[发明专利]一种用于超声测量接触状态的自适应调整方法

摘要

本发明一种用于超声测量接触状态的自适应调整方法属于检测技术领域，涉及一种用于超声测量接触状态的自适应调整方法。该调整方法采用了接触感知系统，接触感知系统由十字连轴节机构、应变采集子系统和超声探头组成。首先组装接触感知系统，先装配十字连轴节机构，然后装配应变采集子系统，将接触感知系统通过法兰式主轴转接杆与刀柄相连，实现与数控机床集成。最后进行应变采集，完成超声测量。该方法采用的接触感知系统结构紧凑，能实现超声探头与待测材料表面间的接触状态自适应调整，保证接触可靠，提高了超声回波信号的稳定性；接触感知系统可以安装在机床主轴上，实现接触式超声自动可靠测量，提高了测量精度与效率。

主权项

一种用于超声测量接触状态的自适应调整方法，其特征是，调整方法采用了接触感知系统，接触感知系统由十字连轴节机构、应变采集子系统和超声探头构件组成；调整方法的具体步骤如下：第一步 组装接触感知系统先装配十字连轴节机构(D)，短U型件(10)与长U型件(6)通过销钉(9)连接，超声探头构件(8)通过左右两个传感器组件销钉(7)与长U型件(6)连接；短U型件(10)通过四个机构螺栓(5)与接触感知件(4)下端面连接，当超声探头构件(8)下表面b与待测材料表面接触姿态不平行时，在超声探头构件(8)与待测面接触力的作用下，长U型件(6)能够绕短U型件(10)的(B)轴转动，同时，超声探头构件(8)也能够绕长U型件(6)的(A)轴转动，对接触姿态进行调整；然后装配应变采集子系统(E)，进行应变片布点：将四个应变片(3)分别安装在接触感知件(4)外表面的四处正交分布的簧片连接处a，以获得较高的应变测量灵敏度；温度补偿片(11)安装在接触感知件(4)的下法兰面b上，接触感知件(4)的上端面通过四个转接杆螺栓(2)与法兰式主轴转接杆(1)连接；接触感知件(4)具有弹簧片式结构，具有纵向簧片f和横向簧片d以及连接簧片e，且横向簧片d与纵向簧片f方向正交设计，以保证整体刚度均匀，且每个簧片相互间有间隙；将机床PLC模块(12)与应变采集模块(13)相连，并将四个应变片(3)分别与应变采集模块(13)相连接；第二步 将接触感知系统通过法兰式主轴转接杆(1)与刀柄相连，实现与数控机床集成，机床控制接触感知系统实施测量趋模运动；第三步 进行应变采集；应变采集模块(13)按照设定频率采集接触感知件(4)上应变片(3)的应变数据；通过机床PLC模块(12)计算综合应变ε，即为应变片(3)所有应变数据求和；按如下公式计算机床沿+Z轴方向位移增量Δd，Δd＝0.618k(εaim‑ε)   (1)其中，k为线性关联系数，通过标定获得；εaim为目标应变；在测量趋模过程中，长U型件(6)和超声探头构件(8)将分别绕B轴和(A)轴转动，自动完成超声探头构件(8)的测量姿态调整，使得超声探头组件下表面b与待测材料表面可靠接触；若综合应变ε满足条件|ε‑εaim|≤δ，其中δ为控制阈值，则停止测量趋模运动，触发信号采集功能；然后，机床控制接触状态调整装置实施测量离模运动，完成超声测量。