专利名称：超声波自动检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自动超声检测技术领域，特别涉及一种控制超声波探头三自由度运动的超声波自动检测系统。
背景技术：
超声检测是无损检测领域中重要检测方法之一。从超声回波的位置和波形即可得到材料内部缺陷的位置和缺陷的性质等信息。目前，超声波无损探伤广泛地应用于锻件、铸件和焊接件的质量检测。但目前超声检测基本上还是手工操作进行超声波探伤。工人手持探头架在浸入水中的工件上来回移动,并翻动工件，以对工件全表面实行扫描探伤。这种探伤方式劳动强度高，效率低，易出安全事故。而且由于探头移动扫描速度不均匀，不可避免存在误检、漏检，探伤质量较差。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供了一种超声波自动检测系统，其超声波探头安装于可三自由度移动的探头调节装置上，探头移动调节方便。本实用新型设计的超声波自动检测系统包括工作台、水箱、超声波探伤卡和超声波探头，工作台安装于水箱内，工件固定于工作台上，超声波探伤卡连接超声波探头，探伤卡向探头发送超声波脉冲并接收探头得到的回波信号。超声波探头安装于探头夹持器上，探头夹持器安装于工作台上方。本实用新型还设计有包括相互垂直的X轴导轨、Y轴导轨和纵杆导轨以及X轴滑块、Y轴滑块和纵杆滑块的探头调节装置。所述水箱上方固定有2根相互平行的X轴导轨，Y轴导轨两端各固装一个X轴滑块，X轴滑块与X轴导轨相配合、嵌于X轴导轨上，Y轴导轨与X轴垂直，X轴伺服电机驱动连接其中一个X轴滑块，X轴伺服电机驱动X轴滑块、X轴滑块和Y轴导轨在X轴导轨上移动；纵杆导轨与X轴、Y轴导轨的平面垂直，纵杆导轨上端固装有一个Y轴滑块，Y轴滑块与Y轴导轨相配合、嵌于Y轴导轨上，Y轴伺服电机与Y轴滑块驱动连接，驱动Y轴滑块带动纵杆导轨在Y轴导轨上移动；探头夹持器上固装纵杆滑块，纵杆滑块与纵杆导轨相配合、嵌于纵杆导轨上，纵杆伺服电机与纵杆滑块驱动连接，驱动纵杆滑块带动探头夹持器在纵杆导轨上移动。计算机连接超声波探伤卡和同步控制电路，同步控制电路连接X轴伺服电机控制电路、Y轴伺服电机控制电路和纵杆伺服电机控制电路。计算机控制各伺服电机、控制探头夹持器的三自由度运动。超声波探伤卡可安装于计算机内。所述探头调节装置的各伺服电机分别经丝杠和丝杠螺母与各滑块连接。X轴丝杠与X轴导轨平行，X轴螺母套在X轴丝杠上，X轴螺母与X轴滑块固定连接，X轴伺服电机经联轴器与X轴丝杠连接，X轴伺服电机驱动X轴丝杠转动，X轴螺母直线运动，带动X轴滑块在X轴导轨上移动。Y轴丝杠与Y轴导轨平行，Y轴螺母套在Y轴丝杠上，Y轴螺母与Y轴滑块固定连接，Y轴伺服电机经联轴器与Y轴丝杠连接。纵杆丝杠与纵杆导轨平行，纵杆螺母套在纵杆丝杠上，纵杆螺母与纵杆滑块固定连接，纵杆伺服电机经联轴器与纵杆丝杠连接。Y轴伺服电机、纵杆伺服电机的驱动情况与X轴伺服电机相似。所述探头调节装置X轴伺服电机、Y轴伺服电机和纵杆伺服电机，由于运行中产生严重的电磁噪声干扰，影响超声检测系统的正常工作，所以X轴伺服电机、Y轴伺服电机和纵杆伺服电机安装有电磁屏蔽罩，屏蔽电磁噪声向外福射。所述探头调节装置的X轴导轨、Y轴导轨和纵杆导轨分别在超声波探头行程的极限位置上安装有限位开关或限位器，限位开关或限位器的信号线与计算机相连接；并在计算机上配有限位程序，双重保险，防止超声探头与水箱碰撞。