种笔式超声探头姿态闭环调节方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤（1）、在超声波无损检测过程中，笔式超声探头姿态闭环调节装置放置在被测的工件（11）表面；

步骤（2）、X向位置检测：控制器（8）通过X向直线电机（4）带动X向关节轴承（6）移动，在Y向关节轴承（7）位置不变的条件下，X向关节轴承（6）的移动使得笔式超声探头（10）的轴线与工件（11）表面的X向夹角产生变化；夹角的变化即表示笔式超声探头（10）与工件（11）接触点的耦合状态存在变化，在此过程中控制器（8）不断接收超声检测仪发送过来的回波信号，并记录每个瞬时的表面波幅值A_x；

步骤（3）：X向最佳姿态调节：控制器（8）对记录的各个瞬时表面波幅值A_x进行比较，当表面波幅值A_x达到最大值时，即表示笔式超声探头（10）轴线与工件（11）接触点在X方向上垂直，其耦合状态最好，此位置即为笔式超声探头（10）在X方向上的最佳姿态，控制器（8）记录X方向上最佳姿态时的X向直线电机（4）的调节距离，并通过调节X向直线电机（4）带动X向关节轴承（6）使其达到X方向上的最佳姿态；

步骤（4）、Y向位置检测：控制器（8）通过Y向直线电机（5）带动Y向关节轴承（7）移动，在X向关节轴承（6）位置不变的条件下，Y向关节轴承（7）的移动使得笔式超声探头（10）的轴线与工件（11）表面的Y向夹角产生变化；夹角的变化即表示笔式超声探头（10）与工件（11）接触点的耦合状态存在变化，在此过程中控制器（8）不断接收超声检测仪发送过来的回波信号，并记录每个瞬时的表面波幅值A_y；

步骤（5）、Y向最佳姿态调节：控制器（8）对记录的各个瞬时表面波幅值A_y进行比较，当表面波幅值A_y达到最大值时，即表示笔式超声探头（10）轴线与工件（11）接触点在Y方向上垂直，其耦合状态最好，此位置即为笔式超声探头（10）在Y方向上的最佳姿态，控制器（8）记录Y方向上最佳姿态时的Y向直线电机（5）的调节距离，并通过调节Y向直线电机（5）带动Y向关节轴承（7）使其达到Y方向的最佳姿态。