[发明专利]用于可变角度加工部件的非破坏性检查的装置和方法

说明书

本申请题为“用于可变角度加工部件的非破坏性检查的装置和方法”。本文公开一种非破坏性检查装置，其利用偏置的探头壳体来维持与零件的超声耦合。该装置包括附接到具有工具中心点(TCP)的机器人臂的附接主体。该装置还包括：探头组合件，其耦接至附接主体，使得TCP的移动导致探头组合件的相应移动；以及探头壳体，其围绕探头组合件设置并且可移动地耦接至附接主体。该装置还包括设置在附接主体与探头壳体之间的偏置构件，该偏置构件将探头壳体推离附接主体。还公开一种方法，该方法包括：将探头壳体和探头组合件定位在零件附近；超声扫描零件的缺陷；以及相对于附接主体偏置探头壳体以维持零件的接合。

技术领域

本公开总体上涉及非破坏性检查，并且更具体地涉及那些运载工具和机械装置的部件的非破坏性检查。

背景技术

在制造过程中可以使用各种加工部件，例如运载工具零件。这种加工部件可以是由复合材料形成的复合结构。这些复合结构的形成可能会无意中包含缺陷。因此，加工部件被扫描以评估部件的质量，从而识别缺陷。可用于识别缺陷的一种扫描技术使用超声能量生成部件内部的表示(representation)或图像。生成的表示被用于识别缺陷，例如裂缝和空隙。通常，机器人臂沿部件的表面移动扫描探头。如果部件的表面具有可变的曲率，则机器人手臂会移动以适应变化的曲率，同时马达和传感器会调整传感器阵列。但是，适应变化的曲率通常是很困难或很费时间的。此外，机器人通常很难保持扫描探头与部件表面的水耦合(water couple)。

发明内容

本申请的主题提供了示例非破坏性检查设备，其克服了现有技术的上述缺点。响应于当前技术水平，特别是响应于当前的非破坏性检查设备的缺点，已经开发了本申请的主题。

本文公开了一种非破坏性检查(NDI)装置，该NDI装置包括配置为附接到机器人臂的附接主体，其中该机器人臂限定工具中心点(TCP)。该装置还包括固定耦接到附接主体的超声探头组合件，使得机器人臂进行的TCP的移动导致超声探头组合件的相应移动。该装置还包括围绕超声探头组合件设置并可移动地耦接至附接主体的探头壳体，以及设置在附接主体与探头壳体之间的偏置构件，其中该偏置构件将探头壳体推离附接主体。该段落的前述主题表征了本公开的示例1。

在某些示例中，该NDI装置包括与探头壳体中的开口可滑动地耦接的第一壳体杆，其中该偏置构件被设置在探头壳体的开口与附接主体之间。在某些示例中，该第一壳体杆包括第一端和第二端，该第一端耦接到附接主体，该第二端的直径大于探头壳体的开口的直径。该段落的前述主题表征了本公开的示例2，其中示例2还包括根据以上示例1所述的主题。

在某些示例中，该偏置构件是围绕第一壳体杆定位的压缩弹簧。该段落的前述主题表征了本公开的示例3，其中示例3还包括根据以上示例2所述的主题。

在某些示例中，该NDI装置包括与探头壳体中的第二开口可滑动地耦接的第二壳体杆，其中第二偏置构件设置在探头壳体的第二开口与附接主体之间。在某些示例中，该第二壳体杆包括第一端和第二端，该第一端耦接到附接主体，该第二端的直径大于探头壳体的第二开口的直径。该段落的前述主题表征了本公开的示例4，其中示例4还包括根据以上示例3所述的主题。

在某些示例中，该第二偏置构件是围绕第二壳体杆定位的压缩弹簧。该段落的前述主题表征了本公开的示例5，其中示例5还包括根据以上示例4所述的主题。

在某些示例中，该附接主体包括附接板以及设置在附接板与机器人臂之间的过载保护设备。该段落的前述主题表征了本公开的示例6，其中示例6还包括根据以上示例1-5中任一项所述的主题。

在某些示例中，该探头壳体包括零件接合表面和端表面，该零件接合表面被配置为接合零件的表面并背向附接主体，该端表面面向附接主体。该探头壳体还包括传感器腔，该传感器腔形成在主体中并被配置为接收超声探头组合件并允许超声探头组合件在传感器腔内平移移动。在某些示例中，该传感器腔完全穿过主体从端表面延伸到零件接合表面。该段落的前述主题表征了本公开的示例7，其中示例7还包括根据以上示例1-6中任一项所述的主题。