纵杆滑块连接可调节的探头导杆，手动调节探头导杆的长度以增加竖直方向的行程，探头导杆下方经球形万向节连接探头夹持器，探头夹持器可以实现各方向转动。所述工作台为旋转工作台，工作台安装在竖直的旋转轴上，旋转轴下端可转动地穿过水箱底与电机相连接，旋转轴与水箱底之间密封，旋转电机安装于水箱底下方。旋转轴上端处于水箱内、固定工作台。当焊缝为环形时，可将超声探头固定，利用旋转工作台带动工件旋转实现超声检测。计算机所接的同步控制电路连接旋转电机控制电路。工作台上固定三爪卡盘，便于工件的夹装。三爪卡盘也可拆卸更换为其他夹具，便于不同类型的工件装夹。与现有技术相比，本实用新型超声波自动检测系统的优点为:1、计算机控制三台伺服电机驱动超声波探头在三维空间移动定位，迅速准确方便；2、旋转工作台带动工件旋转，便于环形焊缝工件的超声检测。3、排除了人为因素的干扰，重复性较高，可以在恶劣环境下工作；4、计算机定位控制，结合超声波探伤卡先进的数据采集与处理技术，检测结果自动处理，缺陷自动识别，缺陷尺寸的测量更加准确，实现超声波检测的自动化、数字化、智能化和图像化，提高检测的可靠性和效率；5、适合自动化生产线使用、性价比高。
图1为本超声波自动检测系统实施例的俯视图；图2为本超声波自动检测系统实施例的侧视图；图3为本超声波自动检测系统实施例探头调节装置的俯视图视图；图4为本超声波自动检测系统实施例探头调节装置的侧视图；图5为本超声波自动检测系统实施例的控制电路框图。图内标号为:1、水箱，11、水箱底，2、探头调节装置，21、X轴伺服电机，211、X轴导轨，22、Y轴伺服电机，221、Y轴导轨，222、Y轴滑块，23、纵杆伺服电机，231、纵杆导轨，232、纵杆滑块，233、探头导杆，24、探头夹持器，3、工作台，31、三爪卡盘，32、旋转轴，4、机架，5、水阀，6、超声探头。
具体实施方式
本超声波自动检测系统实施例如图1和2所示，包括工作台3、水箱1、超声波探伤卡、超声波探头6和探头调节装置2，工作台3安装于水箱2内，工件固定于工作台3上，超声波探伤卡连接超声波探头6。超声波探头6安装于探头夹持器24上，探头夹持器24安装于探头调节装置2上、位于工作台3上方。水箱2底部安装有水阀5。[0020]探头调节装置2如图3和4所示，包括相互垂直的X轴导轨211、Y轴导轨221和纵杆导轨231以及X轴滑块、Y轴滑块222和纵杆滑块232。所述水箱I上方固定有2根相互平行的X轴导轨211，Y轴导轨221两端各固装有一个X轴滑块，X轴滑块与X轴导轨211相配合、嵌于X轴导轨211上，Y轴导轨221与X轴导轨211垂直，X轴丝杠与X轴导轨211平行，X轴螺母套在X轴丝杠上，X轴螺母与X轴滑块固定连接，X轴伺服电机21经联轴器与其中一根X轴丝杠连接。X轴伺服电机21驱动X轴丝杠转动，X轴螺母在X轴丝杠上平动，带动X轴滑块和Y轴导轨221在X轴导轨211上移动。纵杆导轨231与X轴导轨211、Y轴导轨221的平面垂直，纵杆导轨231上端固装有一个Y轴滑块222，Y轴滑块222与Y轴导轨221相配合、嵌于Y轴导轨221上，Y轴丝杠与Y轴导轨221平行，Y轴螺母套在Y轴丝杠上，Y轴螺母与Y轴滑块222固定连接，Y轴伺服电机22经联轴器与Y轴丝杠连接。Y轴伺服电机22驱动Y轴丝杠转动，Y轴螺母在Y轴丝杠上平动，带动Y轴滑块222和纵杆导轨在Y轴导轨上移动。