一种空间曲面的多轴超声检测系统编码信号同步方法与流程

本发明涉及空间曲面无损检测领域，尤其涉及一种空间曲面的多轴超声检测系统编码信号同步方法。

背景技术：

1、超声波检测方法是针对大型结构件的缺陷检测非常重要的手段。在超声波无损检测方法中，c扫显示可以直观的观察缺陷在被检工件上的位置，位置信息通常都是超声波检测仪器采集自动化检测装备的运动位置信息实现。对于规则的标准形状工件，例如圆柱、平板等，自动化检测装备通常都是采用两个运动轴采用类似画方格的形式实现检测的贴合和覆盖，定位信息直接通过两个运动轴自带的驱动电机安装的编码器获取。

2、然而，随着检测工件的复杂多样，空间曲面结构件的检测对自动化检测装备提出新的要求，检测装备需要采用多个运动轴配合的方式实现被检测工件曲面的检测贴合和覆盖。在c扫显示成像方面，如果只是简单的采用主扫查和步进两个轴的编码器信号来定位缺陷，相对于真实的曲面被检工件会存在c扫成像失真和缺陷定位存在误差等问题。因此，对于复杂空间曲面的超声波检测系统而言，需要一种能精确同步超声信号和位置编码信号的方法，同时对两种信号的同步性也非常高，从而才能实现复杂工件检测结果的精确性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种空间曲面的多轴超声检测系统编码信号同步方法，解决了空间曲面c扫成像失真和缺陷定位存在误差的问题，该方法实现复杂空间曲面结构件超声波检测过程中c扫成像的高精度，以实现缺陷的精确定位和定量。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种空间曲面的多轴超声检测系统编码信号同步方法，包括以下步骤：

4、步骤1：检测装备运动系统和超声检测系统就绪，开始检测；

5、步骤2：根据被检测对象生成超声检测轨迹；

6、步骤3：根据生成的轨迹点信息，通过运动学逆解，生成检测装备每个轴对应的位置值；

7、步骤4：将轨迹中每个点对应的逆解位置值添加至nc数据，同时将每个点对应的空间坐标值x和z添加至对应轨迹点；

8、步骤5：下发nc数据，启动控制器运行，检测装备开始运动；

9、步骤6：驱动轴和编码轴同步运动，运动编码信号实时输出至超声采集仪器；

10、步骤7：判断运动过程是否结束，若没有结束，则继续执行编码同步输出过程；若检测运动过程结束，则停止编码输出。

11、步骤2中，根据被检测对象曲面生成的运动轨迹为基于工件坐标系的三维空间信息，包含x、y、z方向的坐标值和三个方向向量分量。

12、步骤2中，超声检测轨迹为等距离贴合于被检测对象表面的组合空间曲线。

13、进一步地，组合空间曲线包含扫查路径和步进路径，扫查为往复方式，步进为单向方式，每一步扫查完执行一步步进，如此循环，最终在被检测对象表面形成“之”字型路径。

14、步骤3中，根据检测装备的结构关系，采用运动学逆解计算出不同点对应的轴位置。

15、步骤4中，将计算出的各轴位置值和x、z方向的坐标值一一对应添加至nc数据，nc数据中每一个位置点包含的信息为(xn、yn、zn、an、bn、xwn、zwn)，在控制器中将(xn、yn、zn、an、bn、xwn、zwn)数据分别映射至x轴、y轴、z轴、a轴、b轴、编码输出轴一和编码输出轴二的目标位置。

16、步骤4中，nc数据在检测装备控制系统中通常为根据工艺计算出的加工/检测轨迹逆解处理后生成的各个轴位置坐标和特殊工艺指令组合而成的数据文件。

17、步骤5中，通过将nc数据下发至具备多轴同步功能的控制器中，由控制器通过高速工业总线实现各个运动轴的同步，最终实现多轴超声检测系统的编码信号同步。

18、步骤6中，在控制器接收的nc数据控制下，驱动轴和编码轴按照控制器的周期实时同步运动，运动过程中编码轴上的编码器会实时输出编码信号，该运动编码信号通过电缆连接至超声波检测系统的采集仪器。

