用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置的製作方法
2023-06-03 10:43:16
專利名稱：用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及超聲相控陣檢測技術領域，尤其涉及一種用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置。
背景技術：
超聲相控陣檢測技術的應用始於20世紀60年代，廣泛地應用於醫學超聲成像領域。近十年來，超聲相控陣檢測技術以其靈活的聲束偏轉及聚焦性能正被廣泛地應用於工業領域，如在核工業、航空航天工業、石油化工、火車輪軸檢測中都得到較好的應用。超聲相控陣檢測技術在CZ-5攪拌摩擦焊縫工藝研究中發揮了重要作用，但在現有技術中，使用超聲相控陣檢測設備檢測鋁合金攪拌摩擦焊縫的缺陷時，由人工移動檢測設備的探頭，即採用手工掃查方式進行檢測。這種手工掃查方式的缺點是1)檢測速度慢，效率低，對於CZ-5助推模塊貯箱完成每個筒段上4條焊縫檢測需要2小時左右，不能滿足型號研製進度要求；2)檢測結果受檢測人員探頭壓緊力度、掃查速度等因素影響較大，檢測結果不精確。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置，提高檢測精度、檢測可靠性和檢測效率。為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置，包括機械掃查運動系統、軌道和控制系統；所述機械掃查運動系統吸附在所述軌道上，與所述軌道滑動連接；所述控制系統與所述機械掃查運動系統連接。上述用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置，其中，所述機械掃查運動系統包括直線運動單元和探頭夾持機構，所述探頭夾持機構設置在所述直線運動單元的一端，所述探頭夾持機構吸附在所述軌道上。上述用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置，其中，所述直線運動單元包括車體、編碼器、電纜線、電纜插頭、直流伺服電機、傳動機構和限位開關；所述車體吸附在所述軌道上，與所述軌道滑動連接；所述車體的一端設有支架，所述車體的另一端與所述探頭夾持機構連接，所述編碼器、電纜插頭和限位開關均設置在所述支架上；所述直流伺服電機通過所述傳動機構與所述車體連接；所述直流伺服電機、限位開關和編碼器均與所述電纜線連接，所述電纜線與所述電纜插頭連接，所述控制系統與所述電纜插頭連接，所述控制系統通過所述電纜線與所述直流伺服電機、限位開關和編碼器實現連接。上述用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置，其中，所述控制系統包括掃查控制器和計算機，所述掃查控制器與所述計算機連接，所述掃查控制器與所述電纜插頭連接。上述用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置，其中，所述掃查控制器包含多軸運動控制卡。[0011]本實用新型的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置具有如下技術效果I)本實用新型的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置中，掃查控制器包含多軸運動控制卡，直線運動單元包括直流伺服電機，運行精度高，可靠性好，對超聲信號幹擾小；2 )本實用新型的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置中，直線運動單元包括編碼器，掃查控制器具有編碼輸出，可對直線運動單元的運動進行精確定位，大大提聞了檢測精度；3)本實用新型的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置採用自動化方式控制探頭運動，避免了人工因素對檢測結果的影響，大大提高了相控陣技術的檢測效率和檢測可靠性。
本實用新型的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置由以下的實施例及附圖給出。圖I是本實用新型的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置的示意圖。圖2是本實用新型中機械掃查運動系統的示意圖。
具體實施方式
下面結合圖I 圖2說明本實用新型的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置的具體實施方式
。參見圖1，本實用新型實施例的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置包括機械掃查運動系統I、軌道2和控制系統3 ；所述機械掃查運動系統I吸附在所述軌道I上，與所述軌道I滑動連接；所述控制系統3與所述機械掃查運動系統I連接，所述控制系統3用於控制所述機械掃查運動系統I在所述軌道I上運動。使用本實施例的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置時，將所述軌道2放置在被檢試件，超聲相控陣檢測設備的探頭4安裝在所述機械掃查運動系統I上，所述控制系統3通過控制所述機械掃查運動系統I帶動所述探頭4運動，實現焊縫質量檢測。本實施例的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置可實現探頭對被檢試件的自動掃查，避免了人為因素的影響，使得檢測結果更可靠、更精確，而且大大提高了工作效率。本實施例的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置可實現自動掃查，檢測5. 5 - 20mm厚度的鋁板對接攪拌摩擦焊焊接中形成的內部缺陷，如隧道空、未焊透、弱連接等攪拌摩擦焊縫特有缺陷。繼續參見圖I，所述軌道2設有固定夾持機構21，通過所述固定夾持機構21可將所述軌道2固定在被檢試件上。所述軌道2採用彈簧鋼材料和鋁型材製作。參見圖2，所述機械掃查運動系統I包括直線運動單元120和探頭夾持機構110，所述探頭夾持機構110設置在所述直線運動單元120的一端，所述探頭4固定安裝在所述探頭夾持機構110上，所述探頭夾持機構110吸附在所述軌道2上，可在所述軌道2上作直
