CN106226014B - 风电叶片的超声无损检测臂装置 - Google Patents

风电叶片的超声无损检测臂装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风电叶片的超声无损检测臂装置。包括探头加载臂，控制探头加载臂对风电叶片进行超声无损检测，加载臂安装座内端面安装在扫查执行机构上，加载臂安装座设有U型滑块和滑块导杆挡板，紧凑型气缸缸体固定在加载臂安装座外，气缸杆与U型滑块固定连接，导杆固定座和U型滑块之间的两根弹簧导杆均套有弹簧，导杆固定座与牵引座固定连接，缓冲片装在牵引座内，转向连杆中部铰接在牵引座上，抱杆和耐磨靴有限位地活动铰接，耐磨靴中间装有超声波探头和出水孔。本发明探头加载臂的耐磨靴拥有水平面内左右摆动和前后转动两个自由度，并且引入紧凑型气缸，使得探头加载臂在面向被检对象法线法向上获得两级伸缩，并使得耐磨靴的磨损量大大减小，提高耐磨靴的使用寿命。

Description

风电叶片的超声无损检测臂装置
技术领域
本发明涉及了一种检测装置，具体是涉及了一种风电叶片的超声无损检测臂装置。
背景技术
风电叶片具有自身独特的异性曲面特性，首尾两端曲率变化较大，同一区段沿横界面向的法线曲率变化也比较大，使用常规的平面检测探头检测臂固定探头进行自动扫查会遇到因自由度受限而耦合不良的情况，甚至无法正常检测的情况。
此外，为了确保扫查过程中水耦合的稳定性，在超声波探头表面的法线方向施加压力是耦合水稳定续存的常用手法。然而，这个压力使得探头在覆盖整个扫查区域时因叶片表面曲率变化大所受阻力始终在变化，设计和操作人员很难找到一个合适加载压力以适应整个曲面的扫查。也正是因为无法找到合适的压力，实际使用过程中为了确保耦合的可靠，往往都使用偏大的压紧力，这使得耐磨靴在使用过程中磨损量增大，寿命难以达到预期设计值。
基于上述常规探头加载臂使用过程中存在的问题，能否提出一种新的探头加载臂，在适应风电叶片异性曲面曲率变化明显的个性化应用场景的同时，大大提高使用寿命，就显得十分迫切。本文正式在这种需求背景下，提出了一种检测臂装置，通过增加自由度和分级加载外力的方法，妥善解决了常规检测臂存在的不足。
发明内容
针对背景技术领域中存在的迫切需求和技术问题，本发明的目的在于提供一种风电叶片的超声无损检测臂装置，用于风电叶片生产线的质量监测。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括安装在风电叶片的扫查执行机构上的探头加载臂，通过控制探头加载臂对风电叶片进行超声无损检测。
所述的探头加载臂包括耐磨靴、超声波探头、探头座后座、探头顶丝、两个抱杆、转向连杆、牵引座、两个缓冲片、导杆固定座、两根弹簧导杆、两根弹簧、U型滑块、探头座导向杆、五个自润滑轴承、导杆限位挡板、前端盖板、后端盖板、两根滑块导杆、滑块导杆挡板、紧凑型气缸和加载臂安装座；加载臂安装座内端面安装在所述扫查执行机构上，加载臂安装座外端面前方设有U型滑块和滑块导杆挡板，两根平行的滑块导杆一端固定在加载臂安装座外端面，另一端之间穿过U型滑块固定在滑块导杆挡板，紧凑型气缸缸体固定在两根滑块导杆之间的加载臂安装座外端面，紧凑型气缸的气缸杆与U型滑块固定连接，紧凑型气缸运行带通U型滑块沿滑块导杆方向移动；平行的两根弹簧导杆和探头座导向杆的一端均活动穿过U型滑块与导杆限位挡板固定连接，另一端与导杆固定座固定连接，探头座导向杆位于两根弹簧导杆之间，导杆固定座和U型滑块之间的两根弹簧导杆均套有弹簧；导杆固定座与牵引座固定连接，两个缓冲片分别装在牵引座两侧的矩形槽内，转向连杆中部铰接通过销轴在牵引座竖直的铰接孔，转向连杆水平布置，转向连杆两端分别与一抱杆的一端连接，两个抱杆和耐磨靴有限位地活动铰接；耐磨靴的前端面中间装有超声波探头，超声波探头周围一圈均布设有出水孔，耐磨靴的正上方设有进水口，探头座后座经探头顶丝固定在耐磨靴后端面。
所述的U型滑块前后两个端面分别装有前端盖板和后端盖板，前端盖板和导杆固定座端面之间的弹簧导杆套有弹簧。
