用于超声无损检测的设备的制造方法
【专利摘要】本发明的主题是超声测量设备(15)的用于固持零件的装置(2)。该装置(2)包括大致管状的空心本体(3)，可以应用该空心本体的第一端部(4)来抵靠该零件(1)的表面，并且可以将相反的第二端部(5)连接至抽吸器件。该空心本体(3)是由刚性材料制成的，并且该装置(2)包括与该第一端部(4)相关联的周缘接头(7)。
【专利说明】用于超声无损检测的设备
[0001]本发明涉及一种用于超声无损检测的设备。
[0002]更具体地说，本发明涉及一种用于结构性零件的超声无损检测的设备，其中通过设备的包壳中的固持器装置将该零件固持在位以便进行检测。
[0003]使用超声设备对零件施行无损检测(例如由复合材料或金属材料制成的零件)是已知的。
[0004]这种类型的用于超声测量的设备可以装配有激光源，该激光源用于在该设备的腔室中产生超声束并且用该超声束来扫描放置在所述腔室中的有待检测的零件。这种类型的用于测量的设备可以获得零件的均质性和完整性的超声图。这种类型的测量通常是在包含空气的腔室中进行的。然而，可以在包含另一种流体(例如水)的腔室中执行这种类型的测量。
[0005]在测量过程中，该零件必须是稳定的并且因此必须被安排在固持器上、并且可以例如被诸如凸缘的不同固持器元件所固持(如果需要的话)。在某些装置中，该固持器被连接到抽吸器件，在测量过程中，该抽吸器件产生低于该零件的减小的压力以便使该零件压靠该固持器并且因此使该零件稳定。
[0006]这种类型的装置所带来的问题之一是，抽吸器件的激活在该零件与固持器装置之间产生大的接触表面。该接触表面一般在所产生的超声图上是可见的，并且可能显现为该零件的完好区域上均质性缺陷和/或掩盖与例如包括吸盘的固持器相接触的区域中的缺陷。
[0007]本发明的目的是要部分地或完全地弥补上述缺点。
[0008]为此，一种用于超声无损检测的设备包括用于接纳用于检测的零件的测量包壳、包括在该设备正在运行时在该测量包壳中产生超声束以便生成有待检测的零件的表面的图像的源。
[0009]该设备进一步包括至少一个固持器装置，该至少一个固持器装置被安排在该测量包壳中以将该零件支撑在由该超声束执行扫描所需的稳定位置上，所述固持器装置包括空心本体，该空心本体被连接到用于在所述空心本体的内部容积中产生减小的压力的器件，并且该空心本体的边缘形成用于该零件的支撑表面并且包括至少一个周缘接头，使得:
[0010]a-所述周缘接头被放置在该支撑表面上，使得当所述零件正在接受检测时所述接头被置于所述支撑表面与该零件之间，从而所述零件不与该空心本体直接接触；
[0011]b-所述周缘接头在该空心本体的处于该减小的压力下的内部容积与所述包壳之间密封该包壳中存在的流体；
[0012]C-所述周缘接头确定了与该零件的接触表面，该接触表面的宽度实质性地小于由该设备生成的该零件的表面的图像的分辨率。
[0013]因此，在执行超声无损检测的同时该零件(例如金属结构性零件或由复合材料制成的零件)是以稳定的方式固持的，而没有对该零件提供支撑的、被产生该零件图像的超声测量看到器件，这意味着，只要该器件不显现为透明的，就可能会掩盖该零件中的缺陷。
[0014]在一个实施例中，当该固持器装置未固持零件时，至少一个接头具有大致圆形的截面。其结果是生产简单的接头，当该零件正被支撑时，在该接头的截面中可看到，甚至在产生该减小的压力以固持该零件时该接头受轻微挤压之后，该接头支承在该圆的一个点上并且因此在尺寸上必然是小的。
[0015]在一个实施例中，当该固持器装置未固持零件时，该至少一个接头的截面的平均直径实质性地小于由该设备生成的该零件的表面的图像的分辨率。