19、进一步地，超声波信号的采集探头搭载在检测装备上，通过多轴运动来实现在被检测对象表面空间位置的运动。

20、与现有技术相比，本发明提供的空间曲面的多轴超声检测系统编码信号同步方法具有以下有益效果：

21、通过采用本发明编码信号同步方法，可以将超声波信号对应的被检工件实际位置精确对应，提高检测信号的准确性。

22、通过采用将多轴位置信息组合表达超声检测信号位置信息的方法，可以提高超声c扫显示成像质量，避免成像失真。

技术特征：

1.一种空间曲面的多轴超声检测系统编码信号同步方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的空间曲面的多轴超声检测系统编码信号同步方法，其特征在于，步骤2中，根据被检测对象曲面生成的运动轨迹为基于工件坐标系的三维空间信息，包含x、y、z方向的坐标值和三个方向向量分量。

3.根据权利要求1所述的空间曲面的多轴超声检测系统编码信号同步方法，其特征在于，步骤2中，超声检测轨迹为等距离贴合于被检测对象表面的组合空间曲线。

4.根据权利要求3所述的空间曲面的多轴超声检测系统编码信号同步方法，其特征在于，组合空间曲线包含扫查路径和步进路径，扫查为往复方式，步进为单向方式，每一步扫查完执行一步步进，如此循环，最终在被检测对象表面形成“之”字型路径。

5.根据权利要求1所述的空间曲面的多轴超声检测系统编码信号同步方法，其特征在于，步骤3中，根据检测装备的结构关系，采用运动学逆解计算出不同点对应的轴位置。

6.根据权利要求1所述的空间曲面的多轴超声检测系统编码信号同步方法，其特征在于，步骤4中，将计算出的各轴位置值和x、z方向的坐标值一一对应添加至nc数据，nc数据中每一个位置点包含的信息为(xn、yn、zn、an、bn、xwn、zwn)，在控制器中将(xn、yn、zn、an、bn、xwn、zwn)数据分别映射至x轴、y轴、z轴、a轴、b轴、编码输出轴一和编码输出轴二的目标位置。

7.根据权利要求1所述的空间曲面的多轴超声检测系统编码信号同步方法，其特征在于，步骤4中，nc数据在检测装备控制系统中通常为根据工艺计算出的加工/检测轨迹逆解处理后生成的各个轴位置坐标和特殊工艺指令组合而成的数据文件。

8.根据权利要求1所述的空间曲面的多轴超声检测系统编码信号同步方法，其特征在于，步骤5中，通过将nc数据下发至具备多轴同步功能的控制器中，由控制器通过高速工业总线实现各个运动轴的同步，最终实现多轴超声检测系统的编码信号同步。

9.根据权利要求1所述的空间曲面的多轴超声检测系统编码信号同步方法，其特征在于，步骤6中，在控制器接收的nc数据控制下，驱动轴和编码轴按照控制器的周期实时同步运动，运动过程中编码轴上的编码器会实时输出编码信号，该运动编码信号通过电缆连接至超声波检测系统的采集仪器。

10.根据权利要求1或9所述的空间曲面的多轴超声检测系统编码信号同步方法，其特征在于，超声波信号的采集探头搭载在检测装备上，通过多轴运动来实现在被检测对象表面空间位置的运动。

技术总结
本发明提供了一种空间曲面的多轴超声检测系统编码信号同步方法，包括：检测装备运动系统和超声检测系统就绪，开始检测；根据被检测对象生成超声检测轨迹；根据生成的轨迹点信息，通过运动学逆解，生成检测装备每个轴对应的位置值；将轨迹中每个点对应的逆解位置值添加至NC数据，同时将每个点对应的空间坐标值X和Z添加至对应轨迹点；下发NC数据，启动控制器运行，检测装备开始运动；驱动轴和编码轴同步运动，运动编码信号实时输出至超声采集仪器；判断运动过程是否结束，若没有结束，则继续执行编码同步输出过程；若检测运动过程结束，则停止编码输出。本发明能将超声波信号对应的被检工件实际位置精确对应，提高检测信号的准确性。

技术研发人员：管朝鹏,王俊涛,秦华容,张益成
受保护的技术使用者：中核武汉核电运行技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22