利用摄像头进行超声探头定位的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于超声无损检测领域，具体涉及一种利用摄像头进行超声探头定位的装置和方法。
【背景技术】
[0002]随着无损检测行业的发展，超声探测仪的应用越来越广泛，对它们的性能要求也越来越高。超声探头是超声检测设备的重要组成部分。
[0003]在进行超声检测时，为了得到理想的超声检测结果，节省扫描时间，需要设置一个合适的扫描范围，传统的方法是仅仅靠人眼观测来大致确定探头的位置，使超声探头位于待测工件的上方。但是只依赖人眼观测定位需要的时间较长，且人为因素造成的误差较大，定位精度较低，会造成探头的扫描范围有偏差，进而造成扫描图像显示不完整；或为了确保扫描图像完整而不得不增大扫描范围，延长了扫描时间。
[0004]公开号为CN103267807A(申请号CN201310160721.4)的中国发明专利申请，公开了一种超声波检测设备中的探头标定方法和装置，公开号为CN103110429A(申请号:201210191466.5)的中国发明专利申请，公开了一种超声波探头的光学标定方法，但是以上两个发明中，是采用不同的方法对超声探头的探测性能进行的标定，不涉及对超声波检测时的超声探头的位置确定。
【发明内容】
[0005]针对以上现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种超声探头的定位装置和方法，该装置和方法能够快速、简便、准确、直观地确定超声探头的位置。
[0006]为实现上述的目的，本发明采用的技术方案是:
[0007]本发明提供一种利用摄像头进行超声探头定位的装置，所述装置包括:测试水槽、超声探头、探头立柱、摄像头和摄像头夹具，测试工件固定在测试水槽中；其中:
[0008]所述超声探头固定在探头立柱的底部，其作用是进行超声检测；
[0009]所述摄像头固定在探头立柱的上部，其作用是进行探头初定位的基础，
[0010]所述摄像头夹具，将摄像头固定在探头立柱上，以保证摄像头和超声探头相对位置的固定；
[0011]所述探头立柱，可以做X向、Y向、Z向运动，并带动超声探头和摄像头，完成超声探头的初定位。
[0012]优选地，所述摄像头显示范围内有十字光标或等距环形、或其他与被测工件形状吻合的形状组成的识别标志。
[0013]优选地，所述探头初定位，是确定超声探头相对于测试工件的位置，以便于确定扫描范围。
[0014]本发明还提供一种利用摄像头进行超声探头定位的方法，所述方法包括如下步骤:
[0015]步骤一:将测试工件固定在水槽中；
[0016]步骤二:移动探头立柱，并观察摄像头的显示面板，直到测试工件进入到摄像头的视野内，进一步缓慢移动，使得摄像头的视野中心和测试工件的中心重合，获取并保存此时摄像头的位置；
[0017]步骤三:根据摄像头和超声探头的相对位置数据，切换摄像头和超声探头的位置，使得超声探头到达摄像头此前保存的位置，此时，超声探头位于工件中心的正上方位置。
[0018]由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:探头定位可以快速、直观、准确地实现，省工省事，在很大程度上减小了人为因素的影响，避免了由人为因素造成扫描范围不当的事件的发生。
【附图说明】
[0019]图1为本发明实施例的7种摄像头定位标志示意图；
[0020]图2为本发明实施例的定位装置整体结构示意图；
[0021]图3、4为本发明实施例的两种摄像头夹具结构示意图；
[0022]图中:超声探头丨，探头立柱2，摄像头夹具3，摄像头4，固定块5，摄像头夹具6，摄像头安装孔7，固定螺纹孔8，调节螺纹孔9，立柱安装孔10，摄像头安装孔11，调节螺纹孔12，调节螺纹孔13。
【具体实施方式】
[0023]以下对本发明的技术方案作进一步的说明，以下的说明仅为理解本发明技术方案之用，不用于限定本发明的范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
[0024]如图1所示，为本实施例摄像头4的定位标志示意图。图中，所述摄像头4的定位标志可以是由十字光标(如图中(a)所示)、圆形环(如图中(b)所示)、方形框(如图中(C)所示)、拱形框(如图中(d)所示)或他们的组合的各种形式组成(如图中(e)、(f)、(g)所示)的识别标志之一。在使用摄像头4对被测工件进行初定位时，通过将所述摄像头4十字光标的中心或圆形环的圆心、方形框的中心以及拱形框或所属组合图形的中心对准被测工件的中心位置实现。
[0025]如图2所示，为本实施例利用摄像头进行超声探头定位的装置整体结构示意图。所述定位装置包括:可以做X向、Y向、Z向运动的探头立柱2，探头立柱2的运动驱动可以采用电机驱动实现；超声探头I固定在探头立柱2底端；摄像头4可以直接通过摄像头夹具3固定在与探头立柱2上端固定连接的固定块5上(如图2中(a)所示)；摄像头4也可以通过摄像头夹具6直接固定在探头立柱2的中上端(如图2中(b)所示)。
[0026]本实施例中，所述摄像头4和所述超声探头I的相对位置(Λ X，Λ Y，Λ Z)是可以测量且已知的，且摄像头4的竖直位置必须高于超声探头I的竖直位置。
[0027]本实施例中，采用与不采用固定块5的差别在于所用摄像头夹具3和摄像头夹具6的结构不同。
[0028]如图3所示，为本实施例的摄像头夹具3结构示意图。图中，所述摄像头夹具3上设置有摄像头安装孔7、固定螺纹孔8和调节螺纹孔9 ;安装时，将摄像头4置于摄像头夹具3上的摄像头安装孔7内，通过固定螺纹孔8将摄像头夹具3与固定块5固定，通过调节螺栓拧入调节螺纹孔9的深度可以保持摄像头夹具3和摄像头4之间固定良好。
