一種基於三維微位移移動平臺的通電導體缺陷檢測裝置的製作方法
2023-09-19 20:07:00
專利名稱：一種基於三維微位移移動平臺的通電導體缺陷檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及無損檢測領域，具體來說，是一種基於三維微位移移動平臺的通電導體缺陷檢測裝置，應用在，能檢測出通電導體內部高精度的電流流動信息。
背景技術：
無損檢測NDT (Non-destructive testing)技術,就是利用聲、光、磁和電等特性，在不損害被檢測對象使用性能的前提下，檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷的大小、位置、性質和數量等信息，進而判定被檢對象目前所處狀態的所有技術手段的 總稱。與破壞性檢測相比，無損檢測具有以下顯著特點非破壞性，檢測不會損害被檢對象的性能，所以，無損檢測又稱為非破壞性檢測；全面性，由於檢測是非破壞性的，因此必要時可對被檢對象進行100%的全面檢測，這是破壞性檢測無法辦到的；全程性，破壞性檢測一般只適用於對原材料進行檢測，如機械工程中普遍採用拉伸、壓縮、彎曲、疲勞等破壞性檢測都是針對製造用原材料進行的，對於產品和在用品，除非不準備讓其繼續使用否則是不能進行破壞性檢測的，而無損檢測因不損壞被檢測對象的性能，所以不僅可以對製造用原材料、各中間環節、直到最終的產成品進行全程檢測，也可對使用中的設備進行檢測，如橋梁、房屋建築、各類輸送管道、機械零部件及成套設備、汽車、機車、飛機、輪船、核反應堆、宇航設備及電力設備等，都可進行無損檢測。隨著航空、航天和核工業等尖端技術的發展迫切需要解決一系列新材料、新結構、新工藝的無損檢測和無損評價。常規無損檢測方法有目視檢測、超聲檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測。非常規無損檢測方法有聲發射、渦流檢測、洩漏檢測、衍射波時差法超聲檢測技術、導波檢測等。目前國外關於基於電流的導體缺陷檢測已有相關的研究和進展，例如，德國的
S.Furtner等人採用帶盤驅動式磁帶機對超導材料進行性能檢測。他們的工作原理是超導材料隨滾輪運動。要求控制裝置對帶材的位置、帶材與滾輪之間的張進力進行精確控制。使用霍爾裝置進行掃描。此裝置具有快速檢測導體材料的優點；能檢測到缺陷的位置、劃痕和裂紋的存在；然而這種檢測只能對一些較強或較大的缺陷進行粗略檢測，不能提供缺陷更詳細的信息。國內的清華大學等單位也利用此方法做出了一些測試系統，同樣存在上述缺陷。
實用新型內容針對現有技術的不足，本實用新型提出一種採用單個霍爾探頭掃描法來檢測通電導體缺陷的檢測裝置，是一種新型的、建立在電磁感應原理基礎之上的無損檢測裝置，適用於各種導電材料的精確缺陷檢測。一種基於三維微位移移動平臺的通電導體缺陷檢測裝置，包括三維微位移移動平臺、第一霍爾探頭、數據採集模塊、上位機以及光電平臺。三維微位移移動平臺由包括下滑臺、中滑臺、上滑臺以及探頭連接板構成。其中，中滑臺與下滑臺間採用滑動連接，上滑臺與中滑臺間滑動連接。下滑臺、中滑臺、上滑臺的軸線分別位於三個正交方向(x、y、z)上。上滑臺一側滑動連接有探頭安裝板，探頭安裝板水平設置，朝向X軸的負方向。探頭安裝板上安裝有第一霍爾探頭，第一霍爾探頭垂直於水平面；第一霍爾探頭連接數據採集模塊，數據採集模塊與上位機相連。通過上述檢測裝置進行導體缺陷檢測時，通過控制中滑臺、上滑臺與探頭連接板的移動方式、移動距離和移動速度控制，從而帶動第一霍爾探頭對通電被測導體的不同區域進行磁場的檢測，被測導體的電流由電流源通過電流引線提供；第一霍爾探頭將檢測到的磁場數據通過數據採集模塊傳送給上位機，上位機對接收到的數據進行存儲，並通過matlab成像處理進行圖形繪製，最後繪製出的圖形即是被測導體對應區域的電流分布情況圖，根據電流的分布情況對導體內部的結構分布進行分析，進而判別導體的性質和缺陷狀態。本實用新型優點在於I、本實用新型通電導體缺陷檢測裝置在x，y，z的解析度能達到10 ym，通過選擇適當的霍爾探頭可測量_670Gauss 670Gauss的磁場區域； 2、本實用新型通電導體缺陷檢測裝置結構簡單、搭建方便、易操作，適用於各種導電材料的快速無損精確缺陷檢測。
