[发明专利]适用于数控车床的非接触式超声波测厚系统及测厚方法

权利要求书

1.一种适用于数控车床的非接触式超声波测厚系统，其特征在于，包括法向调整装置、耦合剂喷口装置以及数据采集和处理装置；

所述耦合剂喷口装置安装在法向调整装置上；

所述数据采集和处理装置分别与法向调整装置、耦合剂喷口装置通讯连接；

数据采集和处理装置能够控制法向调整装置驱使耦合剂喷口装置运动；

所述法向调整装置包括电机外壳(10)、盖板(11)以及伺服电机(12)；

所述伺服电机(12)安装在电机外壳(10)的内部；

所述盖板(11)匹配安装在电机外壳(10)上；

所述法向调整装置还包括防水接线口(13)以及两个探头支架安装孔(14)；

所述防水接线口(13)设置在盖板(11)上；

所述两个探头支架安装孔(14)对称设置在电机外壳(10)的两侧；

耦合剂喷口装置包括喷口流道(20)、超声波探头(21)、入口流道(22)、探头密封圈(23)以及探头支架(24)；

所述入口流道(22)安装在喷口流道(20)和探头支架(24)之间；

所述喷口流道(20)上设置有喷口流道通孔(201)；

所述入口流道(22)轴向方向上设置有入口流道通孔(221)，所述入口流道(22)径向方向上设置有与入口流道通孔(221)相连通的流道孔(222)；

所述超声波探头(21)的一端安装在探头支架(24)的内部，所述超声波探头(21)的另一端延伸至入口流道通孔(221)中；

所述探头密封圈(23)设置在超声波探头(21)和探头支架(24)之间；

所述超声波探头(21)、喷口流道通孔(201)、入口流道通孔(221)轴向方向的中心线重合；

所述探头支架(24)通过探头支架安装孔(14)匹配安装在电机外壳(10)上；

耦合剂喷口装置还包括密封圈(141)、轴套(142)以及法兰盘(143)；

所述探头支架(24)包括转动端(242)，所述转动端(242)为U型结构，所述转动端(242)的两侧分别设置有转动端孔(2421)；

所述法兰盘(143)上设置有与法兰盘(143)一体连接的转轴，法兰盘(143)上的转轴的一端依次穿过转动端孔(2421)、探头支架安装孔(14)并延伸至电机外壳(10)的内部，所述法兰盘(143)的另一端紧固安装在转动端(242)上；

轴套(142)、密封圈(141)依次套装在法兰盘(143)转轴上并安装在探头支架安装孔(14)内；

所述伺服电机(12)能够驱使法兰盘(143)带动转动端(242)转动。

2.根据权利要求1所述的适用于数控车床的非接触式超声波测厚系统，其特征在于，所述探头支架(24)还包括固定端(241)；

所述转动端(242)的一端紧固安装固定端(241)，所述转动端(242)的另一端通过两个探头支架安装孔(14)匹配安装在电机外壳(10)上。

3.根据权利要求1所述的适用于数控车床的非接触式超声波测厚系统，其特征在于，所述数据采集和处理装置包括超声波测厚仪、控制器以及伺服舵机驱动器；

所述超声波测厚仪能够获取超声波探头(21)采集的数据并将采集的数据输送给控制器；

所述控制器通过获得的数据指导伺服舵机驱动器控制伺服电机(12)动作。

4.根据权利要求3所述的适用于数控车床的非接触式超声波测厚系统，其特征在于，所述数据采集和处理装置还包括数控系统以及电池；

所述数控系统与所述控制器通讯连接；

所述电池给控制器以及伺服电机(12)供电。

5.根据权利要求4所述的适用于数控车床的非接触式超声波测厚系统，其特征在于，所述控制器采用无线WIFI与所述数控系统通讯。

6.一种适用于数控车床的非接触式超声波测厚方法，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的适用于数控车床的非接触式超声波测厚系统，包括如下步骤：

步骤一、将法向调整装置、耦合剂喷口装置通过刀柄接口安装到车床上，连接数据线和耦合剂接管，利用车床冷却液作为超声波耦合剂，测试通信；

步骤二、车床打开冷却液，对刀，利用标准块进行校准；

步骤三、将被测工件(60)外表面参数导入控制器，有内置程序生成测厚轨迹，同时将车床轨迹导入数控系统；

步骤四、开始测量，打开冷却液；

步骤五、车床按步进给，每一步完成进给后发出信号到控制器，控制器根据接收到的信号调整超声波探头(21)法向，采集数据；

步骤六、控制器数据采集完成后发送当前完成信号到数控系统，数控系统重复步骤五；

步骤七、全部测点测量完成后关闭冷却液，控制器整理数据得出被测薄壁环形工件厚度分布，生成刀路补偿信息。