一種6自由度超聲波檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種6自由度超聲波檢測裝置，包括基座、X軌道、Y軌道、探頭組件、探頭組件安裝座及轉臺，X軌道橫向設于基座的頂部，Y軌道垂直布置于X軌道上方并能沿X軌道的長度方向移動，探頭組件安裝座豎直布置于Y軌道上并能沿Y軌道的長度方向移動，探頭組件安裝座下部設置有能上下移動的Z軸，探頭組件能轉動的設于Z軸的下端，轉臺能轉動的設于基座下部并與探頭組件相對布置。本實用新型能實現對曲面異構件進行無損檢測及曲面自動跟蹤路徑設計，檢測時，被檢測件在轉臺上旋轉，探頭位置可根據需要通過X軌道、Y軌道、探頭組件安裝座、Z軸之間的配合關系及探頭組件自身的轉動結構進行調節，使探頭沿被檢測件內表面母線作曲線運動。
【專利說明】
一種6自由度超聲波檢測裝置
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及無損檢測設備技術領域，具體指一種6自由度超聲波檢測裝置。
【背景技術】
[0002]汽車關鍵零部件(輪轂、連桿等)、裝備用特殊結構件(如風力發電機大型構件)、新材料、特種焊接結構件等曲面異構件中均涉及無損檢測技術。超聲C掃成像檢測技術具有檢測快速、不受人為因素干擾的特點，可以把超聲波檢測以波形顯示的方式轉換為圖形顯示，并且通過探頭與工件的相對位置來確定缺陷的位置，由此得到直觀的數字圖像，在工業領域獲得了越來越廣泛的應用。
[0003]目前，美國物理聲學公司(PAC)、英國超聲波科學有限公司(USL)、德國NukemNutronik公司、以色列ScanMaster公司、丹麥福斯研究所等已研發出成熟的多自由度超聲檢測系統。其中，PAC公司最新的水浸自動超聲掃查系統UltraScan 6軸水浸自動掃查系統，可對各種軸類、盤類、多面體類零件及板材等進行超聲波探傷，具有異型曲面自動跟蹤功能;USL為英國宇航系統公司提供了 17軸超聲波檢測系統，該系統可在0.5m/s的掃描線速度下，檢測出4mmX4mm的制造缺陷，通過對實際和理論形狀之間偏差進行補償，掃描器可直接從客戶端CATACAD數據中提取掃描路徑信息，實現全自動掃查，提高檢測效率;德國NukemNutronik公司研制的MAUS超聲自動檢測系統(Multi Aix Ultrasonic System)可實現通過軟件技術使超聲探頭檢測復雜三維幾何輪廓的工件；ICIFiberite公司采用九軸式超聲波掃描，實現對蜂窩泡沫夾芯等復雜結構的復合材料構件進行無損檢測;美國MATEC公司研制的Large Gantry System系統采用“仿形測量-超聲檢測”的實現思路;麥道公司設計的第五代自動超聲掃描系統，也可在九個軸向運動，并能同時保證脈沖振蕩器與工件表面垂直，該系統可完成三維數據采集，實現大型復雜構件內的缺陷檢測；加拿大設計制造的曲面超聲檢測系統，使用旋轉頭進行激光跟蹤來實現曲面跟蹤，三維檢測系統采用軟件實現曲面跟蹤，系統包括仿真模型和路徑規劃模塊，仿真模塊生成檢測對象的三維NURBS曲面模型，路徑規劃模塊生成檢測時的控制路徑。
[0004]而國內外對汽車零部件中具有曲面特別是復雜曲面的產品，實施有效自動檢測較為困難，需求迫切。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀，提供一種能實現對曲面異構件進行無損檢測及曲面自動跟蹤路徑設計的6自由度超聲波檢測裝置。
[0006]本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:包括基座、X軌道、Y軌道、探頭組件、探頭組件安裝座及轉臺，所述X軌道橫向設于基座的頂部，所述Y軌道垂直布置于X軌道上方并能沿X軌道的長度方向移動，所述探頭組件安裝座豎直布置于Y軌道上并能沿Y軌道的長度方向移動，所述探頭組件安裝座下部設置有能上下移動的Z軸，所述探頭組件能轉動的設于Z軸的下端，所述轉臺能轉動的設于基座下部并與探頭組件相對布置。
[0007]在上述方案中，所述探頭組件包括A軸框架、B軸框架及探頭，所述A軸框架能轉動的設于Z軸下端，該A軸框架下部開設有具有下端口的安裝槽，所述B軸框架能轉動的設于該安裝槽中，所述的探頭設于B軸框架的一側面上。采用這樣的結構，可以實現探頭在Z軸下端實現兩個方向的轉動，從而提高檢測精度。