線往復運動。繼續參見圖2，所述直線運動單元120包括車體121、編碼器122、電纜線、電纜插頭123、直流伺服電機、傳動機構和限位開關124 ；所述車體121吸附在所述軌道2上，與所述軌道2滑動連接，可在所述軌道2上作
直線往復運動；所述車體121的一端設有支架125，所述車體121的另一端與所述探頭夾持機構110連接，所述編碼器122、電纜插頭123和限位開關124均設置在所述支架125上；所述直流伺服電機(圖2中未示)通過所述傳動機構(圖2中未示)與所述車體121連接；所述直流伺服電機、限位開關124和編碼器122均與所述電纜線(圖2中未示)連接，所述電纜線與所述電纜插頭123連接，所述控制系統3與所述電纜插頭123連接(如圖I所示)，所述控制系統3通過所述電纜線與所述直流伺服電機、限位開關124和編碼器122實現連接，實現所述控制系統3與所述直流伺服電機、限位開關124和編碼器122之間的信息、指令交換。繼續參見圖1，所述控制系統3包括掃查控制器31和計算機32，所述掃查控制器31與所述計算機32連接，所述掃查控制器31與所述電纜插頭123連接。所述計算機32安裝有控制軟體，並通過該控制軟體控制所述掃查控制器31向所述直線運動單元120發送指令。所述掃查控制器31包含多軸運動控制卡，可控制所述直線運動單元120運動、停止、掃查。使用本裝置時，將所述軌道3固定在被檢試件上(即鋁板表面上)，檢測設備的探頭4安裝在所述探頭夾持機構110上，調整所述探頭4使所述探頭4位於攪拌摩擦焊焊縫上方，所述計算機32控制所述掃查控制器31向所述直流伺服電機發送脈衝信號，驅動所述直流伺服電機旋轉一定角度，所述直流伺服電機的輸出軸帶動所述傳動機構，把所述直流伺服電機的角度變化轉變成直線位移，同時，所述編碼器122將所述直流伺服電機的轉數脈衝送至所述掃查控制器31的輸入端，該輸入端同時也是所述掃查控制器31的內置高速計數器(HSC)的輸入端，來自所述編碼器122的脈衝輸入到HSC，從而記下所述直流伺服電機的轉數，實現對所述直線運動單元120的運行控制。本實施例中，所述計算機32內安裝的控制軟體用於判斷所述直流伺服電機的轉動方向、轉動速度和位置，並按照順序發出一系列控制脈衝，同時判斷所述直線運動單元120是否到達定位點。根據探頭4的運動要求，所述直線運動單元120採用自動運行方式首先，判斷所述探頭4的位置是否在所述軌道3的起始位置，如果不在，則控制所述直線運動單元120帶動探頭4 一起向起始位置運動，直到所述限位開關124發出到位信號，所述直線運動單元120停止運動，所述探頭4到達所述軌道3的起始位置；如果在，則等待運動指令，運動指令發出後，所述探頭4在所述直線運動單元120的帶動下平穩地向所述軌道3的極限位置運動，直至所述限位開關124發出到位信號，接著，所述直線運動單元120帶動探頭4自動返回起始位置，等待下一輪的運動。本實施例中，所述控制軟體對掃查速度的控制方式為(I)定時器定時中斷，將定時/計數器T1/T0設置為定時器工作方式，對內部時鐘信號計數，計數初值由所述直流伺服電機的轉速要求決定，計數溢出執行中斷服務程序，改變直流伺服電機的通電狀態，重裝計數初值，升速段初值由小變大，恆速段初值不變，降速段初值由大變小，可實現變速控制；(2)軟體延時，根據所述直流伺服電機的轉速要求，確定每個通電狀態保持的時間，設計延時子程序，調用不同的延時程序，即可改變步進脈衝的頻率，實現變速控制；(3)改變脈衝分配方式，通過改變每發一個脈衝所對應的步矩角的大小。本實施例中，所述直線運動單元120在所述軌道3上的掃查速度為0 100 mm/s連續可調；所述軌道3沿其長度方向的掃描行程為0 1600 _，在垂直於其長度方向上的掃描行程為0 300 mm,通過手動調節。
權利要求1.一種用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置，其特徵在於，包括機械掃查運動系統、軌道和控制系統； 所述機械掃查運動系統吸附在所述軌道上，與所述軌道滑動連接； 所述控制系統與所述機械掃查運動系統連接。
2.如權利要求I所述的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置，其特徵在於，所述機械掃查運動系統包括直線運動單元和探頭夾持機構，所述探頭夾持機構設置在所述直線運動單元的一端，所述探頭夾持機構吸附在所述軌道上。
3.如權利要求2所述的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置，其特徵在於，所述直線運動單元包括車體、編碼器、電纜線、電纜插頭、直流伺服電機、傳動機構和限位開關； 所述車體吸附在所述軌道上，與所述軌道滑動連接； 所述車體的一端設有支架，所述車體的另一端與所述探頭夾持機構連接，所述編碼器、電纜插頭和限位開關均設置在所述支架上； 所述直流伺服電機通過所述傳動機構與所述車體連接; 所述直流伺服電機、限位開關和編碼器均與所述電纜線連接，所述電纜線與所述電纜插頭連接，所述控制系統與所述電纜插頭連接，所述控制系統通過所述電纜線與所述直流伺服電機、限位開關和編碼器實現連接。
4.如權利要求I所述的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置，其特徵在於，所述軌道設有固定夾持機構。
5.如權利要求I所述的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置，其特徵在於，所述控制系統包括掃查控制器和計算機，所述掃查控制器與所述計算機連接，所述掃查控制器與所述電纜插頭連接。
6.如權利要求5所述的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置，其特徵在於，所述掃查控制器包含多軸運動控制卡。
專利摘要本實用新型的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置，其包括機械掃查運動系統、軌道和控制系統；所述機械掃查運動系統吸附在所述軌道上，與所述軌道滑動連接；所述控制系統與所述機械掃查運動系統連接。本實用新型的用於鋁板攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測的自動掃查裝置採用自動化方式控制探頭運動，避免了人工因素對檢測結果的影響，大大提高了相控陣技術的檢測效率和檢測可靠性。
文檔編號G01N29/265GK202471659SQ201120568008
公開日2012年10月3日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者周建平, 江運喜 申請人:上海航天精密機械研究所