所述两个抱杆另一端开有限位圆弧槽和通孔，通孔安装转动销钉使得抱杆和耐磨靴铰接，限位圆弧槽安装限位销钉，限位销钉固定在耐磨靴上，使得抱杆和耐磨靴之间旋转限位。
包括与耐磨靴进水口连接的水箱组件。所述水箱组件包括箱体、盖板、液位传感器、水泵和水管；水泵固定在箱体的底部，箱体顶面一侧开有出水口和水泵电源接口，靠近出水口的顶面另一侧设有盖板，水泵与出水口之间通过水管连接，水泵经电线与水泵电源接口连接，使得水泵通过水泵电源接口供电，出水口经水管与所述耐磨靴的进水口连接；箱体侧壁开有溢流口和供水口，溢流口位于供水口上方，箱体底面开有排水口，液位传感器置于箱体内且靠近箱体内壁，液位传感器接口设在箱体顶面。
本发明的超声波探头与叶片待检区域完全贴合后，启动真空发生组件，扫查执行机构两端的真空吸盘装置吸附到叶片表面，通过触摸屏设置超声探头扫描范围和超声仪器的声学检测参数后，启动水泵供水后，待耦合水稳定后启动二维扫查执行机构进入自动区域扫描，超声探头沿叶片表面行进过程中超声仪器实时显示检测结果。当设定的扫描区域完全覆盖后，超声仪器显示整个扫描区域的二维C扫图像，通过分析图像颜色的深浅，确定检测区域内是否存在缺陷。
本发明具有的有益效果是：
本发明能在适应风电叶片异性曲面曲率变化明显的个性化应用场景的同时，大大提高使用寿命，通过增加自由度和分级加载外力的方法，解决了现有常规检测臂存在的不足和问题。
本发明探头加载臂中引入紧凑型气缸，使得探头加载臂在面向被检对象法线法向上获得两级伸缩，引入两级使得耐磨靴的磨损量大大减小，提高耐磨靴的使用寿命。
本发明装置可用于有效监测风电叶片复合材料和龙骨的粘接质量，及时发现粘接面处可能存在的脱粘、鼓包、气孔等缺陷，确保叶片安装服役前的质量安全，易于实施。本发明可应用于风电、造船和军工等领域。
附图说明
图1是探头加载臂的侧视图。
图2是探头加载臂的立体图。
图3是水箱结构示意图。
图中：5、探头加载臂：526、耐磨靴，527、探头座后座，528、探头顶丝，529、缓冲片，530、自润滑轴承，531、紧凑型气缸，532、加载臂安装座，533、导杆限位挡板，534、后端盖板，535、前端盖板，536、滑块导杆挡板，537、探头座导向杆，538、抱杆，539、超声波探头，540、转向连杆，541、牵引座，542、滑块导杆，543、U型滑块，544、弹簧，545、弹簧导杆，546、导杆固定座；
6、水箱组件：693、箱体，694、盖板，695、出水口，696、水泵电源口，697、液位传感器接口，698、溢流口，699、供水口，6100、液位传感器，6101、排水口，6102、水泵，6103、水管。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
具体实施中，装置包括安装在风电叶片的扫查执行机构上的探头加载臂5和水箱组件6，通过控制探头加载臂5对风电叶片进行超声无损检测，连接水箱组件6供水。
如图1和图2所示，探头加载臂5包括耐磨靴526、超声波探头539、探头座后座527、探头顶丝528、两个抱杆538、转向连杆540、牵引座541、两个缓冲片529、导杆固定座546、两根弹簧导杆545、两根弹簧544、U型滑块543、探头座导向杆537、五个自润滑轴承530、导杆限位挡板533、前端盖板535、后端盖板534、两根滑块导杆542、滑块导杆挡板536、紧凑型气缸531和加载臂安装座532。
如图1和图2所示，加载臂安装座532内端面安装在所述扫查执行机构2上，加载臂安装座532外端面前方设有U型滑块543和滑块导杆挡板536，两根平行的滑块导杆542一端固定在加载臂安装座532外端面，另一端之间穿过U型滑块543固定在滑块导杆挡板536，紧凑型气缸531缸体固定在两根滑块导杆542之间的加载臂安装座532外端面，紧凑型气缸531的气缸杆与U型滑块543固定连接，紧凑型气缸531运行带动U型滑块543沿滑块导杆542方向移动；滑块导杆542经自润滑轴承530套在U型滑块543的通孔中。