探头导杆233插入纵杆滑块232的导杆导向孔内，二者为滑动配合，纵杆滑块232上有定位螺栓固定调节后的探头导杆233。探头导杆233下方经球形万向节连接探头夹持器24。纵杆滑块232与纵杆导轨231相配合、嵌于纵杆导轨231上,纵杆丝杠与纵杆导轨231平行，纵杆螺母套在纵杆丝杠上，纵杆螺母与纵杆滑块232固定连接，纵杆伺服电机23经联轴器与纵杆丝杠连接。纵杆伺服电机23驱动纵杆丝杠转动，纵杆螺母在纵杆丝杠上在竖直方向平动，带动纵杆滑块232和探头夹持器24在纵杆导轨231上移动。所述探头调节装置2的X轴导轨211、Y轴导轨221和纵杆导轨231分别在超声波探头6行程的极限位置上安装有限位开关或限位器，限位开关或限位器的信号线与计算机相连接，并在计算机上配有限位程序，双重限位。本例纵杆滑块232安装可调节的探头导杆233，探头导杆233下方经球形万向节连接探头夹持器24。本例的X轴伺服电机、Y轴伺服电机和纵杆伺服电机，安装有电磁屏蔽罩，电磁屏蔽罩为铝板制作。如图5所示，所述工作台3为旋转工作台，工作台3安装在竖直的旋转轴32上，旋转轴32下端可转动地穿过水箱底11与旋转电机相连接，旋转轴32与水箱底11之间密封，旋转电机安装于水箱底11下方。旋转轴32上端处于水箱I内、固定工作台3。工作台3上固定三爪卡盘31。如图6所示，计算机连接超声波探伤卡和同步控制电路，同步控制电路连接X轴伺服电机控制电路、Y轴伺服电机控制电路、纵杆伺服电机控制电路和旋转电机控制电路。本例超声波探伤卡安装于计算机内。本例三维运动的探头调节装置2，配用IOMHz或15MHz的高频窄脉冲水浸聚焦探头，可有效检测工件上0.3 0.5mm的微小缺陷。上述实施例，仅为对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非限定于此。凡在本实用新型的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.超声波自动检测系统，包括工作台(3)、水箱(I)、超声波探伤卡和超声波探头(6)，工作台(3)安装于水箱(I)内，工件固定于工作台(I)上，超声波探伤卡连接超声波探头(6)，超声波探头(6)安装于探头夹持器(24)上，探头夹持器(24)安装于工作台(3)上方；其特征在于: 还有包括相互垂直的X轴导轨(211 )、Y轴导轨(221)和纵杆导轨(231)以及X轴滑块、Y轴滑块(222)和纵杆滑块(232)的探头调节装置，所述水箱(I)上方固定有2根相互平行的X轴导轨(211 )，Y轴导轨(221)两端各固装一个X轴滑块，X轴滑块与X轴导轨(211)相配合、嵌于X轴导轨(211)上，X轴伺服电机(21)驱动连接其中一个X轴滑块，X轴伺服电机(21)驱动X轴滑块和Y轴导轨(221)在X轴导轨(211)上移动；纵杆导轨(231)上端固装有一个Y轴滑块(222)，Y轴滑块(222)与Y轴导轨(221)相配合、嵌于Y轴导轨(221)上，Y轴伺服电机(22)与Y轴滑块(222)驱动连接，驱动Y轴滑块(222)带动纵杆导轨(231)在Y轴导轨(221)上移动；探头夹持器(24)上固装有纵杆滑块(232 )，纵杆滑块(232 )与纵杆导轨(231)相配合、嵌于纵杆导轨(231)上，纵杆伺服电机(23)与纵杆滑块(232)驱动连接，驱动纵杆滑块(232)带动探头夹持器(24)在纵杆导轨(231)上移动。
