CN102565188B - 超声波检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声波无损检测领域，更具体地提供一种超声波检测设备，该超声波检测设备包括：工作台，被检测零件承载于所述工作台上，并且在操作过程中，所述工作台与被检测零件一起水平旋转；超声波检测装置，其包括多个超声波探头，用于对被检测零件进行超声波检测；龙门移动架，其用于承载和移动所述超声波检测装置；电子控制系统，其用于控制所述工作台、所述超声波检测装置以及所述龙门移动架的操作，其中，所述控制系统控制所述多个超声波探头对被检测零件同时进行检测并对获得的缺陷信息予以存储。该超声波检测设备能够提高超声波检测结果的可靠性和降低检测人员的劳动强度。

Description

超声波检测设备

技术领域

本发明涉及超声波无损检测领域，更具体地涉及一种特别是应用于重型回转体空心、封头类零件的超声波检测设备。

背景技术

超声波无损检测是在不损坏零件或原材料工作状态的前提下，使用超声波对不能被直观检验到的表面和内部质量进行检查的一种检测手段。超声波检测的原理是，如果金属中有气孔、裂纹、分层等缺陷(缺陷中有气体)，超声波传播到金属与缺陷的界面处时，就会全部或部分反射，反射回来的超声波被探头接收，通过仪器内部的电路处理，在仪器的荧光屏上就会显示出不同高度和有一定间距的波形，可以根据波形的变化特征判断缺陷在零件中的深度、位置和形状。超声波检测的优点是检测厚度大、灵敏度高、速度快、成本低、对人体无害，并且能对缺陷进行定位和定量。

现有的超声波检测通常是由检测人员手工进行操作、记录和标记。通常零件被置于重型辊台上，由辊台的动力驱动零件旋转，检测人员手持检测标准规定的超声波探头，在涂有耦合剂的零件上往复运动，进行检验标准规定的检测。这种检测方法劳动强度大，检测结果受操作人员的技术水平、疲劳程度、情绪波动等因素影响，检测结果是通过检验人员手工根据仪器指示的指标进行记录，手工对缺陷点进行标记，误差往往比较大。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提高超声波检测的可靠性，降低检测人员的劳动强度。特别地，本发明的目的是要实现零件超声波检测的自动化，对检测结果采用计算机自动记录，实现多探头、多通道同时检测和记录，提高检测效率和检测的可靠性。

为此目的，本发明提供一种超声波检测设备，该超声波检测设备包括：工作台，被检测零件承载于所述工作台上，并且在操作过程中，所述工作台与被检测零件一起水平旋转；超声波检测装置，其包括多个超声波探头，用于对被检测零件进行超声波检测；移动支架，其用于承载和移动所述超声波检测装置；电子控制系统，其用于控制所述工作台、所述超声波检测装置以及所述移动支架的操作，其中，所述控制系统控制所述多个超声波探头对被检测零件同时进行检测并对获得的缺陷信息予以存储。该超声波检测设备特别适合于对重型回转体空心、封头类零件进行无损探伤检测。该电子控制系统可包括具备数据存储和处理能力的任何装置，例如，安装有相关程序的计算机、数控系统等。

在优选实施方式中，所述超声波检测装置包括分别设置在所述移动支架的立柱和横梁上的至少一个水平检测臂和至少一个垂直检测臂，所述水平检测臂和所述垂直检测臂中的每个的端部都设置有测头架，每个所述测头架上设置有至少一个超声波探头，并且所述超声波探头能够相对于水平面以不同的角度设置。

在优选实施方式中，所述水平检测臂能够在所述移动支架的立柱上沿水平和垂直方向移动，并且所述水平检测臂的每个测头架上都设置有致动器，所述致动器用于实时改变所述超声波探头的角度，以便在进行检测时使所述超声波探头始终垂直于被检测表面。对水平检测臂而言，由于能够在检测过程中在所述立柱上沿垂直和水平方向移动，同时该水平检测臂上的探头还能够在致动器的作用下改变角度，因此能够以四轴联动的方式对零件的相应表面进行检测。此处，应该指出的是，驱动水平检测臂在立柱上沿垂直和水平方向移动的装置以及用于改变超声波探头的角度的致动器可以是本领域已知的任何类型的驱动装置，例如伺服电机等。

