电弧塞焊接头的相控阵超声自动检测系统及方法与流程

文档序号:12592848阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种电弧塞焊接头的相控阵超声自动检测系统,其特征在于:三维滑移台(2)固定在探伤台(1)的上表面,三维滑移台(2)的水平移动轴为X轴和Y轴,垂直移动轴为Z轴,Y轴移动单元固定在X轴移动单元上,Z轴移动单元固定在Y轴移动单元上,Y轴移动单元沿着X轴移动,Z轴移动单元沿着Y轴与Z轴移动;旋转扫查装置(6)安装在Z轴移动单元下端,X轴、Y轴、Z轴移动单元上的伺服电机及探头旋转装置(6)上的伺服电机通过线缆连接到伺服电机驱动器(3)上,伺服电机驱动器(3)通过线缆连接到伺服电机运动控制卡(4)上,伺服电机运动控制卡(4)插在工控机(5)的PCI插槽上;相控阵超声探头(14)的探头激励信号的输入端与相控阵超声检测仪(7)的探头激励信号输出端连接,相控阵超声检测仪(7)的超声回波信号数据输出端通过网线与工控机(5)网口连接。

2.根据权利要求1所述的电弧塞焊接头的相控阵超声自动检测系统,其特征在于:所述的旋转扫查装置(6)包括旋转伺服电机(9)、减速机(10)、探头水平移动距离标尺(11)、探头连杆(12)、探头夹具(13)及相控阵超声探头(14),所述探头夹具(13)通过探头连杆(12)与减速机(10)的转动轴连接,减速机(10)与旋转伺服电机(9)连接;相控阵超声探头(14)安装在探头夹具(13)中;探头水平移动距离标尺(11)连接在减速机(10)的下端,探头水平移动距离标尺(11)显示值是探头连杆(12)的张开角度转换为探头楔块下表面中心与减速机(10)的转动轴轴心的水平距离值,通过调节探头连杆(12)的角度来确定相控阵超声探头(14)的扫查位置。

3.根据权利要求2所述的电弧塞焊接头的相控阵超声自动检测系统,其特征在于:所述的探头连杆(12)的张开最大角度为55°,探头水平移动距离标尺(11)的最大值为50mm。

4.根据权利要求1所述的电弧塞焊接头的相控阵超声自动检测系统,其特征在于:所述的探伤台(1)带有凹槽,凹槽内安装有直角限位(15),搁板(8)放入后其两条边分别平行于三维滑移台(2)的X轴与Y轴;从而保证搁板(8)的所在坐标系的原点与三维滑移台(2)的坐标系的原点重合。

5.根据权利要求1所述的电弧塞焊接头的相控阵超声自动检测系统,其特征在于:所述的相控阵超声探头(14)是带有斜楔块的线阵相控阵超声探头。

6.一种电弧塞焊接头的相控阵超声自动检测方法,其特征在于:包括如下步骤:

步骤(1)、系统连接:将三维滑移台(2)固定在探伤台(1)的上表面,三维滑移台(2)的水平移动轴为X轴和Y轴,垂直移动轴为Z轴,Y轴移动单元固定在X轴移动单元上,Z轴移动单元固定在Y轴移动单元上,Y轴移动单元沿着X轴移动,Z轴移动单元沿着Y轴与Z轴移动;旋转扫查装置(6)安装在Z轴移动单元下端,X轴、Y轴、Z轴移动单元上的伺服电机及旋转扫查装置(6)上的伺服电机通过线缆连接到伺服电机驱动器(3)上,伺服电机驱动器(3)通过线缆连接到伺服电机运动控制卡(4)上,伺服电机运动控制卡(4)插在工控机(5)的PCI插槽上;相控阵超声探头(14)的探头激励信号的输入端与相控阵超声检测仪(7)的探头激励信号输出端连接,相控阵超声检测仪(7)的超声回波信号数据输出端通过网线与工控机(5)网口连接;

步骤(2)、将搁板(8)置于探伤台(1)的凹槽中,搁板(8)的直角贴紧直角限位(15),通过搁板(8)的尺寸,包括长和宽,塞焊孔(16)的孔间距、孔边距、孔径、孔的行数及列数,计算出塞焊孔(16)中心的空间位置坐标,控制三维滑移台(2)准确的定位到待检测塞焊孔(16)中心的位置;

步骤(3)、相控阵超声探头扫查位置的标定:由于裂纹源缺陷(21)所出现的位置是搁板上层板(18)下表面与塞焊接头(17)交界处,扇扫范围能够完全覆盖此位置,以扇扫的中心扫查线为基准,中心扫查线穿过搁板上层板(18)下表面与塞焊接头(17)交界处时相控阵超声探头(14)所在的位置为扫查位置;通过塞焊孔(16)的直径,搁板上层板(18)板厚,扇扫的扫查角度范围,扫查中心线的扫查角度计算扫查位置;调节探头连杆(12)的角度使探头水平移动距离标尺(11)上的数值与计算出扫查位置数值相对应,锁死探头连杆(12),移动Z轴的运动单元使相控阵超声探头(14)下表面贴紧搁板(8)的上表面,工控机(5)记录Z轴移动单元的高度位置;

步骤(4)、开始扫查:工控机(5)根据待检测塞焊点的空间位置控制三维滑移台的Z轴移动单元移动到塞焊点的正上方,旋转扫查装置(6)中减速机(10)转轴的轴线与塞焊孔(16)的中心线重合,根据步骤(3)标定的Z轴移动单元的高度下压相控阵超声探头(14),工控机(5)控制旋转扫查装置(6)对塞焊焊点进行360°旋转扫查;

步骤(5)、缺陷识别:相控阵超声探头(14)每旋转一个步距角相控阵超声检测仪(7)进行一次扇扫检测,工控机(5)记录相应的扫查位置,同时工控机(5)对扇扫图像进行自动缺陷识别,缺陷识别原理是裂纹扩展源(21)与搁板上层板(18)下表面对超声波产生端角反射,存在缺陷时工控机(5)会记录相控阵超声探头(14)此时的位置,扫查完成后工控机(5)建立塞焊点的平面示意图,并标注出缺陷的位置;

步骤(6)、按照在工控机(5)上预先设定的对塞焊点的扫查顺序,重复执行步骤(5),直到所有的焊点被检测完成。

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