[发明专利]一种超声换能器自动校准装置

说明书

本发明属于无损检测技术领域，具体是一种超声换能器自动校准装置，包括支撑框架，还包括三维平移台、三维旋转台和换能器夹持装置，所述三维平移台安装在支撑框架上部，所述三维旋转台固定在支撑框架内部中央位置；所述换能器夹持装置安装在三维平移台上；三维旋转台上安装有试块。本发明实现了待测换能器与试块之间的六自由度相对运动，具体是三维平移台与三维旋转台将待测换能器相对于试块的空间六维运动拆分为两个三维运动，通过分别控制待测换能器平动与试块转动，减少了平台运动的耦合次数，降低了测量误差，提高了测量精度，同时增强了系统的工作稳定性，解决了现有校准的机械装置控制精度低且稳定性差的问题。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，尤其涉及一种超声换能器自动校准装置。

背景技术

超声换能器，亦称超声波传感器，是一种进行声电信号相互转换的能量装置，是超声波应用设备产生超声波的核心部件。通过向其施加电脉冲信号，换能器可以发射出超声波，超声换能器是借助超声波在介质中的反射、折射等传播特性进行工作。为了保证超声检测系统检测结果的准确度，防止由于超声换能器实际性能偏离标称值而导致超声检测系统灵敏度、分辨率等检测指标的下降，必须在超声探伤仪换能器服役期间对其进行严格的计量校准。

截至目前，行业中超声换能器校准普遍采用传统的人工测量办法，这种检测方法需要用到多种专业测量仪器，要求操作人员要熟悉每种仪器的具体操作并人工处理计算过程，导致操作繁琐、效率低下，而且容易受到操作人员的影响，极易造成数据计算失误或处置不当，影响了校准对换能器的检测评估。因此，传统的手动方法已不能满足日益增加的工作任务。

基于此，机械自动校准装置应运而生，例如一种五自由度的超声换能器自动校准装置能模仿人手的操作，该装置采用各轴串联的设计方案，龙门结构的X轴和Y轴可控制水平运动、与Y轴相连的Z轴控制探头升降、与Z轴相连的A轴为旋转轴，与A轴相连的B轴控制探头的旋转。该装置存在如下缺陷：1、由于采用串联控制导致了对误差逐级放大，降低了控制精度；2、五维运动控制部件集中于待测换能器处，增加了末端执行器的负载，降低了系统运动稳定性；3、五个自由度集中在一起的结构会使离超声换能器较远的运动轴承受的质量是超声换能器与前端构件之和，为保证精度需要提高各个机械构件的设计指标，不可避免的使机械结构庞大笨重。

发明内容

针对现有的技术存在的缺陷，本发明的目的在于，提供一种超声换能器自动校准装置，解决了现有校准的机械装置控制精度低且稳定性差的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种超声换能器自动校准装置，包括支撑框架，还包括三维平移台、三维旋转台和换能器夹持装置，所述三维平移台安装在支撑框架上部，所述三维旋转台固定在支撑框架内部中央位置；所述换能器夹持装置安装在三维平移台上；三维旋转台上安装有试块。

进一步的，所述三维平移台包括X轴平移导轨、Y轴平移导轨与Z轴升降导轨；其中，所述X轴平移导轨包括相互平行的X轴主动导轨和X轴支撑导轨；所述X轴伺服电机安装在X轴主动导轨上，所述Y轴平移导轨垂直安装在X轴主动导轨与X轴支撑导轨上方，X轴伺服电机通过第一丝杠连接Y轴平移导轨，从而驱动Y轴平移导轨沿X轴平移导轨移动；所述Y轴伺服电机安装在Y轴导轨上，Z轴升降导轨竖直安装在Y轴平移导轨丝杠螺母固定座上，Y轴伺服电机通过第二丝杠连接Z轴升降导轨，从而驱动Z轴升降导轨沿Y轴导轨平动；所述X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机分别连接放大器控制箱。

进一步的，所述的换能器夹持装置包括快速卡盘、过渡夹头、压力加载组件和换能器夹具，所述快速卡盘安装在Z轴升降导轨下部，Z轴伺服电机通过丝杠连接快速卡盘，从而驱动快速卡盘沿Z轴升降导轨上下运动；过渡夹头与快速卡盘通过快换接头连接；所述过渡夹头与压力加载组件连接，换能器夹具固定在压力加载组件与下端。

进一步的，所述的压力加载组件包括压力加载部和直线导轨，所述的压力加载部通过直线导轨安装在过渡夹头上。