CN109001301A

CN109001301A - 一种金属板材点焊质量的超声成像检测装置

Info

Publication number: CN109001301A
Application number: CN201810843291.9A
Authority: CN
Inventors: 林俊明
Original assignee: Eddysun Xiamen Electronic Co Ltd
Current assignee: Eddysun Xiamen Electronic Co Ltd
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2018-12-14
Anticipated expiration: 2038-07-27
Also published as: CN109001301B

Abstract

本发明公开了一种金属板材点焊质量的超声成像检测装置，包括高频超声点探头、探头螺旋扫查机械机构、超声成像检测仪，设计探头螺旋扫查辅助机械机构，实现对焊点从内到外的超声扫查成像，且成本低，效率高，质量好（可实现超声A、B、C扫描成像），满足大规模工业化生产需求。

Description

一种金属板材点焊质量的超声成像检测装置

技术领域

本发明涉及一种无损检测装置，特别是涉及一种金属板材点焊质量的超声成像检测装置。

背景技术

金属板材点焊工艺大量存在于列车、汽车厢体等领域。为保证其焊点质量，通常采用超声法、涡流法、电位法等无损检测技术。尤其超声斜入射法居多，但以人工检测为主。虽成本低，效率也低；超声机械扫查成像，走之形扫查轨迹成像质量好，但体积较大，效率并不高；再有采用超声相控阵，由于板材薄，效果亦不佳，更因成本高，令许多生产厂望而却步。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种金属板材点焊质量的超声成像检测装置，设计探头螺旋扫查辅助机械机构，实现对焊点从内到外的超声扫查成像。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种金属板材点焊质量的超声成像检测装置，包括高频超声点探头、探头螺旋扫查机械机构、超声成像检测仪，其特征在于：所述高频超声点探头固定在探头螺旋扫查机构的探头固定臂上；所述探头螺旋扫查机构具有控制高频超声点探头在被检焊点表面进行匀线速螺旋扫查的功能；所述高频超声点探头与超声成像检测仪电连接。所述探头螺旋扫查机械机构包括旋转壳、探头固定臂、直线位移控制器、旋转电机；所述直线位移控制器固定在旋转壳内周面上；所述探头固定臂与直线位移控制器机械连接，直线位移控制器控制探头固定臂在旋转壳内的中轴线处沿着半径方向往返直线移动；所述旋转电机的转轴固定在旋转壳外顶端中心处，旋转电机控制旋转壳以旋转电机的转轴为中心自转。所述直线位移控制器包括电机、螺纹杆、螺纹滑块；所述电机转轴与螺纹杆固定连接；所述螺纹杆位于旋转壳内直径上；所述螺纹滑块套在螺纹杆上，随着螺纹杆的转动沿着螺纹杆轴线移动；所述螺纹滑块与探头固定臂固定连接。检测时，固定在探头固定臂上的高频超声点探头，以旋转电机的转轴为中心旋转的同时，在旋转壳内的中轴线处沿着半径方向移动至旋转壳内周面处，实现螺旋路径扫查。将装置的高频超声点探头探测面置于被检金属板材点焊上表面，高频超声点探头与点焊上表面之间设置耦合剂，耦合剂可采用导声橡胶，上述装置针对一般点焊工艺为圆形、焊点直径在15mm以下的特点，采用高频超声点探头实现从焊点表面中心处由内到外的螺旋扫查方式对焊点作匀线速扫查成像（由于焊点小，旋转圈数很有限），很好地解决了探头引线的耦合工艺，即省去了耦合器，直接用螺旋引线。

进一步的，所述探头螺旋扫查机械机构包括旋转电机、柔性连杆、探头固定臂、偏心旋转器、旋转壳；所述旋转电机固定在旋转壳外顶端中心处，旋转电机控制旋转壳以旋转电机的转轴为中心自转；所述柔性连杆的顶端固定在旋转壳内顶面中心处；所述柔性连杆的底端与探头固定臂固定连接；所述偏心旋转器包括电机和偏心凸轮，电机固定在旋转壳内表面，电机的转轴固定偏心凸轮，偏心凸轮顶住高频超声点探头，控制高频超声点探头的探测面一端逐步倾斜偏离旋转壳内中轴线；检测时，高频超声点探头逐步偏离旋转壳内中轴线的同时，以旋转电机的转轴为中心旋转,实现螺旋路径扫查。如此也可采用高频超声点探头实现从焊点表面中心处由内到外的螺旋扫查方式对焊点作匀线速扫查成像（对于1mm以下的薄铁皮，焊点直径仅Φ5~7之间，故高频超声点探头的倾角无须太大即可全覆盖），故本发明上述机械辅助装置可以很小巧，适应机器人自动化焊接检验模式，且成本低，效率高，质量好（可实现超声A、B、C扫描成像），满足大规模工业化生产需求。

进一步的，所述探头螺旋扫查机械机构包括旋转电机、柔性连杆、探头固定臂、铁环、直流线圈、直流电源、旋转壳；所述旋转电机固定在旋转壳外顶端中心处，旋转电机控制旋转壳以旋转电机的转轴为中心自转；所述柔性连杆的顶端固定在旋转壳内顶面中心处；所述柔性连杆的底端与探头固定臂固定连接；所述铁环固定套在高频超声点探头周面上；所述直流线圈缠绕固定在铁环外的旋转壳外周面，直流线圈连接直流电源；所述直流电源固定在旋转壳上；通过调节直流电源电流大小，利用其电流变化对铁环产生不同的吸引力，使得高频超声点探头的探测面一端逐步倾斜偏离旋转壳内中轴线；检测时，高频超声点探头逐步偏离旋转壳内中轴线的同时，以旋转电机的转轴为中心旋转,实现超声波的斜入射并沿螺旋路径扫查（对于小焊盘，则只需逐渐微调探头斜入射角度，原地旋转扫查即可完成检测成像）。如此也可采用高频超声点探头实现从焊点（盘）表面中心处由内到外的扫查成像。