平行的两根弹簧导杆545和探头座导向杆537的一端均活动穿过U型滑块543与导杆限位挡板533固定连接，另一端与导杆固定座546固定连接，探头座导向杆537位于两根弹簧导杆545之间，导杆固定座546和U型滑块543之间的两根弹簧导杆545均套有弹簧544；导杆固定座546与牵引座541固定连接，两个缓冲片529分别装在牵引座541两侧的矩形槽内，缓冲片529用于限制转向连杆540水平面内摆角，转向连杆540中部铰接通过销轴在牵引座541竖直的铰接孔，转向连杆540水平布置，转向连杆540两端分别与一抱杆538的一端连接，两个抱杆538和耐磨靴526有限位地活动铰接；耐磨靴526的前端面中间是圆形超声波探头出口，内装有超声波探头539，超声波探头539周围一圈均布设有出水孔，耐磨靴526的正上方设有进水口，探头座后座527经探头顶丝528固定在耐磨靴526后端面。
U型滑块543前后两个端面分别装有前端盖板535和后端盖板534，前端盖板535和导杆固定座546端面之间的弹簧导杆545套有弹簧544。
两个抱杆538另一端开有限位圆弧槽和通孔，通孔安装转动销钉使得抱杆538和耐磨靴526铰接，限位圆弧槽安装限位销钉，限位销钉固定在耐磨靴526上，使得抱杆538和耐磨靴526之间旋转限位。
如图3所示，水箱组件6包括箱体693、盖板694、液位传感器6100、水泵6102和水管6103；水泵6102固定在箱体693的底部，箱体693顶面一侧开有出水口695和水泵电源接口696，靠近出水口695的顶面另一侧设有盖板694，水泵6102与出水口695之间通过水管6103连接，水泵6102经电线与水泵电源接口696连接，使得水泵6102通过水泵电源接口696供电，出水口695经水管与所述耐磨靴526的进水口连接；箱体693侧壁开有溢流口698和供水口699，溢流口698位于供水口699上方，箱体693底面开有排水口6101，液位传感器6100置于箱体693内且靠近箱体内壁，液位传感器接口697设在箱体693顶面。
扫查执行机构上通过两个步进电机运行带动探头加载臂5沿风电叶片的被检对象表面移动，设置探头加载臂5扫描轨迹和区域范围。超声波探头539在扫查过程中必须启动水泵6102供水，自动检测启动前必须确保超声波探头539周围的出水孔出水流畅，水位由液位传感器6100实时监测。
本发明装置具体实施过程如下：
移动设备主体，到达叶片检测区，启动扫查执行机构使得探头加载臂5回零，使得超声波探头539的扫查轨迹在叶片高度方向上能够覆盖复合材料和龙骨的粘接区，并使得耐磨靴526姿态完全贴合待检区域，并完全吸附叶片表面，启动水泵6102，超声波探头539周围喷出水后，左右移动探头加载臂5，观察叶片表面波信号波动幅度以确保耦合稳定，若波动较大需要微调扫查执行机构的姿态，否则扫查执行机构的调整结束。
移动探头加载臂5至待检区域，启动紧凑型气缸531推出耐磨靴526，使得耐磨靴526压紧待检区表面，弹簧544进一步压缩，超声波探头539表面与待检区表面距离达到检测要求距离，此时开启水泵6102供水并启动超声仪器A扫描检测。在检测结果中，若存在粘接可疑区，移动探头至可疑区所在位置，定点扫查该区域。
本发明在探头加载臂5中引入紧凑型气缸531，使得探头加载臂5在面向被检对象法线法向上获得两级伸缩：紧凑型气缸531伸缩为第一级，检测开始前紧凑型气缸531收缩，耐磨靴526仅轻微压在被检对象上，超声波探头539进入被检区域后迅速伸出使得超声波探头539贴近被检对象表面，检测结束后紧凑型气缸531重新收缩，耐磨靴526恢复轻压表面状态；第二级为探头加载臂5上的弹簧544，这级用于耐磨靴526检测过程中始终贴合被检对象表面。转向连杆540使得耐磨靴526在水平内获得左右摆动自由度以适应叶片轴向曲率变化，两个抱杆538与耐磨靴526之间的前后转动自由度可使得耐磨靴526适应叶片横界面内的曲率变化；引入两级使得耐磨靴526的磨损量大大减小，提高耐磨靴526的使用寿命。

Claims (5)

1.一种风电叶片的超声无损检测臂装置，其特征在于：包括安装在风电叶片的扫查执行机构上的探头加载臂(5)，通过控制探头加载臂(5)对风电叶片进行超声无损检测；