圖I為本實用新型通電導體缺陷檢測裝置整體結構側視示意圖；圖2為本實用新型通電導體缺陷檢測裝置中三維微位移移動平臺結構正視示意圖；圖3為具有兩個霍爾探頭的通電導體缺陷檢測裝置結構示意圖。圖中
I-維微位移移動杉臺2-笫I1H 爾探頭 3-數擬釆染役塊 4-k位機 5-光Ilif臺6-笫 .$爾探義101-102-屮沿合
103-丨:沿臺104-探義迮按板105-沿板106-汾軌
107-滑塊108-滾軸絲K 109-步進電機 110-丨"丨枬
111-支架112-及分放人器
具體實施方式
以下結合附圖來對本實用新型作進一步說明。本實用新型通電導體缺陷檢測裝置包括三維微位移移動平臺I、第一霍爾探頭2、數據採集模塊3、上位機4以及光電平臺5，如圖I所示。三維微位移移動平臺I由包括下滑臺101、中滑臺102、上滑臺103以及探頭連接板104構成，控制精度低於lOiim，如圖I、圖2所示。其中，下滑臺101、中滑臺102、上滑臺103均為結構尺寸相同的矩形滑臺，均由滑板105、滑軌106、滑塊107、滾軸絲槓108與步進電機109構成。下面以下滑臺101為例進行說明下滑臺101的頂面軸向上開有凹槽109，凹槽109底面上固定設置有滑軌106，滑軌106沿下滑臺101的軸向設置。滑軌106上滑動連接有滑塊107，使滑塊107可沿滑軌106在下滑臺101軸向上滑動。滑塊107的滑動通過步進電機109與滾軸絲槓108控制，具體為凹槽110內設置滾軸絲槓108，滾軸絲槓108的軸線與下滑臺101軸線平行。滾軸絲槓108兩端穿入凹槽110的側壁內，由此實現滾軸絲槓108的定位。且滾軸絲槓108的一端貫通下滑臺101與固定在下滑臺101上的步進電機109輸出軸固定，三個步進電機109均與上位機3相連，通過上位機3控制。所述滑塊107螺紋連接在滾軸絲槓108上。由此可通過步進電機109驅動滾軸絲槓108轉動,從而滾軸絲槓108帶動滑塊107沿滑軌106移動。所述下滑臺101底面固定在光電平臺5上，下滑臺101與水平面平行，中滑臺102底面固定在下滑臺101中的滑塊107上表面，中滑臺102與水平面平行，且使中滑臺102的軸線與下滑臺101的軸線垂直。上滑臺103豎直固定在中滑臺102中的滑塊107上表面。由此通過上述安裝可使下滑臺101、中滑臺102、上滑臺103的軸線分別位於三個正交方向(x、y、z)上，且上滑臺103中的滑塊107朝向X軸的負方向。所述探頭連接板104水平設置，一端固定安裝在上滑臺103支架，另一端固定有與水平面垂直的高靈敏度第一霍爾探頭2，第一霍爾探頭2的探頭方向向下。第一霍爾探頭2 連接數據採集模塊3，數據採集模塊3與上位機4相連。第一霍爾探頭2用來探測通電被測導體上方的磁場數據；數據採集模塊3採集第一霍爾探頭2探測到的磁場數據發送給上位機4。通過上述檢測裝置進行導體缺陷檢測時，通過上位機3控制三個步進電機109實現中滑臺102、上滑臺103與探頭連接板104的移動方式、移動距離和移動速度控制，從而帶動第一霍爾探頭2對通電被測導體的不同區域進行磁場的探測，通電被測導體的電流由電流源通過電流引線提供。第一霍爾探頭2將探測到的磁場數據通過數據採集模塊5傳送給上位機4，上位機對接收到的數據進行進行存儲，並通過matlab成像處理進行圖形繪製，最後繪製出的圖形即是被測導體對應區域的電流分布情況圖，根據電流的分布情況對導體內部的結構分布進行分析，進而判別導體的性質和缺陷狀態。