专利名称：复合材料干耦合超声波全自动探伤机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于探伤设备技术领域，涉及一种复合材料干耦合超声波全自动探伤 机。
背景技术：
干耦合探伤是利用探伤机对表面不涂抹任何耦合剂的试件进行检测，确定试件中 的缺陷及该缺陷的等级、位置和面积。检测过程中通常采用两种方法1)将探伤机的两个 探头置于试件同一面的串列法，依靠多向散射的声能而不是普通超声检测的单一反射能， 适用于只有一个接触面的试件，通常发射和接收探头相对于试件表面成一定的倾角，以便 发射和接收最大声能；2)将两个探头分别置于试件的两相对面，通过分析接收探头接收到 的声能大小判别试件内部的质量状况，接收到的声能越大，说明内部质量越好，材质越密 实；相反，接收到的声能越少，内部的质量越差。目前，主要采用穿透法对复合材料进行检测，该方法中使用的探伤机的探头按照 一定的轨迹在被测复合材料的两侧移动，根据探伤仪屏幕上显示的波形由检测人员读出当 前点的分贝值并记录，然后对记录数据进行处理，得出检测结论，完成复合材料的检测，该 探伤机在使用过程中由于人为原因经常造成漏探、复探及耦合程度不一的现象，导致检测 结果不准确。
发明内容为了克服上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种复合材料干 耦合超声波全自动探伤机，避免了人为原因造成的漏探、复探和耦合程度不一的现象，检测 结果准确，提高探伤精度和生产效率。本实用新型所采用的技术方案是，复合材料干耦合超声波全自动探伤机，包括驱 动及控制系统2，驱动及控制系统2分别与气动系统1、超声检测系统3、机械装置4和数据 采集及图像处理系统5相连接，其中，驱动及控制系统2，用于发出指令，用于预先设定探头的运动轨迹，用于控制气动 系统1、超声检测系统3、机械装置4和数据采集及图像处理系统5，用于接收数据采集及图 像处理系统5传送的信号，并对该信号进行处理；气动系统1，用于接收驱动及控制系统2发出的指令，驱动机械装置4中的气动部 件动作；超声波检测系统3，用于接收驱动及控制系统2发出的指令，用于产生超声波信号 对待检测材料进行超声波检测，接收待检测材料反馈的超声波信号，并将待检测材料反馈 的超声波信号传送至数据采集及图像处理系统5 ；机械装置4，用于夹持待检测材料，用于接受驱动及控制系统2发出的指令，对待 检测材料进行检测，并将检测过程中形成的超声波信号和位移信号传输至数据采集及图像 处理系统5 ；[0010]数据采集及图像处理系统5，用于接收机械装置4传送的超声波信号和位移信号， 对接收到的超声波信号和位移信号进行同步采集和处理，并将处理后的信号传输至驱动及 控制系统2。所述的机械装置4包括平行设置的工作台16和丝杠副15，工作台16的台面上设 置有转动机构18，工作台16的台面上、转动机构18的周围均布有三根导轨19，每根导轨19 上均设置有可沿导轨19移动的滑移小车20，其中一个滑移小车20上安装有第二步进电机 11和第一夹紧滚筒10，另外两个滑移小车20上分别安装有第二夹紧滚筒17，第一夹紧滚筒 10和第二夹紧滚筒17分别与气缸相连接，该气缸安装于工作台16内，该气缸与气动系统1 相通，丝杠副15的上面竖直设置有立柱13，立柱13的顶部水平设置有筒形的横梁7，横 梁7的一端安装有第一步进电机6，横梁7的另一端安装有由第一步进电机6驱动的齿轮， 该齿轮与竖直设置的齿条8啮合，齿条8的下端探头，该探头与数据采集及图像处理系统5 相连接。所述的齿条8下端安装有探头架9，探头架9上安装有探头。所述的探头采用超声探头。所述的转动机构18上安装有可绕转动机构18轴线转动的棍子14。本实用新型全自动探伤机采用步进电机拖动，准确控制探头的运动，确保了探头 的移动轨迹，避免了漏探和复探现象；采用独立的气源，确保了超声波探头耦合程度的一致 性；通过计算机完成对采集数据的处理，缩短了检测周期，提高了检测效率，大大降低了检 测成本。
