[发明专利]曲面焊接件的定位超声检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声检测领域，特别涉及一种曲面焊接件的定位超声检测装置及方法，尤指一种基于串并混联机构的曲面焊接件的定位超声检测装置及方法。

背景技术

定量超声波检测，常采用机械机构驱动超声探头，通过对机械机构的控制，使超声探头达到特定位置，并在特定区域内进行扫查。在每一个扫查点，由机械机构反馈位置信息，由超声探头反馈工件内部状态，再通过计算机拟合，即可获得工件内部的缺陷信息。但若被检测工件表面曲率变化较大时，机械机构的设计也将非常复杂，很难实现定量超声检测。亟待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种曲面焊接件的定位超声检测装置及方法，解决了现有技术存在的机械机构驱动超声探头难以实现复杂曲面件的定量超声检测问题，同时对工件内部缺陷进行高精度在线定量扫查，并通过计算机拟合形成数值和图像反馈。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

曲面焊接件的定位超声检测装置，包括超声探头2通过超声探头连接线与超声波检测模块3连接，超声波检测模块3由超声波脉冲发射电路、超声波接收电路和A/D模数转换电路构成，通过PCI总线与工业计算机1连接；多连杆机械臂4与超声探头2连接，使超声探头2实现不同空间位置和姿态的检测；位于多连杆机械臂4上的五个角度传感器将多连杆机械臂4中的各连杆的角度变化转换为电信号反馈到数据采集卡6，并通过USB连接线输入工业计算机1。

所述的多连杆机械臂4由八连杆串并混联组成，具体是：连杆A401与底座409相连，连接处安装角度传感器A501；连杆B402与连杆A401相连，连接处安装角度传感器B502；连杆C403与连杆B402相连，连接处安装角度传感器C503；连杆D404一端与连杆B402相连，连接处安装角度传感器D504；连杆E405一端与连杆C403相连，连杆F406分别与连杆E405的另一端和连杆D404的另一端相连，使得连杆C403、连杆D404、连杆E405、连杆F406形成一个封闭的平行四边形；连杆G407一端与连杆F406相连，同时保证连杆G407与连杆F406方向一致，其夹角为180度；连杆G407的另一端与连杆H408相连，连接处安装角度传感器E505；超声探头2固定在连杆H408上，随连杆H408的位置和姿态变化，超声探头2可到达空间任意位置进行检测。

所述的工业计算机1为强固型便携机，作为人机交互界面，协调控制超声波检测模块3及数据采集卡6、完成超声探头2位置信息和检测数据信息的分析处理和结果的输出。

所述的超声探头2为单点式超声探头，其超声频率根据焊接件的材料及板厚进行选择；超声探头2通过超声探头连接线与超声波检测模块3连接，实现在非水浸的情况下对复杂曲面焊接件进行扫描检测。

所述的超声波检测模块3由集成在一块PCI总线主板上的超声波脉冲发射电路、超声波接收电路和A/D模数转换电路构成，通过PCI总线与工业计算机1连接，其作用是发射和采集超声波脉冲，将回波脉冲的模拟信号转化为数字信号并传入工业计算机。

所述的角度传感器采用高精度增量式角度传感器，内置光码盘，角度传感器每旋转一个角度，输出一次脉冲值。

所述的数据采集卡6为USB多通道数据采集卡，输入端通过数据线与角度传感器相连，每个通道连接一个角度传感器；输出端通过USB连接线与工业计算机1相连。其作用在于读取各个角度传感器的脉冲数，并反馈至工业计算机。

所述的人机交互界面主要由参数设置区、A扫描信号区、C扫描成像区和计算结果显示区等构成。

本发明的另一目的在于提供一种曲面焊接件的定位超声检测方法，包括如下步骤：

步骤(1)、工件表面处理：在超声波扫查之前，对工件表面进行除尘、除油、涂抹耦合剂处理，减少工件表面杂质对超声信号的干扰；

步骤(2)、启动系统，进行多连杆机械臂底座位置布置：将待检查工件表面数据输入工业计算机，与该系统的内置算法所包含的超声探头所能达到的空间位置进行拟合，可直接规划出多连杆机械臂底座安放的最佳位置；当焊接区表面积较小且不存在负角时，多连杆机械臂底座旋转角度<180°，则选择1个安装位置；当工件表面积过大或工件表现存在负角，则可以选择设置2个以上的安装位置。

步骤(3)、工件表面扫查，采集工件内部的超声信号，同时识别缺陷信息；