本實用新型中為了得到更加準確的通電導體上方磁場數據，可採用下述方式實現在探頭連接板104上通過支架111固定有一個第二霍爾探頭6，如圖3所示，第二霍爾探頭6同樣與水平面垂直，探頭方向向下；第二霍爾探頭6的軸線與第一霍爾探頭2的軸線共線，且第一霍爾探頭與第二霍爾探頭垂直距離為15cm，第二霍爾探頭6用來探測噪聲信號數據。第一霍爾探頭2與第二霍爾探頭6均與差分放大器112相連，差分放大器112與數據採集模塊5相連。由此差分放大器接收第一霍爾探頭2將探測到的通電被測導體上方的磁場數據與第二霍爾探頭6探測到得噪聲信號數據，並將磁場數據減去噪聲信號數據得到得到更加準確的通電導體上方磁場數據，並通過數據採集模塊5進行採集發送到上位機4。上述由於第二霍爾探頭6位於第一霍爾探頭2的正上，使第二霍爾探頭探測噪聲信號數據時不會受通電導體產生磁場影響。
權利要求1.一種基於三維微位移移動平臺的通電導體缺陷檢測裝置，其特徵在於包括三維微位移移動平臺、第一霍爾探頭、數據採集模塊、上位機以及光學平臺； 三維微位移移動平臺由下滑臺、中滑臺、上滑臺以及探頭連接板構成；其中，中滑臺與下滑臺間採用滑動連接，上滑臺與中滑臺間滑動連接；下滑臺、中滑臺、上滑臺的軸線分別位於三個正交方向上；上滑臺一側滑動連接有探頭安裝板，探頭安裝板水平設置，朝向X軸的負方向；探頭安裝板上安裝有第一霍爾探頭，第一霍爾探頭垂直於水平面，且探頭方向向下；第一霍爾探頭連接數據採集模塊，數據採集模塊與上位機相連。
2.如權利要求I所述一種基於三維微位移移動平臺的通電導體缺陷檢測裝置，其特徵在於所述三維微位移移動平臺控制精度低於10 Pm。
3.如權利要求I所述一種基於三維微位移移動平臺的通電導體缺陷檢測裝置，其特徵在於所述上滑臺、中滑臺、下滑臺為結構尺寸相同的矩形滑臺，均由滑板、滑軌、滑塊、滾軸絲槓與步進電機構成；下滑臺的頂面軸向上開有凹槽，凹槽底面上固定設置有滑軌，滑軌沿下滑臺的軸向設置；滑軌上滑動連接有滑塊；凹槽內設置滾軸絲槓，滾軸絲槓的軸線與下滑臺軸線平行；滾軸絲槓兩端穿入凹槽的側壁內；且滾軸絲槓的一端貫通下滑臺與固定在下滑臺上的步進電機輸出軸固定，三個步進電機均與上位機相連；所述滑塊螺紋連接在滾軸絲槓上。
4.如權利要求I或3所述一種基於三維微位移移動平臺的通電導體缺陷檢測裝置，其特徵在於所述探頭安裝板固定在上滑臺中的滑塊上。
5.如權利要求I所述一種基於三維微位移移動平臺的通電導體缺陷檢測裝置，其特徵在於所述探頭連接板上通過支架固定有一個第二霍爾探頭，第二霍爾探頭與水平面垂直，探頭方向向下；第二霍爾探頭的軸線與第一霍爾探頭的軸線共線；第一霍爾探頭和第二霍爾探頭與差分放大器相連，差分放大器與數據採集模塊相連。
6.如權利要求5所述一種基於三維微位移移動平臺的通電導體缺陷檢測裝置，其特徵在於第一霍爾探頭與第二霍爾探頭垂直距離為15cm。
專利摘要本實用新型公開一種基於三維微位移移動平臺的通電導體缺陷檢測裝置，包括由下滑臺、中滑臺、上滑臺以及探頭連接板構成的三維微位移移動平臺。其中，中滑臺與下滑臺間滑動連接，上滑臺與中滑臺間滑動連接；下、中、上滑臺的軸線分別位於三個正交方向上；上滑臺一側滑動連接有探頭安裝板，探頭安裝板上安裝有霍爾探頭，由此通過控制中滑臺、上滑臺與探頭連接板的移動，從而帶動霍爾探頭對通電導體的不同區域進行磁場的檢測，將檢測到的磁場數據通過數據採集模塊傳送給上位機，上位機對磁場數據進行存儲，並進行成像處理進行圖形繪製。本實用新型通電導體缺陷檢測裝置結構簡單、搭建方便、易操作，適用於各種導電材料的快速無損精確缺陷檢測。
文檔編號G01N27/82GK202614710SQ201220259809
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月5日 優先權日2012年6月5日
發明者王三勝, 範留彬, 何通 申請人:北京鼎臣超導科技有限公司