2.根据权利要求1所述的超声波自动检测系统，其特征在于: 计算机连接所述超声波探伤卡和同步控制电路，同步控制电路连接X轴伺服电机控制电路、Y轴伺服电机控制电路、纵杆伺服电机控制电路。
3.根据权利要求2所述的超声波自动检测系统，其特征在于: 所述探头调节装置(2)的各伺服电机分别经丝杠和丝杠螺母与各滑块连接；Χ轴丝杠与所述X轴导轨(211)平行，X轴螺母套在X轴丝杠上，X轴螺母与X轴滑块固定连接，X轴伺服电机(21)经联轴器与 X轴丝杠连接；Υ轴丝杠与Y轴导轨(221)平行，Y轴螺母套在Y轴丝杠上，Y轴螺母与Y轴滑块(222)固定连接，Y轴伺服电机(22)经联轴器与Y轴丝杠连接；纵杆丝杠与纵杆导轨(231)平行，纵杆螺母套在纵杆丝杠上，纵杆螺母与纵杆滑块(232)固定连接，纵杆伺服电机(23)经联轴器与纵杆丝杠连接。
4.根据权利要求2或3所述的超声波自动检测系统，其特征在于: 所述X轴导轨(211 )、Y轴导轨(221)和纵杆导轨(231)分别在超声波探头(6)行程的极限位置上安装有限位开关或限位器，限位开关或限位器的信号线与计算机相连接。
5.根据权利要求2所述的超声波自动检测系统，其特征在于: 所述纵杆滑块(232)上安装可调节的探头导杆(233)，探头导杆(233)下方经球形万向节连接探头夹持器(24)。
6.根据权利要求2或3所述的超声波自动检测系统，其特征在于: 所述X轴伺服电机(21)、Y轴伺服电机(22)和纵杆伺服电机(23)安装有电磁屏蔽罩。
7.根据权利要求2所述的超声波自动检测系统，其特征在于: 所述工作台(3)为旋转工作台，工作台(3)安装在竖直的旋转轴(32)上，旋转轴(32)下端可转动地穿过水箱底(11)与旋转电机相连接，旋转轴(32与水箱底(11)之间密封，旋转电机安装于水箱底(11)下方；旋转轴(32)上端处于水箱(I)内，工作台(3)固定于旋转轴(32)上端。
8.根据权利要求7所述的超声波自动检测系统，其特征在于: 所述计算机所接的同步控制电路连接旋转电机控制电路。
9.根据权利要求7所述的超声波自动检测系统，其特征在于:所述工作台(3)上固定 三爪 卡盘(31)。
专利摘要本实用新型为超声波自动检测系统，工作台安装于水箱内，工件固定于工作台上，超声波探伤卡连接超声波探头。超声波探头安装于工作台上方的探头夹持器上。探头调节装置包括相互垂直的X轴、Y轴和纵杆导轨及滑块。水箱上方固装2根平行的X轴导轨，Y轴导轨两端固装的X轴滑块嵌于X轴导轨，X轴伺服电机驱动X轴滑块和Y轴导轨在X轴导轨上移动；Y轴滑块、Y轴导轨和Y轴伺服电机，纵杆滑块、纵杆导轨和纵杆伺服电机的连接方式相同。计算机连接超声波探伤卡和同步控制电路，经各伺服电机控制探头夹持器的三自由度运动。本系统探头定位迅速准确方便；有利实现超声波检测的自动化、数字化、智能化和图像化，提高检测的可靠性和效率。
文档编号G01N29/04GK202974951SQ201220632438
公开日2013年6月5日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者薛兴, 李宝强, 钟庆华, 陈伟康 申请人:桂林电子科技大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