[0016]在一个实施例中，该至少一个接头具有大致正方形的或梯形的截面，并且当该固持器装置未固持零件时，该正方形的一条边或该梯形的上底的长度实质性地小于由该设备生成的该零件的表面的图像的分辨率。
[0017]在一个实施例中，当该固持器装置未固持零件时，该至少一个接头具有三角形截面，所述接头被放置成将该零件支承在该三角形的顶点上。
[0018]根据这些不同实施例，对于该接头与该零件之间的接触表面实现了受控的宽度，以便保证该宽度保持小于所限定的分辨率。
[0019]在一个实施例中，该至少一个接头具有带多个凸角的横截面、并且特别地包括三个、四个或五个凸角。将该接头支撑在该零件上的可能性因此是倍增的，并且通过力的分布，该接头受更少挤压，从而产生增强所述接触表面在检测过程中生成的图像上的不可见性的更小接触宽度。
[0020]在一个实施例中，该支撑表面包括周缘槽，该至少一个接头接合在该周缘槽中。在放置该零件的过程中，该接头因此被更好地固持并且被完美地定位，从而有利于安排该零件的操作。
[0021]有利的是，当该超声束在其中传播的流体是液体时，构成该接头的材料是声阻抗基本上等于所述液体的声阻抗的弹性体，例如Aqualene?。该接头于是变成超声不可见，SP使该接头的尺寸不是在所有点都符合所生成的图像的分辨率所强加的尺寸约束。
[0022]在一个实施例中，该设备使用激光源来发射产生超声束的激光光斑并且对该零件执行快速扫描。
[0023]本发明的其他特征、细节和优点将从通过指示的方式结合附图给出的以下详细说明中变得更清楚明显，在附图中:
[0024]-图1示出了根据本发明的用于超声无损检测的设备中所使用的根据一个实施例的固持器装置；
[0025]-图2示出了根据本发明的用于超声无损检测的设备，在该设备中通过诸如图1的固持器装置的两个固持器装置将零件固持在测量包壳中；
[0026]-图3a和图3b示出了固持器装置的接头的横向截面的不同形状；
[0027]-图4是根据该装置的变体实施例的固持器装置的接头的俯视图；并且
[0028]-图5展示了根据本发明的用于超声无损检测的设备的固持器装置的变体。
[0029]在所有这些图中，相同的参考号指代相同的或类似的元件。
[0030]在这些图中，不同的部分不必以相同比例表示出。
[0031]图2表示根据用于超声无损检测的设备15的示意性视图，该设备包括将有待检测的零件I放置在其中的测量包壳14。
[0032]设备15包括源21，在该设备正在运行的同时该源在测量包壳14中产生扫描有待检测的零件I的表面的超声束19。
[0033]该设备还包括固持器装置2，该固持器装置被安排在测量包壳14中以用于将零件I固持在所需的位置上，以便使用该超声束执行扫描并且以用于测量的必要稳定性固持该零件。
[0034]图1示出了固持器装置2的孤立示例，零件I被定位在该固持器装置上，而没有设备15的其他元件。
[0035]装置2包括大致管状的空心本体3。空心本体3可以在垂直于所述空心本体的基本上竖直的轴线的横向截面中具有诸如圆形或椭圆形、或甚至多边形、正方形或类似形状的任何形状的截面。在第一端部4，空心本体3包括形成用于零件I的支撑表面20的多个边缘。在第二端部5，空心本体3被构型成以便被连接到抽吸器件6。为此，例如，将端部5连接到管17的第一端部，该管的第二端部被连接到抽吸器件6。
[0036]装置2的空心本体3是由刚性材料形成的，通过指示的方式，该刚性材料例如是金属或刚性聚合物。在本说明书中，术语“刚性”是指在该零件的尺度和给定所执行的测量下，空心本体3的材料能够经受由抽吸器件6产生的减小的压力而基本上不变形。