图1是本实用新型探伤机的结构示意图。图2是本实用新型探伤机中机械装置的结构示意图。图中，1.气动系统，2.驱动及控制系统，3.超声检测系统，4.机械装置，5.数据 采集及图像处理系统，6.第一步进电机，7.横梁，8.齿条，9.探头架，10.第一夹紧滚筒， 11.第二步进电机，12.工件，13.立柱，14.辊子，15.丝杠副，16.工作台，17.第二夹紧滚 筒，18.转动机构，19.导轨，20.滑移小车。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。如图1所示，本实用新型全自动探伤机的结构，包括驱动及控制系统2，驱动及控 制系统2分别与气动系统1、超声检测系统3、机械装置4和数据采集及图像处理系统5相 连接。超声检测系统3由超声探伤仪和超声波探头组成。驱动及控制系统2，用于发出指令，用于预先设定探头的运动轨迹，用于控制气动 系统1、超声检测系统3、机械装置4和数据采集及图像处理系统5完成相应的动作，用于接 收数据采集及图像处理系统5传送的信号，并对该信号进行处理；气动系统1，用于接收驱动及控制系统2发出的指令，驱动机械装置4中的气动部 件动作；[0024]超声波检测系统3，用于接收驱动及控制系统2发出的指令，用于产生超声波信号 对待检测材料进行超声波检测，接收待检测材料反馈的超声波信号，并将待检测材料反馈 的超声波信号传送至数据采集及图像处理系统5 ；机械装置4，用于夹持待检测材料，用于接受驱动及控制系统2发出的指令，对待 检测材料进行检测，并将检测过程中形成的超声波信号和位移信号传输至数据采集及图像 处理系统5 ；数据采集及图像处理系统5，用于接收机械装置4传送的超声波信号和位移信号， 对接收到的超声波信号和位移信号进行同步采集和处理，并并将处理后的信号传输至驱动 及控制系统2。如图2所示，本实用新型全自动探伤机中机械装置的结构，包括平行设置的工作 台16和丝杠副15。工作台16的台面上设置有转动机构18，转动机构18上安装有棍子14， 转动机构18可带动棍子14绕转动机构18的轴线转动，工作台16的台面上、转动机构18 的周围均布有三根导轨19，每根导轨19的一端朝向转动机构18，每根导轨19的另一端背 离转动机构18，每根导轨19上均设置有可沿导轨19移动的滑移小车20，其中一个滑移小 车20上安装有第二步进电机11和第一夹紧滚筒10，第二步进电机11驱动第一夹紧滚筒 10旋转，另外两个滑移小车20上分别安装有第二夹紧滚筒17，第一夹紧滚筒10和第二夹 紧滚筒17分别与气缸相连接，该气缸安装于工作台16内，该气缸与气动系统1相通。丝杠副15的上面竖直设置有立柱13，丝杠副15可以带动立柱13沿丝杠副15的 轴向移动，立柱13的顶部水平设置有筒形的横梁7，横梁7的一端安装有第一步进电机6， 第一步进电机6与驱动轴的一端固接，该驱动轴的另一端穿过横梁7的内孔，从横梁7中伸 出，并固接有齿轮，该齿轮与竖直设置的齿条8啮合，齿条8的下端安装有探头架9，探头架 9位于转动机构18的上方，探头架9上安装有探头，该探头与数据采集及图像处理系统5相 连接。探头采用超声探头。气动系统1主要控制超声波探头的夹紧和放松以及夹紧滚筒对待检测材料的夹 紧和松开。机械装置4采用二轴机械定位，一个为旋转轴，一个为升降轴(齿条8)，该两轴均 由步进电机拖动。旋转轴在夹紧滚筒夹紧待检测材料后依靠摩擦力拖动该待检测材料旋 转；升降轴带动其端部的超声探头上下移动，通过驱动及控制系统2的指令完成对待检测 材料的自动扫查。 采用第一步进电机6带动齿条8上下移动，齿条8同时带动超声波探头上下移动。 采用第二步进电机11拖动第一夹紧滚筒10转动，通过三个夹紧滚筒和待检测材料之间的 摩擦力带动该待检测材料转动，第一夹紧滚筒10为主动轮，其余两个夹紧滚筒为从动轮， 仅起支撑作用。夹紧待检测材料后，通过两个步进电机的联动完成预定轨迹的超声波检测。通过安装于工作台16内的气缸拉紧和松开夹紧滚筒，实现对待检测材料的夹紧 和松开；通过安装于探头架9上的两组小气缸实现超声波探头的夹紧和放松。通过驱动及控制系统2完成对超声波信号和两个运动轴位移信号的同步采集以 及后续的数据处理，并完成对气动系统1和机械装置4的控制。本实用新型全自动探伤机的工作过程将待检测材料安装于棍子14上，将设定的探头的移动轨迹预先存入驱动及控制系统2中，启动本探伤机，驱动及控制系统2驱动机械装置4工作，三个滑移小车20沿各自 的导轨19向转动机构18移动，至适当位置，滑移小车20停止移动，启动系统1控制工作台 16内的汽缸动作，使三个夹紧滚筒将待检测材料夹紧，此时，第二步进电机11开始转动，并 带动第一夹紧滚筒10旋转，在第一夹紧滚筒10和待检测材料之间的摩擦力的作用下，待检 测材料随着第一夹紧滚筒10旋转，同时，第一步进电机6旋转，并带动齿条8上下移动，使 得安装于齿条8下端的超声探头上下移动，在驱动及控制系统2的控制下，使待检测材料的 旋转运动和超声探头的上下运动形成的运动轨迹与预先设定的移动轨迹吻合，完成对待检 测材料的检测。