一种镁合金加工用超声汇聚探测定位装置的制作方法

本发明涉及一种定位技术，特别涉及一种镁合金拣选加工用定位装置，属于金属冶金领域。

背景技术：

镁合金由于轻质和较高的强度特性，在航空零件中得以广泛应用。目前压铸融化过程中以人工添加料锭的方式居多，存在费工低效的问题，实现料锭的自动拣选是非常有必要的。

在料锭堆安置的过程中可能会发生偏置，与机器的绝对坐标产生偏角，因此要实现自动化上料，必先准确检测料锭的边缘位置信息和边缘角度信息，由于镁合金属料锭的特殊结构和定位工作的特殊性，在金属加工厂环境下，基于光学的定位系统容易因为环境污染失效，基于超声的定位系统精度较低，尚无合适的镁合金料锭定位方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是通过超声汇聚探测实现镁锭的快速精确定位。

本发明公开的一种镁合金加工用超声汇聚探测定位装置发明目的是通过下述技术方案实现：

本发明公开的一种镁合金加工用超声汇聚探测定位装置具体功能模块如下：

一种镁合金加工用超声汇聚探测定位装置由前向超声波收发传感器、后向超声波发射器、传感器支架、角度可调超声波反射罩和角度调节电机组成。

其中，前向超声波收发传感器由传感器支架固定在角度可调超声波反射罩中部，发送方向朝向角度可调超声波反射罩开口方向。

后向超声波发射器固定在前向超声波收发传感器后部，后向超声波发射器发射方向朝向角度可调超声波反射罩底部。

所述的后向超声波发射器发射的超声波通过角度可调超声波反射罩的汇聚，可以在前方特定距离形成5mm直径超声汇聚斑点。

所述的后向超声波发射器发射的超声波汇聚并经过被测物体反射后，由前向超声波收发传感器进行接收。

所述的前方特定距离可通过角度调节电机调整角度可调超声波反射罩的反射角度，从而实现调整。

角度可调超声波反射罩由多片花瓣状可调节反射片组成，花瓣的开合角度可以在角度调节电机的驱动下进行调整，实现可调焦距的超声波汇聚。角度可调超声波反射罩的轴向剖面轮廓为抛物线形状，可对后向超声波发射器发射的超声波实现汇聚。

所述的角度调节电机分为移动部分和固定部分，移动部分可以在电机驱动下前后移动，控制角度可调超声波反射罩的开合，固定部分分为竖直固定部分和水平固定部分，竖直固定部分为移动部分提供移动轨道，水平固定部分和角度可调超声波反射罩底部相连，并且作为整个定位装置的安装基准面。

本发明公开的一种镁合金加工用超声汇聚探测定位装置具体实现步骤如下：

步骤一：前向超声波收发传感器发射超声波并接收回波，进行镁锭的距离探测；

步骤二：根据前向超声波收发传感器测得的镁锭距离d1，通过角度调节电机调整角度可调超声波反射罩的反射角度，使得后向超声波发射器发射的超声波经过反射在距离d1处形成5mm超声聚焦斑；

步骤三：前向超声波收发传感器改为接收模式，接收后向超声波发射器形成5mm超声聚焦斑的反射回波，根据回波时间计算距离d2。

步骤四：水平移动超声汇聚探测定位装置，当d2明显增大时，可判断该处为镁锭的边缘。

步骤五：在探测到的镁锭边缘位置上方，在水平面内控制超声汇聚探测定位装置进行直径为3cm的圆周运动，可获得两个d2明显增大的位置点，连接两点，即为镁锭边缘走向，完成镁锭边缘探测。

有益效果：

1、本发明的一种镁合金加工用超声汇聚探测定位装置可以在高粉尘污染环境下实现镁锭边缘的精确定位，有助于实现镁合金加工的自动化。

附图说明

图1是一种镁合金加工用超声汇聚探测定位装置模块图；

图2是角度可调超声波反射罩俯视图；

图3为工作模式示意图。

具体实施方式

下面结合附图3详细描述本发明的具体实施方式。

实施实例一：

步骤一：前向超声波收发传感器发射超声波并接收回波，进行镁锭的距离探测；

步骤二：根据前向超声波收发传感器测得的镁锭距离d1，通过角度调节电机调整角度可调超声波反射罩的反射角度，使得后向超声波发射器发射的超声波经过反射在距离d1处形成5mm超声聚焦斑；