[0037]如从图2的整体视图可以理解的，除了由该抽吸器件形成的减小的压力，空心本体3还将由零件I的重量产生的力传递至有利地位于该测量包壳中的固持器件(未示出)，并在这方面该空心本体的抗性和的刚性被适配成承受与该零件的重量结合减小的压力的作用相关的这些力。
[0038]因此，应当指出的是，对于一个零件而言，相比于另一零件，或者对于一种用于无损检测的设备而言，相比于另一种设备，该零件可以具有可变定位。在图2中所展示的示例中，考虑到该零件的总体形式并且从下方将该零件固持在基本上水平的位置，该超声源被放置在上方。在一个实施例(未展示)中，该零件被固持在基本上竖直的位置，例如在将超声源侧向地放置在该测量包壳中的情况下。在一个实施例(未展示)中，该零件被固持在基本上水平但悬浮的位置，例如在将超声源以低的位置放置在该测量包壳中的情况下。
[0039]应当指出的是，该减小的压力的值与用于固持零件I所需的应力有关。该固持应力的最小值总体上与由空心本体3支撑的零件I的重量相关。
[0040]装置2还包括周缘接头7，该周缘接头被放置在支撑表面20上用于当所述零件在包壳14中时置于零件I与第一端部4之间。
[0041 ]接头7是在支撑表面20上延长度方向延伸以接近第一端部4的周边的周缘接头。
[0042]接头7的截面的形式不是强制性的并且例如可以是圆形或多边形的、空心的或实心的，或者具有适配成用于支撑零件I的其他形式，只要满足以下有待详述的条件即可。
[0043]有利的是，第一端部4的形式和尺寸形成了支撑表面20，该支撑表面足以固持接头7并且通过该减小的压力足以保证有足够的力来固持零件I，而无需诉诸于使用诸如夹子的工具。
[0044]如图1中所示的，接头7被安排在空心本体3上，使得当装置2和零件I处于用于检测的位置时，该接头被定位在该空心本体与零件I之间。
[0045]支撑表面20和接头7还将尺寸确定成使得空心本体3被放置成不与零件I直接接触，但使得在检测过程中该零件支承在所述接头上。
[0046]接头7是可变形的并且适配成零件I的表面的形式，零件的这种形式与该零件的定义和/或在其表面中的瑕疵有关、符合零件I上的所述接头的支撑区域。
[0047]抽吸器件6的激活在空心本体3中产生了减小的压力，该减小的压力具有对这些零件I施加力的作用，从而挤压接头7，这种挤压造成所述零件在所述接头上的连续接触以及装置2与零件I的表面之间的连续性。
[0048]一旦接头7已经变形，零件I就被压靠接头7并由装置2固持在位、并且在空心本体3/零件I界面处对该测量包壳中所包含的流体产生足够的密封，以在该空心本体中保存所需的减小的压力，以便在检测过程中使所述零件保持静止。
[0049]该结果是用由与从当该抽吸器件被激活时能够可逆地变形的材料生产的接头7来获得的。
[0050]此外，在扫描该零件的过程中，该接头必须不破坏超声束以便不显现在所产生的图上。
[0051]为了获得该结果，该接头与零件I之间的接触表面的宽度尺寸必须尽可能小以便小于超声分析的分辨率。因此，该接头的截面被确定成使得，结合在该减小的压力使该零件保持抵靠所述接头时所述接头的挤压抗性，可以满足涉及该接触表面的宽度的这个条件。
[0052]接头7尽可能是以声阻抗与测量包壳14中存在的流体的声阻抗具有相同数量级的材料生产的。
[0053]典型地，可以在空气中、在水中、或可替代地在有可能填充测量包壳14的其他介质中执行所述超声测量。
[0054]在空气环境中测量的情况下，以上涉及阻抗的条件现今实际上是不可能有效实现的，并且在这样的情况下，符合关于该接头与零件之间的接触表面的尺寸条件是重要的。
