专利名称：消除超声波检测机器人马达电磁干扰影响的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种消除马达电磁干扰影响的装置。
背景技术：
工业自动超声波扫描装置广泛应用于航空航天、国防工业和高端钢铁材料的制品无损检测，是保障机械结构件运行安全的主要质量检验手段之扫描装置采用马达驱动机构携带超声波探头，按照特定模式对工件进行扫描，小型系统通常使用伺服马达或步进马达，而大型系统通常使用伺服马达，使用马达数量可能多达十几只。当前广泛使用的马达电源为变频电源，它产生的高频电噪声会对超声波检测造成致命干扰，严重情况下，此类电噪声会完全淹没检测信号，导致信噪比大幅度下降。超声波信号接收放大电路具有很宽的增益范围和动态范围，达IOOdB以上，典型信号强度从20Vpp到200uVpp，要求信号干扰电噪声小于150uVpp。几乎所有马达变频电源电磁兼容设计的解决方案都无法满足超声波检测对信噪比的要求。常规的解决方法有采用低电噪声的线性伺服电源，而不是采用当前广泛应用的变频开关电源；当不得不采用变频电源驱动马达时，在驱动器电源和马达之间设置滤波器件，如市售的EMI滤波器件，在驱动器和总电源之间设置电抗器，尽可能消除超声波工作频段的电磁噪声对检测仪器的干扰；优化接地设计，采用尽可能小的接地电阻；采用信号平均算法，消除随机电磁噪声，所有常规方案均有成本昂贵，无法彻底消除噪声干扰，严重降低检测效率的弱点。
发明内容
本发明的目的是提供一种消除超声波检测机器人马达电磁干扰影响的装置，以克服现有技术存在的上述缺陷。本发明的装置，包括电机、电机法兰、连接机构、传动丝杆、超声波探伤仪、超声波探头和工件检测水槽；所述的电机具有输出轴的端部通过电机法兰固定在所述工件检测水槽的一端，所述的超声波探伤仪固定在工件检测水槽附近的安装台面或仪器柜中，所述的传动丝杆通过连接机构与所述的电机输出轴相连接，所述的超声波探头与超声波探伤仪相连接，并固定在与传动丝杆相配合的丝杆套上，所述的丝杆套固定在电机与超声波探伤仪之间的水槽上，其特征在于，所述电机法兰和连接机构的材料为绝缘材料。申请人:发现，电磁噪声干扰超声波信号有两种途径空间辐射干扰和传导干扰，其中辐射干扰通过屏蔽传输导线和合理的接地设计可以得到解决，但传导干扰由于水的使用而经常被忽略。超声波检测经常要使用水作为声耦合介质，富含电解质的水具有良好导电性，是马达电源电噪声干扰的主要传导途径。如果在设计超声波探头夹具和超声波信号传输线缆的时候没有认真考虑传导干扰的影响，经由马达安装法兰、传动机构等金属结构件的马达电源电噪声也有可能成为电噪声干扰的主要原因。基于上述的发现，申请人设计了上述的装置，能够从根本上解决超声波扫描成像机构的信号干扰问题，作为主要的电磁干扰来源，所有被使用的驱动马达都应当与扫描机构绝缘连接，使用绝缘法兰安装驱动马达到扫描机构，采用绝缘类型的连轴器或传输带连接驱动电机输出轴与机构。本发明设计由于从设计上根除了传导电磁噪声对超声波检测信号放大器的影响， 结合辐射噪声屏蔽设计，基本上能够消除超声波自动扫描检测装置的电磁噪声干扰，经过优化设计的系统其信号噪声可以达到超声波检测仪器内部电噪声水平。由于采用本发明设计不需要使用特殊设备和器件，大大降低了系统的成本，节省了线性马达电源、滤波器、专用欧姆级电阻接地装置等方面带来的高额成本，成本降低2 5倍，在大功率马达应用场合成本降低效果尤其明显。而且，由于在现代工业应用中，功效很低的线性马达电源已经被淘汰，需要专门定制或白行生产，无疑为超声波自动检测装置的推广应用设置了技术门槛，不利于大工业生产，本发明对超声波自动检测装置的推广应用有深远意义。
图1为消除超声波检测机器人马达电磁干扰影响的装置的结构示意图。
具体实施例方式参见图1，本发明的装置，包括电机1、电机法兰2、连接机构3、传动丝杆4、超声波探伤仪5、超声波探头6和工件检测水槽7 ；所述的电机1具有输出轴的端部通过电机法兰2固定在所述工件检测水槽7的一端，所述的超声波探伤仪5固定在工件检测水槽7附近的安装台面或仪器柜中，所述的传动丝杆3通过连接机构3与所述的电机1输出轴相连接，所述的超声波探头6与超声波探伤仪5相连接，并固定在与传动丝杆4相配合的丝杆套8上，所述的丝杆套8固定在电机1与超声波探伤仪5之间的水槽7上，其特征在于，所述电机法兰2和连接机构3的材料为绝缘材料；优选的，所述的绝缘材料为高分子材料或者是无机材料；所述高分子材料优选酚醛树脂、尼龙、聚乙烯、聚丙烯、或玻璃纤维增强树脂、聚醚醚酮(PEEK)中的一种；所述无机材料优选陶瓷。优选的，所述的连接机构为电绝缘连轴器；优选的，所述的电机为交流伺服电机、直流伺服电机、步进电机、直线电机、扭矩电机等；进一步，伺服电机所有电缆，采用屏蔽线缆并统一连接到接地端子，该接地端子在与大地连接之前，接地线通过能量耗散型滤波器件，如磁环进行滤波。实施例1如图1的装置，其中，所述的电机为伺服电机，连接机构3为联轴器；电机法兰2的材料为尼龙，联轴器材料为聚丙烯。
