[发明专利]一种双机械手超声检测方法

说明书

本发明公开一种双机械手检测方法，其利用双机械手检测系统进行检测工件表面和内部质量，该双机械手检测系统包括一延长杆，设置在主机械手末端和该发射探头之间或设置在该从机械手末端和该接收探头之间；一个或多个相连的延长杆旋转轴，设置在该延长杆和该发射探头或该接收探头之间；该双机械手检测方法利用X轴约束法将被检工件轨迹文件中的离散点姿态数据转换为欧拉角，同时约束辅助坐标系X轴，使辅助坐标系X轴正向为轨迹切线方向，该发射探头和该接收探头保持与被检工件表面垂直，机械手不与被检工件发生碰撞。

技术领域

本发明属于超声无损检测技术领域，具体涉及一种双机械手检测方法。

背景技术

随着材料科学技术的日益进步，越来越多的复合材料被用来代替金属材料，制成了各种各样的工件，尤其是航空航天领域的复杂曲面的工件。因为复合材料具有更高的刚度重量比、更轻的重量，更好的耐腐蚀和抗疲劳性。复合材料优越的性能无疑给该领域寻求新技术、新材料，优化整机性能提供了一个良好的契机，但复合材料结构的制造效率低、制造成本高是一个难题，不过更多的是复合材料工件成型后检测效率低、检测成本高。

为了提高检测效率，降低检测成本，针对这种超声衰减系数大的复合材料，北京理工大学研发了一种基于超声透射检测法的多自由度双机械手超声检测系统(徐春广,张翰明等.机械手无损检测技术[J]；电子机械工程,2017,33(02):1-12.)。公开号为CN103868996A的专利提出了一种用于无损检测的双机械手工件坐标系自动重合方法，该方法确定了两个机械手基坐标系之间的位姿变换关系，当更换检测对象后，只需要确定工件坐标系相对于其中一个机械手基坐标系的变换关系，则工件坐标系相对于另外一个机械手基坐标系的关系便自动确定。该方法操作简单，大大节省了工件坐标系标定的时间，扩大了双机械手检测系统的使用范围，解决了大多数复杂曲面构件的自动化检测问题。但是，像圆筒这样的窄小空间半封闭型工件的检测也给这套双机械手超声检测系统带来了新的挑战，主要有两个原因：

超声透射法检测需要两个超声探头的轴线重合并垂直于工件的检测面，而窄小空间的半封闭工件内部没有足够的运动空间，机械手不能深入到工件内部完成超声透射法检测；

若给机械手配备一个延长杆作为工具，便可以伸入工件内部空间进行检测，但六自由度的机械手会由于姿态欠约束或姿态约束错误而与工件发生碰撞，如图6和图7所示，在机械手8上配备延长杆5，延长杆5上安装发射探头4，机械手7末端安装接收探头3，接收探头3与被检工件发生碰撞，造成检测事故。

所以急需一种能够解决机械手与被检工件不发生碰撞的方法。

发明内容

鉴于此，一种双机械手检测方法，其利用双机械手检测系统进行检测工件表面和内部质量。

所述双机械手检测系统包括主机械手和从机械手，在所述主机械手末端设置有发射探头，在所述从机械手末端设置接收探头，所述双机械手检测系统还包括

一延长杆，设置在所述主机械手末端和所述发射探头之间或设置在所述从机械手末端和所述接收探头之间；

一个或多个相连的延长杆旋转轴，设置在所述延长杆和所述发射探头或所述接收探头之间；

所述发射探头和所述接收探头保持与被检工件表面垂直；

双机械手检测步骤包括：通过轨迹规划，生成被检工件的工件坐标系下包括坐标和姿态数据的轨迹文件；在工件坐标系中建立辅助坐标系，利用X轴约束法约束所述辅助坐标系X轴，使所述辅助坐标系X轴正向为轨迹切线方向，并利用X轴约束法将被检工件轨迹文件中的所述姿态数据转换为欧拉角；将被检工件所述轨迹文件中的所述坐标和转换的所述欧拉角分别转换成主、从机械手基坐标系下的坐标和欧拉角，并分别下载到主、从机械手控制器，利用所述双机械手检测系统对被检工件进行检测。