在优选实施方式中，所述垂直检测臂能够在所述移动支架的横梁上沿水平和垂直方向移动，并且所述垂直检测臂的每个测头架上都设置有致动器，所述致动器用于实时改变所述超声波探头的角度，以便在进行检测时使所述超声波探头始终垂直于被检测表面。与水平检测臂类似，这种结构的垂直检测臂也能够以四轴联动的方式对零件的相应表面进行检测。并且，驱动垂直检测臂在横梁上沿水平和垂直方向移动的装置以及用于改变超声波探头的角度的致动器也可以是本领域已知的任何类型的驱动装置。

在优选实施方式中，所述超声波检测设备还包括标准试件存储装置，所述标准试件存储装置中存放有用于标定探头参数和读数并验证最终检测结果的标准试件。此处，所述标存试件存储装置是检测标准试件库。对超声波无损检测而言，其检测缺陷需要与标准试件进行比对。所谓标准试件是根据相关的检测标准、规范规定的在与被检测零件相同的材料、厚度、热处理状态、形状的试件上人为做出标准规定的缺陷，作为标定探头参数、读数，同时验证最终的检测结果的试件。

在优选实施方式中，所述缺陷信息以图像和/或映射数据的形式被存储。由于图像可以是平面的，也可以立体的，并且具备筛选缺陷大小的功能，同时可以将小于允许缺陷的图像屏蔽掉，而只显示需要处理的缺陷。因此，图像是存储和显示检测到的缺陷的最佳方式。

在优选实施方式中，所述电子控制系统包括上位机和下位机，所述上位机用于处理检测信息、拟合缺陷图像以及启动控制设备，所述下位机用于控制所述超声波检测设备的各个部件以及相应致动器的操作。此处，上位机通常是安装有信息处理、图像拟合等程序的计算机，而下位机通常是负责具体部件的启动、操作和停止的数字控制系统。

在优选实施方式中，至少一个所述测头架上设置有耦合剂喷涂装置和/或耦合剂清除装置和/或缺陷位置标记装置，所述耦合剂喷涂装置用于在检测之前将耦合剂喷涂至被检测零件上，所述耦合剂清除装置用于在检测完全之后清除被检测零件上的耦合剂，而所述缺陷位置标记装置用于将检测到的缺陷的位置和大小标记在被检测零件的相应位置上。以此方式，超声波检测的所有相关操作都将在电子控制系统的控制下自动完成，不仅降低了检测人员的劳动强度，还提高了检测结果的可靠性。

在更优选的实施方式中，所述被检测零件是重型回转体空心、封头类零件，并且/或者所述移动支架是龙门移动架。

附图说明

通过下面结合附图对本发明的优选实施方式的详细描述，本发明的上述以及其他特征和优点将变得更为清楚，附图中：

图1是根据本发明的超声波检测设备的主视图；

图2是根据本发明的超声波检测设备的俯视图；

图3是根据本发明的超声波检测设备的侧视图。

具体实施方式

首先，应该指出的是，本节描述的仅仅是用于实施本发明的优选实施方式，在不改变本发明的原理的前提下，本领域技术人员能够对这里描述的技术方案做出改型和/或变型，这些改型和/或变型也将落入本发明的范围内。例如，尽管本节以重型回转体空心、封头类零件为对象来描述本发明，但是本发明的超声波检测设备显然也可用于对其他形状以及其他类型的零件进行超声波检测。