本实用新型全自动探伤机通过干耦合的方法，利用超声波探头完成对非金属复合 材料空心圆筒体或圆锥体产品的全自动探伤。探伤过程中实时显示探伤波形，当前点的位 置和分贝值的大小，自动采集产品伤情数据和位置坐标，实时显示并保存伤情数据和位置 坐标，结束后成像显示探伤结果，并计算出伤情等级和面积，也可打印探伤结果图、检测报 告和检测纪录。本全自动探伤机避免了人为原因造成的漏探、复探和耦合程度不一的现象，检测 结果准确，具有检测周期短、检测效率高和成本低的特点。
权利要求复合材料干耦合超声波全自动探伤机，其特征在于，包括驱动及控制系统(2)，驱动及控制系统(2)分别与气动系统(1)、超声检测系统(3)、机械装置(4)和数据采集及图像处理系统(5)相连接，其中，驱动及控制系统(2)，用于发出指令，用于预先设定探头的运动轨迹，用于控制气动系统(1)、超声检测系统(3)、机械装置(4)和数据采集及图像处理系统(5)，用于接收数据采集及图像处理系统(5)传送的信号，并对该信号进行处理；气动系统(1)，用于接收驱动及控制系统(2)发出的指令，驱动机械装置(4)中的气动部件动作；超声波检测系统(3)，用于接收驱动及控制系统(2)发出的指令，用于产生超声波信号对待检测材料进行超声波检测，接收待检测材料反馈的超声波信号，并将待检测材料反馈的超声波信号传送至数据采集及图像处理系统(5)；机械装置(4)，用于夹持待检测材料，用于接受驱动及控制系统(2)发出的指令，对待检测材料进行检测，并将检测过程中形成的超声波信号和位移信号传输至数据采集及图像处理系统(5)；数据采集及图像处理系统(5)，用于接收机械装置(4)传送的超声波信号和位移信号，对接收到的超声波信号和位移信号进行同步采集和处理，并将处理后的信号传输至驱动及控制系统(2)。
2.根据权利要求1所述的全自动探伤机，其特征在于，所述的机械装置(4)包括平行设 置的工作台(16)和丝杠副(15)，工作台(16)的台面上设置有转动机构(18)，工作台(16) 的台面上、转动机构(18)的周围均布有三根导轨(19)，每根导轨(19)上均设置有可沿导轨 (19)移动的滑移小车(20)，其中一个滑移小车(20)上安装有第二步进电机(11)和第一夹 紧滚筒(10)，另外两个滑移小车(20)上分别安装有第二夹紧滚筒(17)，第一夹紧滚筒(10) 和第二夹紧滚筒(17)分别与气缸相连接，该气缸安装于工作台(16)内，该气缸与气动系统 ⑴相通，丝杠副(15)的上面竖直设置有立柱(13)，立柱(13)的顶部水平设置有筒形的横梁 (7)，横梁(7)的一端安装有第一步进电机(6)，横梁(7)的另一端安装有由第一步进电机 (6)驱动的齿轮，该齿轮与竖直设置的齿条(8)啮合，齿条(8)的下端探头，该探头与数据采 集及图像处理系统(5)相连接。
3.根据权利要求2所述的全自动探伤机，其特征在于，所述的齿条(8)下端安装有探头 架(9)，探头架(9)上安装有探头。
4.根据权利要求2或3所述的全自动探伤机，其特征在于，所述的探头采用超声探头。
5.根据权利要求2所述的全自动探伤机，其特征在于，所述的转动机构(18)上安装有 可绕转动机构(18)轴线转动的棍子(14)。
专利摘要复合材料干耦合超声波全自动探伤机，包括发出指令，控制其它系统动作，对信号进行处理的驱动及控制系统；驱动气动部件动作的气动系统；产生超声波信号，接收待检测材料反馈的超声波信号，并将该反馈的超声波信号传送至数据采集及图像处理系统的超声波检测系统；夹持待检测材料，对待检测材料进行检测，并将检测过程中形成的超声波信号传输至数据采集及图像处理系统的机械装置；对接收到的超声波信号进行同步采集和处理，并将处理后的信号传输至驱动及控制系统的数据采集及图像处理系统。本实用新型全自动探伤机避免了人为原因造成的漏探、复探和耦合程度不一的现象，检测结果准确，提高探伤精度和生产效率。
文档编号G01N29/04GK201740764SQ201020019660
公开日2011年2月9日 申请日期2010年1月11日 优先权日2010年1月11日
发明者冯严波 申请人:冯严波