步骤三：前向超声波收发传感器改为接收模式，接收后向超声波发射器形成5mm超声聚焦斑的反射回波，根据回波时间计算距离d2。

步骤四：水平移动超声汇聚探测定位装置，当d2增量＞5mm时，可判断该处为镁锭的边缘。

步骤五：在探测到的镁锭边缘位置上方，在水平面内控制超声汇聚探测定位装置进行直径为3cm的圆周运动，可获得两个d2增量＞5mm的位置点，连接两点，即为镁锭边缘走向，完成镁锭边缘探测。

本发明保护范围不仅局限于上述实施例，上述实施例用于解释本发明，凡与本发明在相同原理和构思条件下的变更或修改均在本发明公开的保护范围之内。

技术特征：

1.一种镁合金加工用超声汇聚探测定位装置基于其特征在于，包括如下结构：

一种镁合金加工用超声汇聚探测定位装置由前向超声波收发传感器、后向超声波发射器、传感器支架、角度可调超声波反射罩和角度调节电机组成；

其中，前向超声波收发传感器由传感器支架固定在角度可调超声波反射罩中部，发送方向朝向角度可调超声波反射罩开口方向；后向超声波发射器固定在前向超声波收发传感器后部，后向超声波发射器发射方向朝向角度可调超声波反射罩底部；所述的后向超声波发射器发射的超声波通过角度可调超声波反射罩的汇聚，可以在前方特定距离形成5mm直径超声汇聚斑点；所述的后向超声波发射器发射的超声波汇聚并经过被测物体反射后，由前向超声波收发传感器进行接收；所述的前方特定距离可通过角度调节电机调整角度可调超声波反射罩的反射角度，从而实现调整；角度可调超声波反射罩由多片花瓣状可调节反射片组成，花瓣的开合角度可以在角度调节电机的驱动下进行调整，实现可调焦距的超声波汇聚；角度可调超声波反射罩的轴向剖面轮廓为抛物线形状，可对后向超声波发射器发射的超声波实现汇聚；所述的角度调节电机分为移动部分和固定部分，移动部分可以在电机驱动下前后移动，控制角度可调超声波反射罩的开合，固定部分分为竖直固定部分和水平固定部分，竖直固定部分为移动部分提供移动轨道，水平固定部分和角度可调超声波反射罩底部相连，并且作为整个定位装置的安装基准面。

2.一种镁合金加工用超声汇聚探测定位装置其特征在于，包括如下工作步骤：

步骤一：前向超声波收发传感器发射超声波并接收回波，进行镁锭的距离探测；

步骤二：根据前向超声波收发传感器测得的镁锭距离d1，通过角度调节电机调整角度可调超声波反射罩的反射角度，使得后向超声波发射器发射的超声波经过反射在距离d1处形成5mm超声聚焦斑；

步骤三：前向超声波收发传感器改为接收模式，接收后向超声波发射器形成5mm超声聚焦斑的反射回波，根据回波时间计算距离d2；

步骤四：水平移动超声汇聚探测定位装置，当d2明显增大时，可判断该处为镁锭的边缘；

步骤五：在探测到的镁锭边缘位置上方，在水平面内控制超声汇聚探测定位装置进行直径为3cm的圆周运动，可获得两个d2明显增大的位置点，连接两点，即为镁锭边缘走向，完成镁锭边缘探测。

技术总结
本发明公开一种镁合金加工用超声汇聚探测定位装置。该装置能够通过超声汇聚探测实现镁锭的快速精确定位，针对镁合金属料锭的特殊结构和定位工作的特殊性，该装置可在金属加工厂环境下，克服光学的定位系统环境污染失效和普通超声定位系统探测精度低的缺点。

技术研发人员：李启光;张雨萌;何宇;阎俞杉
受保护的技术使用者：北京信息科技大学
技术研发日：2020.11.09
技术公布日：2021.01.15