参见图1和2，其中示出了用于重型回转体空心、封头类零件的超声波检测设备。如图所示，该超声波检测设备包括：旋转工作台1、检测标准试件库2、定梁龙门移动架3、垂直检测臂4、水平检测臂5、龙门移动架座6以及电子控制系统(未图示)。龙门移动架座6用于承载龙门移动架3的本体，使其能够沿预定轨道行进，从而靠近和/或远离旋转工作台1和检测标准试件库2。该电子控制系统可以是具备数据存储和处理能力的任何装置，例如，安装有相关程序的计算机、数控系统等。

旋转工作台1用于承载被检测零件，即重型回转体空心、封头类零件。在检测过程中，旋转工作台1与装夹在其上的被检测零件一起旋转。检测标准试件库2用于容置标定探头参数和读数并验证最终检测结果的标准试件。所谓标准试件是根据相关的检测标准、规范规定的在与被检测零件相同的材料、厚度、热处理状态、形状的试件上人为做出标准规定的缺陷，作为标定探头参数、读数，同时验证最终检测结果的试件。

垂直检测臂4设置在龙门移动架3的横梁上，并且能够相对于该横梁沿水平和垂直方向移动。作为示例，图中所示的垂直检测臂4通过滑座设置在龙门移动架3的横梁上的滑轨中。垂直检测臂4能够与滑座一起沿水平方向在滑轨中移动，并且垂直检测臂4自身能够沿垂直方向在滑座中滑动。所述垂直检测臂4以及滑座可通过本领域已知的任何装置或方式驱动，而这些驱动装置都是在电子控制系统的控制下根据预定的程序或算法进行操作。根据需要或具体应用，这些驱动装置可以是电动的、机械致动的或液压致动的。

类似地，水平检测臂5设置在龙门移动架3的立柱上，并且能够相对于该立柱沿水平和垂直方向移动。同样作为示例，图中所示的水平检测臂5通过滑座设置在龙门移动架3的立柱上的滑轨中。水平检测臂5能够与滑座一起沿垂直方向在滑轨中移动，并且水平检测臂5自身能够沿水平方向在滑座中滑动。类似地，所述水平检测臂5以及滑座可通过本领域已知的任何装置或方式驱动，这些驱动装置都是在电子控制系统的控制下根据预定的程序或算法进行操作。根据需要或具体应用，这些驱动装置可以是电动的、机械致动的或液压致动的。

如图所示，上述垂直检测臂4和水平检测臂5的、靠近旋转工作台1的一端设置有测头架，超声波探头安装在所述测头架上。优选的是，所述检测臂的、设置有探头的端部(或者测头架上)可设置相应的致动器，用于改变探头角度，从而在检测过程中使探头能够始终垂直于被检测表面。同样，根据需要或具体应用，这些致动器可以是电动的、机械致动的或液压致动的，例如伺服电机等。

测头架上还可设置耦合剂喷涂装置、耦合剂清除装置或缺陷位置标记装置，耦合剂喷涂装置用于在检测之前将耦合剂喷涂至被检测零件上，耦合剂清除装置用于在检测完成之后清除被检测零件上的耦合剂，而缺陷位置标记装置用于将检测到的缺陷的位置和大小标记在被检测零件的相应位置上。

此外，尽管图中仅示出了一个垂直检测臂和一个水平检测臂，应当理解的是，根据需要可以设置任何数量的垂直和/或水平检测臂，并且垂直检测臂和水平检测臂的数量可以相同或不同。类似地，尽管图中示出的垂直检测臂和水平检测臂上仅设置有一个探头，根据需要也可以设置任何数量的探头，并且每个检测臂上的探头数量可以相同或不同。