[0008]為了便于安裝，所述Z軸下端設置有一安裝架，該安裝架具有相對布置的兩側板，兩側板上對應設置有第一軸孔，對應的，所述A軸框架的側壁上設置有與第一軸孔相匹配的第一轉軸。
[0009]為了便于安裝，所述A軸框架安裝槽的兩側壁上分別開設有第二軸孔，對應的，所述B軸框架的兩側分別設置有與第二軸孔相匹配的第二轉軸。
[0010]作為優選，所述基座上設置有一容置腔，該容置腔中放置有一頂部開口的水槽，裝配完成狀態下，所述的Z軸及探頭組件自水槽頂部伸入水槽中，所述轉臺位于水槽的底部內偵U。采用這樣的結構，檢測過程為水浸檢測，探頭與檢測面之間以水作為耦合劑，探頭與檢測面之間的距離即為水深距離，有利于提高定位精度。
[0011]優選地，所述X軌道上形成有沿長度方向布置的滑槽，對應的，所述Y軌道的底部具有與該滑槽導向配合的滑桿。
[0012]在上述各優選方案中，所述Y軌道、探頭組件安裝座、Z軸、A軸框架及B軸框架的移動或轉動均由伺服電機控制運行。
[0013]為了便于固定待檢測件，所述轉臺上設置有用于固定待檢測件的夾具。
[0014]與現有技術相比，本實用新型的優點在于:本實用新型提供了一種全新的6自由度超聲波檢測裝置，能實現對曲面異構件進行無損檢測及曲面自動跟蹤路徑設計，檢測時，被檢測件在轉臺上作旋轉運動，探頭位置可根據需要通過X軌道、Y軌道、探頭組件安裝座、Z軸之間的配合關系及探頭組件自身的轉動結構進行調節，使探頭沿被檢測件內表面母線作曲線運動，這樣可以使超聲波入射聲束始終和工件檢測面保持垂直，被檢件表面母線可分解為多段直線和多段圓弧，直線段的探頭移動方式為簡單的直線，圓弧段探頭的移動方式要考慮探頭旋轉半徑的影響，回轉體類零件的曲面跟蹤路徑編制以檢測面的母線為依據，檢測過程中使機械系統X、Y軸的零點和回轉體類零件的中心線重合，回轉體類零件旋轉，探頭在Y軸方向上相對于回轉體類零件中心坐標為零，探頭在XOZ平面內沿母線方向移動，并保證和母線垂直;水浸檢測的探頭和檢測面之間以水作為耦合劑，探頭與檢測面之間的距離為水深距離，根據被檢測件曲面跟蹤檢測面母線的曲率半徑、掃描系統中探頭Α、Β軸的旋轉中心以及檢測工藝的要求來確定水深距離，由水深距計算探頭移動軌跡分段點坐標，從而最終實現對異形曲面構件的無損檢測，且檢測效率、定位精度高。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型實施例的側視圖；
[0016]圖2為圖1中隱藏水槽的結構示意圖；
[0017]圖3為圖2中探頭組件的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0019]如圖1?3所示，本實施例的6自由度超聲波檢測裝置包括基座1、X軌道2、Y軌道3、探頭組件4、探頭組件安裝座5及轉臺6，X軌道2橫向設于基座I的頂部，Y軌道3垂直布置于X軌道2上方并能沿X軌道2的長度方向移動，X軌道2上形成有沿長度方向布置的滑槽21，對應的，Y軌道3的底部具有與該滑槽21導向配合的滑桿31。探頭組件安裝座5豎直布置于Y軌道3上并能沿Y軌道3的長度方向移動，探頭組件安裝座5下部設置有能上下移動的Z軸7，探頭組件4能轉動的設于Z軸7的下端，轉臺6通過一旋轉座61能轉動的設于基座I下部并與探頭組件4相對布置，轉臺6上設置有用于固定待檢測件的夾具(圖中未示)。
[0020]在本實施例中，探頭組件4包括A軸框架41、B軸框架42及探頭43，A軸框架41能轉動的設于Z軸7下端，具體的，Z軸7下端設置有一安裝架71，該安裝架71具有相對布置的兩側板711，兩側板711上對應設置有第一軸孔，對應的，A軸框架41的側壁上設置有與第一軸孔相匹配的第一轉軸412 ^軸框架41下部開設有具有下端口的安裝槽411，B軸框架42能轉動的設于該安裝槽411中，具體的，A軸框架安裝槽411的兩側壁上分別開設有第二軸孔413，對應的，B軸框架42的兩側分別設置有與第二軸孔413相匹配的第二轉軸421。探頭43設于B軸框架42的未設置第二轉軸421的一側面上。采用上述結構，可以實現探頭43在Z軸7下端實現a、b兩個方向的轉動，從而提高檢測精度。
[0021 ]本實施例的檢測裝置采用水浸檢測，因此，需要將待檢測件及探頭均置于水中。在本實施例中基座I上設置有一容置腔10，該容置腔10中放置有一頂部開口的水槽8，裝配完成狀態下，Z軸7及探頭組件4自水槽8頂部伸入水槽8中，轉臺6位于水槽8的底部內側，并通過密封件密封，防止轉臺6在轉動過程中發生漏水現象。