所述的探头加载臂(5)包括耐磨靴(526)、超声波探头(539)、探头座后座(527)、探头顶丝(528)、两个抱杆(538)、转向连杆(540)、牵引座(541)、两个缓冲片(529)、导杆固定座(546)、两根弹簧导杆(545)、两根弹簧(544)、U型滑块(543)、探头座导向杆(537)、五个自润滑轴承(530)、导杆限位挡板(533)、前端盖板(535)、后端盖板(534)、两根滑块导杆(542)、滑块导杆挡板(536)、紧凑型气缸(531)和加载臂安装座(532)；加载臂安装座(532)内端面安装在扫查执行机构上，加载臂安装座(532)外端面前方设有U型滑块(543)和滑块导杆挡板(536)，两根平行的滑块导杆(542)一端固定在加载臂安装座(532)外端面，另一端之间穿过U型滑块(543)固定在滑块导杆挡板(536)，紧凑型气缸(531)缸体固定在两根滑块导杆(542)之间的加载臂安装座(532)外端面，紧凑型气缸(531)的气缸杆与U型滑块(543)固定连接，紧凑型气缸(531)运行带动U型滑块(543)沿滑块导杆(542)方向移动；
平行的两根弹簧导杆(545)和探头座导向杆(537)的一端均活动穿过U型滑块(543)与导杆限位挡板(533)固定连接，另一端与导杆固定座(546)固定连接，探头座导向杆(537)位于两根弹簧导杆(545)之间，导杆固定座(546)和U型滑块(543)之间的两根弹簧导杆(545)均套有弹簧(544)；导杆固定座(546)与牵引座(541)固定连接，两个缓冲片(529)分别装在牵引座(541)两侧的矩形槽内，转向连杆(540)中部铰接通过销轴在牵引座(541)竖直的铰接孔，转向连杆(540)水平布置，转向连杆(540)两端分别与一抱杆(538)的一端连接，两个抱杆(538)和耐磨靴(526)有限位地活动铰接；耐磨靴(526)的前端面中间装有超声波探头(539)，超声波探头(539)周围一圈均布设有出水孔，耐磨靴(526)的正上方设有进水口，探头座后座(527)经探头顶丝(528)固定在耐磨靴(526)后端面。
2.根据权利要求1所述的一种风电叶片的超声无损检测臂装置，其特征在于：所述的U型滑块(543)前后两个端面分别装有前端盖板(535)和后端盖板(534)，前端盖板(535)和导杆固定座(546)端面之间的弹簧导杆(545)套有弹簧(544)。
3.根据权利要求1所述的一种风电叶片的超声无损检测臂装置，其特征在于：所述两个抱杆(538)另一端开有限位圆弧槽和通孔，通孔安装转动销钉使得抱杆(538)和耐磨靴(526)铰接，限位圆弧槽安装限位销钉，限位销钉固定在耐磨靴(526)上，使得抱杆(538)和耐磨靴(526)之间旋转限位。
4.根据权利要求3所述的一种风电叶片的超声无损检测臂装置，其特征在于：包括与耐磨靴(526)进水口连接的水箱组件(6)。
5.根据权利要求4所述的一种风电叶片的超声无损检测臂装置，其特征在于：所述水箱组件(6)包括箱体(693)、盖板(694)、液位传感器(6100)、水泵(6102)和水管(6103)；水泵(6102)固定在箱体(693)的底部，箱体(693)顶面一侧开有出水口(695)和水泵电源接口(696)，靠近出水口(695)的顶面另一侧设有盖板(694)，水泵(6102)与出水口(695)之间通过水管(6103)连接，水泵(6102)经电线与水泵电源接口(696)连接，使得水泵(6102)通过水泵电源接口(696)供电，出水口(695)经水管与所述耐磨靴(526)的进水口连接；箱体(693)侧壁开有溢流口(698)和供水口(699)，溢流口(698)位于供水口(699)上方，箱体(693)底面开有排水口(6101)，液位传感器(6100)置于箱体(693)内且靠近箱体内壁，液位传感器接口(697)设在箱体(693)顶面。
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