[发明专利]一种用于航空涡轮盘的超声相控阵成像自动扫描装置及方法

权利要求书

1.用于航空涡轮盘的超声相控阵成像自动扫描装置，其特征在于，包括运动控制组件、探头夹持组件、耦合调整组件、检测基座(17)，所述运动控制组件通过第一可调连接件(6)与所述探头夹持组件连接，所述探头夹持组件通过第二可调连接件(18)与所述耦合调整组件连接，所述检测基座(17)设于运动控制组件、耦合调整组件之间；所述运动控制组件包括筒形支架(1)、双出轴步进电机(2)、编码器(3)、联轴器(4)、转动输出杆(5)，所述筒形支架(1)的外径应小于发动机涡轮盘内孔直径，所述双出轴步进电机(2)、编码器(3)设于筒形支架(1)内部，所述双出轴步进电机(2)的上下两端均设有联轴器(4)，所述编码器(3)通过下端的联轴器(4)与双出轴步进电机(2)的一轴连接，所述转动输出杆(5)依次穿过第一可调连接件(6)、筒形支架(1)，且转动输出杆(5)通过上端的联轴器(4)与双出轴步进电机(2)的另一轴连接；

所述探头夹持组件包括大横臂(7)、第一弹性构件(8)、压力传感器(9)、连接板、小横杆(11)、探头夹头(12)，所述连接板上端与大横臂(7)连接，所述小横杆(11)上表面通过第一弹性构件(8)连接于连接板下端，所述探头夹头(12)对称设于小横杆(11)下表面两侧，所述压力传感器(9)设于第一弹性构件(8)下方；所述耦合调整组件包括竖臂(13)、小横臂(16)、万向轮，所述竖臂(13)与小横臂(16)固定连接，所述万向轮可动连接在小横臂(16)上表面；所述第一可调连接件(6)套设在大横臂(7)上，且第一可调连接件(6)前后两侧设有螺杆，所述检测基座(17)的内径等于发动机涡轮盘中孔内径的铸钢圆柱体结构；大横臂(7)远离运动控制组件的一端通过第二可调连接件(18)与竖臂(13)连接，所述第一弹性构件(8)包括第一套杆、第一套筒、第一弹性元件，所述第一套筒上端与连接板固定连接，所述第一套杆一端通过第一弹性元件与第一套筒内部连接，第一套杆另一端与小横杆(11)连接；位于中间的弹性构件下方设有压力传感器(9)，所述压力传感器(9)与压力计连接；所述小横臂(16)通过固定件(14)与竖臂(13)连接，所述万向轮设有三组，所述万向轮包括转轮(15)、转轮支座(21)、第二弹性构件，所述转轮(15)均安装在转轮支座(21)内，位于左右两侧的转轮支座(21)通过第二弹性构件转动连接于第一支撑杆(19)上，且左右两侧转轮(15)的轮径方向平行于航空发动机涡轮盘表面，位于中间的转轮支座(21)通过第二弹性构件转动连接于第二支撑杆(20)上，且中间的转轮(15)轮径方向垂直于航空发动机涡轮盘表面，所述第二支撑杆(20)长度长于第一支撑杆(19)长度，且第一支撑杆(19)、第二支撑杆(20)可滑动连接在小横臂(16)上；所述第二弹性构件包括第二套杆、第二套筒、第二弹性元件，所述第二套筒连接在转轮支座(21)上，所述第二套杆一端通过第二弹性元件连接于第二套筒内，第二套杆另一端转动连接于对应的支撑杆上。

2.用于航空涡轮盘的超声相控阵自动扫描成像方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的航空涡轮盘的超声相控阵成像自动扫描装置，包括如下步骤：a)将压力传感器(9)通过专用线缆连接至通用压力计可显示耦合力大小，将双出轴步进电机(2)与电机驱动器相连以驱动双出轴步进电机(2)，将编码器(3)与相控阵检测主机的运动接口相连以输出扫描位置信号；b)将发动机涡轮盘置于检测基座(17)上且使二者中心轴线对齐，整体垫高发动机涡轮盘以使耦合调整组件的小横臂(16)和万向轮能够伸入到与检测探头相对的发动机涡轮盘背面；将运动控制组件放置于发动机涡轮盘中心孔，调整运动控制组件的位置使其筒形支架(1)中心轴线与发动机涡轮盘中心轴线重合；至此，检测基座(17)、发动机涡轮盘、筒形支架(1)的中心轴线相互重合；c)在发动机涡轮盘检测面上涂抹耦合剂，将超声相控阵探头安装于探头夹头(12)上并置于发动机涡轮盘检测面，检测面既可以是凹槽面也可以是凸面，通过可调连接件调整探头位置；调整万向轮中各转轮(15)的相对距离及位置，使万向轮能够置于发动机涡轮盘背面的凹槽中，通过第二可调连接件(18)调整大横臂(7)的高度使探头具有一定的耦合力；d)设置超声相控阵检测设备的主机参数，驱动所述双出轴步进电机带动探头做圆周扫描运动，在扫描过程中通过压力计可观测耦合力的变化，监控扫描过程声耦合的稳定性；所述相控阵检测主机型号为SIUI SUPOR 32；所述相控阵探头应为中心频率5MHZ，64阵元，1mm阵元间距的一维线阵探头。