[发明专利]一种用于增材制造零件的自动化涡流检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于增材制造零件的自动化涡流检测系统及方法，属于增材制造无损检测技术领域。该检测系统包括六自由度工业机器人、夹具、及涡流检测系统；涡流检测系统包括探头及涡流探伤仪，通过夹具将探头安装固定到工业机器人手臂上，根据零件的三维模型编写机器人运动程序，根据待检测工件的材料选择对比试块校准检测仪器、设定检测参数。本发明通过将涡流检测系统与工业机器人相结合，易于实现自动化检测，提高检测效率，降低人工疲劳，防止缺陷漏检。

技术领域

本发明涉及增材制造涡流无损检测技术领域，具体涉及一种用于增材制造零件的自动化涡流检测系统及方法。

背景技术

金属增材制造技术根据零件的三维模型进行分层切片，生成成形轨迹，利用高能量激光束将金属粉末或丝材熔化并逐层沉积在基板直接累加形成三维零件实体。省去了模具、夹具的设计及加工，提高了材料的利用率，缩短了制造周期短，对于大型及复杂零件的制造极具优势，广泛应用于航空航天、核电等领域。然而增材制造技术采用由点到线、由线到面、逐层累加的材料累积叠加的成形方式，成形过程中涉及的因素较多，成形工艺复杂，导致增材零件内部可能会产生气孔、熔合不良、裂纹等缺陷，危害零件的使用性能。

无损检测技术是一种非破坏性检测技术，在不损伤零件的前提下对零件的内部缺陷情况进行检测评价，对于高价值零件的使用性能评估具有重要意义。常用的无损检测技术有射线、超声、涡流及渗透检测等。其中电涡流检测技术利用电磁感应原理在被检件内部激发产生涡流，当零件内部存在缺陷时涡流场会产生变化，通过检测被检件内部涡流场的变化来探测缺陷。由于电流的趋肤效应，涡流检测的深度有限，但对于表面及近表面缺陷具有很高的识别能力，是表面及近表面缺陷检测的常用手段。应用于航空航天等领域的增材制造零件向大型化及复杂化方向发展，目前涡流检测主要以人手工检测为主，检测效率低，容易产生人工疲劳，容易出现漏检。针对增材制造领域的检测需求，本发明通过将涡流检测仪器与工业机器人结合，实现自动化检测。

发明内容

针对传统手持式电涡流检测技术检测效率低、人工强度高、缺陷易漏检等不足之处，本发明的目的在于提供一种用于增材制造零件的自动化涡流检测系统及方法，该方法能够大大提高检测效率，提高缺陷的检出率，非常适合金属增材制件的无损检测。

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自动化涡流检测系统，该检测系统包括六自由度工业机器人、涡流检测系统、夹具和大理石平台；其中：所述涡流检测系统包括涡流探伤仪和涡流探伤用探头，涡流探伤仪与探头之间通过探头线进行连接；所述夹具用于连接机器人及夹持探头，夹具包括法兰盘及连接臂，法兰盘用于与机器人法兰连接，连接臂的一端固定在法兰盘上，连接臂的另一端夹持探头；所述涡流探伤仪及待检测工件放置于所述大理石平台上。

所述六自由度工业机器人型号为KR 22 R1610，参数为：机器人额定总负荷22kg，最大运动范围1610mm，位资重复精度±0.04mm，重量245kg，占地面积430.5mm×370mm。

所述涡流探伤仪、探头及探头线的生产厂家皆为OLYMPUS。

所述的涡流探伤仪型号为NORTEC 600C，探头型号为9222162，探头的频率范围是500KHz～1MHz，探头线型号为DSUB-HD15-6。

所述夹具采用材质较软的AL6061材料制造，以避免夹持探头过程中对探头造成损伤。

所述大理石平台带有螺旋调平机构，采用水平仪调平后的平面精度为±0.02mm，检测过程中所述涡流探伤仪及待检测工件放置在大理石平台上，为了防止平台不平造成提离量变化对检测结果造成影响，每次检测前应对大理石平台进行调平。

利用所述检测系统进行的用于增材制造零件的自动化涡流检测方法，该检测方法是将工件及涡流检测仪放置在大理石平台上，探头固定在机器人机械臂上，通过编写机器人的运动轨迹来控制探头的检测轨迹。