[0055]当超声测量在水相环境中执行时，该接头有利地由声阻抗接近水的声阻抗的弹性体材料制成，例如由奥林巴斯(OI ympus)公司以Aqua I ene?名称分销的弹性体。
[0056]总体上，接头7有利地是针对每种不同的测量环境来设计的，使其材料具有声阻抗尽可能接近该测量环境的声阻抗的并且此外呈现适于生产接头7的弹性和尺寸特性。
[0057]如图3a和3b中所示出的，接头7可以具有不同形式的横向截面。所讨论的形式被示出为空的，即未通过将减小的压力施加到该设备中支撑的零件而变形。
[0058]图3a的圆形形式可以例如是实心或空心的，以适于形成所述接头所使用的材料的刚性并且赋予所述接头为产生密封所需的挠性和低的挤压特性，以便使该接触表面获得相对于由该设备用于检测而执行的测量的分辨率而言小的宽度。
[0059]因此，应当理解的是，这些特征还依赖空心本体3中产生的减小的压力的值和由周缘接头7在零件I上界定的表面。因此，可以通过挤压限制该接头的形成并且因此限制该接触表面的宽度，并且如果有待固持的零件的质量证明是非常正当的，则可以按所需地倍增固持器装置2的数量。
[0060]图3b中的可以是实心的或空心的正方形形式是先验有利的，只要是在该正方形的边的长度小于由系统15执行的测量的分辨率的前提下。这种形式提供了该接头与零件之间的接触表面的宽度是受控宽度的优点，该宽度在减小的压力的某些极限内是基本上恒定的。
[0061]接头的横截面(例如三角形稍微或梯形的、或替代，多边形的截面)的其他形式(未示出)适于形成具有小的受控宽度的接头/零件接触表面。在三角形或梯形截面的情况下，该零件有利地被放置成使得该零件支承在三角形的顶点或梯形的上底上。
[0062]在一个说明性实施例中，超声源21是产生超声束19的激光源，该超声束形成将扫描零件I的标记或光斑。
[0063]根据超声源21的选择成符合用于无损检测的设备15的分辨率的特性，该光斑具有的差不多大的尺寸、例如平均直径。
[0064]为了在该零件的检测过程中保持不可见，至少为了不破坏该检测的解读，接头7与零件I接触的宽度小于由用于测量的设备15的超声束19形成的光斑的平均直径。
[0065]例如，当用于测量的设备的光斑的平均直径为3毫米时，接头7与零件I接触的宽度必须实质性地小于3毫米，并且该结果是例如通过图3a的接头的圆形截面的外直径、或图3b的接头的正方形的横截面的宽度例如为2或2.5毫米来获得的。
[0066]因此，在这些条件下，当超声束19扫描放置在固持器装置2的接头7上的零件I时，接头7不会被用于检测的设备15检查到。
[0067]在一个实施例中，接头7具有多凸角形式的截面，例如四凸角形式，如在图4中所展示的示例中。
[0068]在这种形式中，该接头的用于在空心本体3与零件I之间获得所需密封的变形能力是由这些凸角提供的，并且该零件与接头之间的接触表面被分布在这些凸角之间，这样的结果是这些接触区域的宽度减小，以便通过适配于该材料、尺寸和减小的压力的选择来使所述接触区域保持不可见。
[0069]应当指出的是，用两凸角或三凸角接头、或用具有五个或更多个凸角的接头获得了与四凸角接头的结果相类似的结果，只要这些凸角的凹凸在形式上是充分地突出的以提供该接头的预期变形能力(足以提供密封但不过分即可，以便使零件I不与支撑表面20接触)以及与零件I相接触的每个凸角所需的几何特性。
[0070]如图2中所示出的，一个零件I可以由多个装置2固持、并且优选是由多个装置2固持。
[0071 ]在这种情况下，在一个实施例中，这些装置2被全部连接到相同的抽吸器件6。