[0022]本實施例的Y軌道3、探頭組件安裝座5、Z軸7、A軸框架41及B軸框架42的移動或轉動均由伺服電機控制運行。
[0023]使用本實施例的檢測裝置對回轉體類零件檢測檢測時，以車輛鋁負重輪為例，被檢測件在轉臺上作旋轉運動，探頭位置可根據需要通過X軌道、Y軌道、探頭組件安裝座、Z軸之間的配合關系及探頭組件自身的轉動結構進行調節，使探頭沿被檢測件內表面母線作曲線運動，這樣可以使超聲波入射聲束始終和工件檢測面保持垂直，被檢件表面母線可分解為多段直線和多段圓弧，直線段的探頭移動方式為簡單的直線，圓弧段探頭的移動方式要考慮探頭旋轉半徑的影響，回轉體類零件的曲面跟蹤路徑編制以檢測面的母線為依據，檢測過程中使機械系統X、Y軸的零點和回轉體類零件的中心線重合，回轉體類零件旋轉，探頭在Y軸方向上相對于回轉體類零件中心坐標為零，探頭在XOZ平面內沿母線方向移動，并保證和母線垂直;水浸檢測的探頭和檢測面之間以水作為耦合劑，探頭與檢測面之間的距離為水深距離，根據被檢測件曲面跟蹤檢測面母線的曲率半徑、掃描系統中探頭Α、Β軸的旋轉中心以及檢測工藝的要求來確定水深距離，由水深距計算探頭移動軌跡分段點坐標，從而最終實現對異形曲面構件的無損檢測。
【主權項】
1.一種6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:包括基座、X軌道、Y軌道、探頭組件、探頭組件安裝座及轉臺，所述X軌道橫向設于基座的頂部，所述Y軌道垂直布置于X軌道上方并能沿X軌道的長度方向移動，所述探頭組件安裝座豎直布置于Y軌道上并能沿Y軌道的長度方向移動，所述探頭組件安裝座下部設置有能上下移動的Z軸，所述探頭組件能轉動的設于Z軸的下端，所述轉臺能轉動的設于基座下部并與探頭組件相對布置。2.根據權利要求1所述的6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:所述探頭組件包括A軸框架、B軸框架及探頭，所述A軸框架能轉動的設于Z軸下端，該A軸框架下部開設有具有下端口的安裝槽，所述B軸框架能轉動的設于該安裝槽中，所述的探頭設于B軸框架的一側面上。3.根據權利要求2所述的6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:所述Z軸下端設置有一安裝架，該安裝架具有相對布置的兩側板，兩側板上對應設置有第一軸孔，對應的，所述A軸框架的側壁上設置有與第一軸孔相匹配的第一轉軸。4.根據權利要求2所述的6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:所述A軸框架安裝槽的兩側壁上分別開設有第二軸孔，對應的，所述B軸框架的兩側分別設置有與第二軸孔相匹配的第二轉軸。5.根據權利要求1所述的6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:所述基座上設置有一容置腔，該容置腔中放置有一頂部開口的水槽，裝配完成狀態下，所述的Z軸及探頭組件自水槽頂部伸入水槽中，所述轉臺位于水槽的底部內側。6.根據權利要求1?5中任一權利要求所述的6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:所述X軌道上形成有沿長度方向布置的滑槽，對應的，所述Y軌道的底部具有與該滑槽導向配合的滑桿。7.根據權利要求1?5中任一權利要求所述的6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:所述Y軌道、探頭組件安裝座、Z軸、A軸框架及B軸框架的移動或轉動均由伺服電機控制運行。8.根據權利要求1?5中任一權利要求所述的6自由度超聲波檢測裝置，其特征在于:所述轉臺上設置有用于固定待檢測件的夾具。
【文檔編號】G01N29/04GK205720108SQ201620590709
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月17日
【發明人】郭智敏, 齊子誠, 喬日東, 王曉艷, 唐盛明, 鄭穎, 黃文濤, 任麗宏, 李巖
【申請人】中國兵器科學研究院寧波分院