[发明专利]用于增材制造零件的水浸超声自动化检测系统

说明书

本发明公开了一种用于增材制造零件的水浸超声自动化检测系统，属于超声无损检测技术领域。该检测系统包括六自由度工业机器人、夹具、水循环装置、水浸超声检测系统和控制系统；待检测零件通过夹具安装在六自由度工业机器人的手臂上，通过控制系统实现零件的自动装夹与换取，通过机器人实现零件的移动与定位；所述水循环装置包括水槽、水箱、水泵、过滤器和喷嘴，水浸探头固定安装在水槽内，喷嘴安装在水浸探头上方；所述水浸超声检测系统包括水浸探头和超声检测仪器，水浸探头与超声检测仪器相连接。本发明超声水浸检测在探头与工件之间填充水层做耦合剂，能够减小盲区，实现近表面检测，检测结果重复性好，易于实现自动化检测，提高检测速度。

技术领域

本发明涉及超声无损检测技术领域，具体涉及一种用于增材制造零件的水浸超声自动化检测系统。

背景技术

金属增材制造技术是一种数字化的“近净成形”制造技术，可以直接成形任意复杂的三维几何实体，在大型零件及复杂零件的制造领域具有独特优势，广泛应用于航空航天等领域重要零件的制备。作为航空航天的重要结构件，对其成形质量进行准确地无损检测与评价尤为重要。

超声检测具有穿透能力强、定位准确、检测深度大、检测成本低、应用范围广、对人及环境无害等优点，广泛应用用于航空航天、压力容器、核电等重要结构件的无损检测，在无损检测中占有重要的地位。常规超声检测通过人手持移动探头对工件进行检测，工作量大，检测效率低，容易产生疲劳，难以保证工件的全面检测，容易出现漏检，对于大型及复杂零件的检测存在局限性。随着增材制造技术的不断发展，金属增材制件在工业上的应用日益普遍，为了响应金属增材制件的无损检测需求，满足大型及复杂增材制件的高效可靠检测，实现超声自动化检测具有重要意义。

发明内容

针对增材制造零件无损检测领域的需求，本发明的目的在于提供一种用于增材制造零件的超声水浸自动化检测系统，该检测系统能够提高超声检测效率与检测精度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于增材制造零件的水浸超声自动化检测系统，包括六自由度工业机器人、夹具、水循环装置、水浸超声检测系统和控制系统；其中：

待检测零件通过夹具安装在六自由度工业机器人的手臂上，通过控制系统实现零件的自动装夹与换取，通过机器人实现零件的移动与定位；

所述水循环装置包括水槽、水箱、水泵、过滤器和喷嘴；所述水箱的上表面开口，水槽设于水箱开口处且水槽与水箱相连通；水浸探头固定安装在所述水槽内并通过支撑台支撑，使水浸探头的顶部伸出水槽的顶端平面；所述喷嘴安装在水浸探头上方；所述喷嘴通过管道连接所述水泵，水泵设于水箱内；

所述水浸超声检测系统包括水浸探头和超声检测仪器，水浸探头与超声检测仪器相连接。

所述六自由度工业机器人基本参数为：机器人有效负载10公斤，工作半径1101mm，重复位置精度±0.03mm，自重56kg，机身及手腕均为IP67防护等级。

所述水循环装置中，通过水泵控制水介质以小于3L/min的流动，保证无气泡产生且能够在探头上方测量位置喷出；所述水箱容积为15升，所述水泵功率180W，水泵最大流速为60L/min。

所述水循环装置中，所述水泵的进水口处安装过滤器，所述过滤器能够过滤掉20微米以上的颗粒；所述喷嘴通过螺纹连接件与水浸探头相连接。

所述水浸超声检测系统中，水浸探头为大直径外壳式，频率5MHz，晶片直径19mm。

所述水浸超声检测系统中，水浸探头发射的超声波经过水层进入零件，由数据采集分析软件记录检测位置，同时自动采集探头接收反射声波并保存检测数据。

检测过程中，探头位置固定不动，根据检测零件的三维模型以及检测要求生成检测路径，通过控制软件控制机器人，实现待测零件在检测路径上的自动移动与定位。