本发明的超声波检测设备的工作过程如下：先将龙门移动架3移动到图1所示的位置，将被检测零件吊装到旋转工作台1上进行找正、装夹。在被检测零件的安装和找正过程中，垂直检测臂4和水平检测臂5按照检测工艺流程，对规定的标准试件进行探头标定。此处，应当理解的是，每个零件都有相应的检测标准试件，由于每个零件的尺寸、厚度、材料不同，规定的允许缺陷也不相同，因此每次更换不同的零件时需要对探头的参数等进行标定。当工件装夹、探头标定工作完成之后，将龙门移动架3移动到图3中的双点划线所示的检测位置。在检测过程中，通过电子控制系统和相关致动机构，使超声波探头能够始终垂直于零件的被检测表面，由垂直检测臂上的探头对所示零件的内表面、水平检测臂的探头对所示零件的外表面进行检测，并将检测到的缺陷信息记录在电子控制系统中。如上所述，在检测过程中，通过垂直检测臂和水平检测臂分别进行的四轴联动，对工件的内外壁及上表面同时进行超声波检测，由电子控制系统(具体是上位机)将检测信息与零件形状进行拟合处理，最终将被检测零件的缺陷报告以图像的形式记录在计算机中。

尽管上面结合附图详细地描述了本发明的优选实施方式，但是应该理解的是，本发明的范围由所附权利要求限定，在不改变本发明的原理的情况下，本领域技术人员能够做出各种等同的改型和变型，这些改型和变型也将落入本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种超声波检测设备，包括：

旋转工作台，被检测零件承载于所述旋转工作台上，并且在操作过程中，所述旋转工作台与被检测零件一起水平旋转；

超声波检测装置，其包括多个超声波探头，用于对被检测零件进行超声波检测；

移动支架，其用于承载和移动所述超声波检测装置；

电子控制系统，其用于控制所述旋转工作台、所述超声波检测装置以及所述移动支架的操作，

其中，所述电子控制系统控制所述多个超声波探头对被检测零件同时进行检测并对获得的缺陷信息予以存储，

其中，所述超声波检测装置包括分别设置在所述移动支架的立柱和横梁上的至少一个可移动伸缩的水平检测臂和至少一个可移动伸缩的垂直检测臂，所述水平检测臂和所述垂直检测臂中的每个的端部都设置有测头架，每个所述测头架上设置有至少一个超声波探头，并且所述超声波探头能够相对于水平面以不同的角度设置，

其中，所述被检测零件是重型回转体空心、封头类零件。

2.如权利要求1所述的超声波检测设备，其中，所述水平检测臂能够在所述移动支架的立柱上沿垂直和水平方向移动，并且所述水平检测臂的每个测头架上都设置有致动器，所述致动器用于实时改变所述超声波探头的角度，以便在进行检测时使所述超声波探头始终垂直于被检测表面。

3.如权利要求2所述的超声波检测设备，其中，所述垂直检测臂能够在所述移动支架的横梁上沿水平和垂直方向移动，并且所述垂直检测臂的每个测头架上都设置有致动器，所述致动器用于实时改变所述超声波探头的角度，以便在进行检测时使所述超声波探头始终垂直于被检测表面。

4.如权利要求3所述的超声波检测设备，还包括标准试件存储装置，所述标准试件存储装置中存放有用于标定探头参数和读数并验证最终检测结果的标准试件。

5.如权利要求1至4中任一项所述的超声波检测设备，其中，所述缺陷信息以图像和/或映射数据的形式被存储。

6.如权利要求5所述的超声波检测设备，其中，所述电子控制系统包括上位机和下位机，所述上位机用于处理检测信息、拟合缺陷图像以及启动控制设备，所述下位机用于控制所述超声波检测设备的各个部件以及相应致动器的操作。

7.如权利要求1至4中任一项所述的超声波检测设备，其中，至少一个所述测头架上设置有耦合剂喷涂装置和/或耦合剂清除装置和/或缺陷位置标记装置，所述耦合剂喷涂装置用于在检测之前将耦合剂喷涂至被检测零件上，所述耦合剂清除装置用于在检测完成之后清除被检测零件上的耦合剂，而所述缺陷位置标记装置用于将检测到的缺陷的位置和大小标记在被检测零件的相应位置上。

8.如权利要求1至4中任一项所述的超声波检测设备，其中，所述移动支架是龙门移动架。