采用 EN 12668/3:2000/Al :2004 Non-destructivetesting-Characterizationan d verification of ultrasonic examinationequipment-Part 3: Combinedequipment 文献规定的方法进行检测，结果如下测试条件探头IOMHz宽频水浸检测探头；试样50mm深0. 4mm直径平底孔试块，钛合金材料，制造标准ASTM E428-08 Standard Practice for Fabrication and Control of Metal, Other than Aluminum, Reference Blocks Used in Ultrasonic Testing ；设置参数25mm水程，宽频带，关闭所有滤波功能；测量结果SNR= 17dB ；采用传统设计，信噪比不超过5dB。实施例2如图1的装置，其中，所述的电机为伺服电机，连接机构3为联轴器；电机法兰2的材料为酚醛树脂、联轴器的材料为陶瓷。采用 EN 12668/3:2000/Al :2004 Non-destructivetesting-Characterizationan d verification of ultrasonic examinationequipment-Part 3: Combinedequipment 文献规定的方法进行检测，结果如下测试条件与实施例1相同，测试结果也相同。
权利要求
1.消除超声波检测机器人马达电磁干扰影响的装置，包括电机(1)、电机法兰O)、连接机构(3)、传动丝杆G)、超声波探伤仪(5)、超声波探头(6)和工件检测水槽(7)；所述的电机(1)具有输出轴的端部通过电机法兰( 固定在所述工件检测水槽(7(的一端，所述的超声波探伤仪( 固定在工件检测水槽(7)附近的安装台面或仪器柜中，所述的传动丝杆( 通过连接机构C3)与所述的电机1输出轴相连接，所述的超声波探头(6) 与超声波探伤仪( 相连接，并固定在与传动丝杆(4)相配合的丝杆套(8)上，所述的丝杆套(8)固定在电机(1)与超声波探伤仪( 之间的水槽(7)上，其特征在于，所述电机法兰 (2)和连接机构(3)的材料为绝缘材料。
2.根据权利要求1所述的消除超声波检测机器人马达电磁干扰影响的装置，其特征在于，所述的绝缘材料为高分子材料或者是无机材料。
3.根据权利要求2所述的消除超声波检测机器人马达电磁干扰影响的装置，其特征在于，所述高分子材料为酚醛树脂、尼龙、聚乙烯、聚丙烯、玻璃纤维增强树脂或聚醚醚酮 (PEEK)中的一种，所述无机材料为陶瓷。
4.根据权利要求1所述的消除超声波检测机器人马达电磁干扰影响的装置，其特征在于，所述的连接机构为电绝缘连轴器。
5.根据权利要求2所述的消除超声波检测机器人马达电磁干扰影响的装置，其特征在于，所述的连接机构为电绝缘连轴器。
6.根据权利要求3所述的消除超声波检测机器人马达电磁干扰影响的装置，其特征在于，所述的连接机构为电绝缘连轴器。
7.根据权利要求1 6任一项所述的消除超声波检测机器人马达电磁干扰影响的装置，其特征在于，所述的电机为交流伺服电机、直流伺服电机、步进电机、直线电机或扭矩电机。
8.根据权利要求1 6任一项所述的消除超声波检测机器人马达电磁干扰影响的装置，其特征在于，伺服电机所有电缆，采用屏蔽线缆并统一连接到接地端子，该接地端子在与大地连接之前，通过能量耗散型滤波器件，如磁环进行连接。
9.根据权利要求7所述的消除超声波检测机器人马达电磁干扰影响的装置，其特征在于，伺服电机所有电缆，采用屏蔽线缆并统一连接到接地端子，该接地端子在与大地连接之前，接地线通过能量耗散型滤波器件，如磁环进行滤波。
全文摘要
本发明提供了一种消除超声波检测机器人马达电磁干扰影响的装置，包括电机、电机法兰、连接机构、传动丝杆、超声波探伤仪、超声波探头和工件检测水槽，电机具有输出轴的端部通过电机法兰固定在工件检测水槽的一端，超声波探伤仪固定在工件检测水槽附近，传动丝杆通过连接机构与电机输出轴相连接，超声波探头与超声波探伤仪相连接，固定在与传动丝杆相配合的丝杆套上，丝杆套固定在电机与超声波探伤仪之间的水槽上，电机法兰和连接机构的材料为绝缘材料。本发明能够消除超声波自动扫描检测装置的电磁噪声干扰，不使用特殊设备和器件，成本降低2～5倍，在大功率马达应用场合效果尤其明显。本发明对超声波自动检测装置的推广应用有深远意义。
文档编号G01N29/32GK102288682SQ20111012117
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月12日 优先权日2011年5月12日
发明者李旭东 申请人:斯肯威(上海)工业检测科技有限公司