[0072]然而，优选地，用于零件I的这些装置2(固持器)将分布在两个或更多个抽吸器件6之间，使得在一个抽吸器件失效的情况下，继续固持零件I并且不存在其落入测量包壳14中的风险，特别是在竖直固持零件的情况下。
[0073]当然，本发明并不受限于上述实施例，并且可以扩展至在根据本发明的精神的任何变体实施例。
[0074]在一个实施例中，如图5中所示出的，空心本体3的支撑表面20具有槽8，周缘接头7接合在该槽中以便被固持在支撑表面20上并且因此有利于零件I的放置，而无需冒可能导致密封缺陷的接头错位的风险。
[0075]在液体环境下的超声无损检测的情况下，可以使用本发明，其中用装配有多个喷嘴(这些喷嘴喷射液体射流以在基本上包含空气的包壳中传播超声束)的用于检测的设备、或者用浸渍该零件的有限区域的设备(称作“液体盒”)或将该零件完全浸渍在储槽中的设备来产生零件I的图。
【主权项】
1.一种用于超声无损检测的设备(15)，包括用于接纳用于检测的零件(I)的测量包壳(14)、包括在该设备正在运行时在该测量包壳(14)中产生超声束(19)以便生成有待检测的零件(I)的表面的图像的源(21)，其特征在于，至少一个固持器装置(2)被安排在该测量包壳(14)中以将该零件(I)支撑在由该超声束执行扫描所需的稳定位置上，所述固持器装置包括空心本体(3)，该空心本体被连接到用于在所述空心本体的内部容积中产生减小的压力的器件，并且该空心本体的边缘形成用于该零件(I)的支撑表面(20)并且包括至少一个周缘接头(7)，使得: a_所述周缘接头被放置在该支撑表面(20)上，使得当所述零件正在接受检测时所述接头被置于所述支撑表面与该零件(I)之间，从而所述零件不与该空心本体(3)直接接触； b_所述周缘接头在该空心本体(3)的处于该减小的压力下的内部容积与所述包壳之间密封该包壳(14)中存在的流体； C-所述周缘接头确定了与该零件(I)的接触表面，该接触表面的宽度实质性地小于由该设备生成的该零件的表面的图像的分辨率。2.如权利要求1所述的设备，其中，当该固持器装置(2)未固持零件时，至少一个接头(7)具有大致圆形的截面。3.如权利要求2所述的设备，其中，当该固持器装置(2)未固持零件时，该至少一个接头(7)的截面的平均直径实质性地小于由该设备生成的该零件的表面的图像的分辨率。4.如权利要求1所述的设备，其中，该至少一个接头(7)具有大致正方形的或梯形的截面，并且其中，当该固持器装置(2)未固持零件时，该正方形的一条边或该梯形的上底的长度实质性地小于由该设备生成的该零件的表面的图像的分辨率。5.如权利要求1所述的设备，其中，当该固持器装置(2)未固持零件时，该至少一个接头(7)具有三角形截面，所述接头被放置成将该零件(I)支承在该三角形的顶点上。6.如权利要求1所述的设备，其中，该至少一个接头(7)具有带多个凸角的截面。7.如权利要求6所述的设备，其中，该至少一个接头(7)包括三个、四个、或五个凸角。8.如以上权利要求之一所述的设备，其中，该支撑表面(20)包括周缘槽，该至少一个接头(7)接合在该周缘槽中。9.如以上权利要求之一所述的设备，其中，该超声束(19)在其中传播的流体是液体，并且其中，构成该接头(7)的材料是声阻抗基本上等于所述液体的声阻抗的弹性体。10.如以上权利要求之一所述的设备，使用激光源(21)来发射产生超声束(19)的激光光斑。
【文档编号】G01N29/24GK105899946SQ201480072330
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年11月5日
【发明人】弗兰克·本图哈米, 路易斯·勒品鲁
【申请人】空客集团有限公司