[0029]如图4所示，为本实施例的摄像头夹具6示意图。图中，所述摄像头夹具6上设置有立柱安装孔10、摄像头安装孔11和调节螺纹孔12、13 ;安装时，将摄像头4安装在摄像头夹具6上的摄像头安装孔11内固定，摄像头夹具6通过立柱安装孔10与探头立柱2固定，通过调节螺栓拧入调节螺纹孔12的深度保证摄像头4的夹紧和固定，通过调节螺栓拧入调节螺纹孔13的深度保证了摄像头夹具6与立柱2安装时的夹紧和固定。
[0030]本实施例在进行超声探头的定位时，即目的是要使得超声探头I到达被测工件中心的正上方，具体的步骤是:
[0031]第一步，移动探头立柱2，直到摄像头4到达预定高度并从显示图像中看到摄像头4视野的十字标或其他定位标志的中心对准被测工件中心位置，存储摄像头4的视野中心绝对位置(X0，Y0，Z0)；
[0032]第二步，根据摄像头4和超声探头I的相对位置(ΛΧ，ΛΥ，ΛΖ)确定探头立柱2的移动距离为(Λ X，Λ Y，Λ Ζ)；
[0033]第三步，移动探头立柱2，使超声探头I移动到(X。+ Δ Χ，Υ。+ Δ Y, Z0+ Δ Z)，此时，超声探头I对准被测工件，并相继执行对焦和扫描动作。
[0034]本实施例使超声探头的位置定位准确，与利用人眼观察定位的时间相比大大减少，可广泛应用于超声探测中。本发明探头定位可以快速、直观、准确地实现，省工省事，在很大程度上减小了人为因素的影响，避免了由人为因素造成扫描范围不当的事件的发生。
[0035]以上所述仅为本发明的部分实施例而已，并非对本发明的技术范围做任何限制，凡在本发明的精神和原则之内做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种利用摄像头进行超声探头定位的装置，其特征在于，所述装置包括:测试水槽、超声探头、探头立柱、摄像头、摄像头夹具，测试工件固定在测试水槽中；其中: 所述超声探头固定在探头立柱的底部; 所述摄像头固定在探头立柱的上部； 所述摄像头夹具，将摄像头固定在探头立柱上，以保证摄像头和超声探头相对位置的固定; 所述探头立柱，能做X向、Y向、Z向运动，并带动超声探头和摄像头，完成超声探头的初定位。
2.如权利要求1所述的一种利用摄像头进行超声探头定位的装置，其特征在于，所述摄像头显示范围内有十字光标或等距环形、或其他与被测工件形状吻合的形状组成的识别 ll1、O
3.如权利要求1所述的一种利用摄像头进行超声探头定位的装置，其特征在于，所述探头初定位，是确定超声探头相对于测试工件的位置，以便于确定扫描范围。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种利用摄像头进行超声探头定位的装置，其特征在于，所述摄像头通过摄像头夹具直接固定在探头立柱的中上端。
5.如权利要求4所述的一种利用摄像头进行超声探头定位的装置，其特征在于，所述摄像头夹具上设置有立柱安装孔、摄像头安装孔和两个调节螺纹孔；安装时，将摄像头安装在摄像头安装孔内固定，摄像头夹具通过立柱安装孔与探头立柱固定，通过调节螺栓拧入一个调节螺纹孔的深度保证摄像头的夹紧和固定，通过调节螺栓拧入另一调节螺纹孔的深度保证了摄像头夹具与立柱安装时的夹紧和固定。
6.如权利要求1-3任一项所述的一种利用摄像头进行超声探头定位的装置，其特征在于，所述摄像头直接通过摄像头夹具固定在与探头立柱上端固定连接的固定块上。
7.如权利要求6所述的一种利用摄像头进行超声探头定位的装置，其特征在于，所述摄像头夹具上设置有摄像头安装孔、固定螺纹孔和调节螺纹孔；安装时，将摄像头置于摄像头安装孔内，通过固定螺纹孔将摄像头夹具与固定块固定，通过调节螺栓拧入调节螺纹孔的深度保持摄像头夹具和摄像头之间固定良好。
8.一种采用上述任一权利要求所述装置的利用摄像头进行超声探头定位的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: 步骤一:将测试工件固定在水槽中； 步骤二:移动探头立柱，并观察摄像头的显示面板，直到测试工件进入到摄像头的视野内，进一步缓慢移动，使得摄像头的视野中心和测试工件的中心重合，获取并保存此时摄像头的位置； 步骤三:根据摄像头和超声探头的相对位置数据，切换摄像头和超声探头的位置，使得超声探头到达摄像头此前保存的位置，此时，超声探头位于工件中心的正上方位置。
【专利摘要】本发明公开一种利用摄像头进行超声探头定位的装置和方法，装置包括测试水槽、超声探头、探头立柱、摄像头、摄像头夹具；方法包括：步骤一：将测试工件固定在水槽中；步骤二：移动探头立柱，并观察摄像头的显示面板，直到测试工件进入到摄像头的视野内，进一步缓慢移动，使得摄像头的视野中心和测试工件的中心重合，获取并保存此时摄像头的位置；步骤三：根据摄像头和超声探头的相对位置数据，切换摄像头和超声探头的位置，使得超声探头到达摄像头此前保存的位置，此时，超声探头位于工件中心的正上方位置。本发明所述装置和方法能够快速、简便、准确、直观地确定超声探头的位置，避免了由人为因素造成扫描范围不当的事件的发生。
【IPC分类】G01N29-265
【公开号】CN104777234
【申请号】CN201510161270
【发明人】裘揆, 肖东, 张国方, 陈乐生
【申请人】上海和伍新材料科技有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月3日