本发明的有益效果是，一种金属板材点焊质量的超声成像检测装置，设计探头螺旋扫查辅助机械机构，采用高频超声点探头实现从焊点表面中心处由内到外的螺旋扫查方式对焊点作匀线速扫查成像，且成本低，效率高，质量好（可实现超声A、B、C扫描成像），满足大规模工业化生产需求。

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种金属板材点焊质量的超声成像检测装置不局限于实施例。

附图说明

下面结合附图中实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例一的装置示意图。

图2是本发明实施例一的探头螺旋扫查路径示意图。

图3是本发明实施例二的装置示意图。

图4是本发明实施例二的探头倾斜偏离旋转壳内中轴线示意图。

图5是本发明实施例三的装置示意图。

图中，1.高频超声点探头，2.探头螺旋扫查机械机构，3.超声成像检测仪，4.被检金属板材，5.点焊，6.耦合剂，21.旋转壳、22.探头固定臂、23.旋转电机，24.直线位移控制器、241.电机，242.螺纹杆，243.螺纹滑块，25.柔性连杆，26.偏心旋转器，261.偏心凸轮，27.铁环，28.直流线圈，29.直流电源。

具体实施方式

实施例一，如图1、图2所示，一种金属板材点焊质量的超声成像检测装置，包括高频超声点探头1、探头螺旋扫查机械机构2、超声成像检测仪3，其特征在于：所述高频超声点探头1固定在探头螺旋扫查机构的探头固定臂22上；所述探头螺旋扫查机构具有控制高频超声点探头1在被检焊点表面进行匀线速螺旋扫查的功能；所述高频超声点探头1与超声成像检测仪3电连接。所述探头螺旋扫查机械机构2包括旋转壳21、探头固定臂22、直线位移控制器24、旋转电机23；所述直线位移控制器24固定在旋转壳21内周面上；所述探头固定臂22与直线位移控制器24机械连接，直线位移控制器24控制探头固定臂22在旋转壳21内的中轴线处沿着半径方向往返直线移动；所述旋转电机23的转轴固定在旋转壳21外顶端中心处，旋转电机23控制旋转壳21以旋转电机23的转轴为中心自转。所述直线位移控制器24包括电机、螺纹杆241、螺纹滑块243；所述电机转轴与螺纹杆241固定连接；所述螺纹杆241位于旋转壳21内直径上；所述螺纹滑块243套在螺纹杆241上，随着螺纹杆241的转动沿着螺纹杆241轴线移动；所述螺纹滑块243与探头固定臂22固定连接。检测时，固定在探头固定臂22上的高频超声点探头1，以旋转电机23的转轴为中心旋转的同时，在旋转壳21内的中轴线处沿着半径方向移动至旋转壳21内周面处，实现螺旋路径扫查。将装置的高频超声点探头1探测面置于被检金属板材4点焊5上表面，高频超声点探头1与点焊5上表面之间设置耦合剂6，耦合剂6可采用导声橡胶，上述装置针对一般点焊5工艺为圆形、焊点直径在15mm以下的特点，采用高频超声点探头1实现从焊点表面中心处由内到外的螺旋扫查方式对焊点作匀线速扫查成像（由于焊点小，旋转圈数很有限），很好地解决了探头引线的耦合工艺，即省去了耦合器，直接用螺旋引线。

实施例二，如图3、图4所示，进一步的，所述探头螺旋扫查机械机构2包括旋转电机23、柔性连杆25、探头固定臂22、偏心旋转器26、旋转壳21；所述旋转电机23固定在旋转壳21外顶端中心处，旋转电机23控制旋转壳21以旋转电机23的转轴为中心自转；所述柔性连杆25的顶端固定在旋转壳21内顶面中心处；所述柔性连杆25的底端与探头固定臂22固定连接；所述偏心旋转器26包括电机241和偏心凸轮261，电机241固定在旋转壳21内表面，电机241的转轴固定偏心凸轮261，偏心凸轮261顶住高频超声点探头1，控制高频超声点探头1的探测面一端逐步倾斜偏离旋转壳21内中轴线；检测时，高频超声点探头1逐步偏离旋转壳21内中轴线的同时，以旋转电机23的转轴为中心旋转,实现螺旋路径扫查。如此也可采用高频超声点探头1实现从焊点表面中心处由内到外的螺旋扫查方式对焊点作匀线速扫查成像（对于1mm以下的薄铁皮，焊点直径仅Φ5~7之间，故高频超声点探头1的倾角无须太大即可全覆盖），故本发明上述机械辅助装置可以很小巧，适应机器人自动化焊接检验模式，且成本低，效率高，质量好（可实现超声A、B、C扫描成像），满足大规模工业化生产需求。

实施例三，如图5所示，进一步的，所述探头螺旋扫查机械机构2包括旋转电机23、柔性连杆25、探头固定臂22、铁环27、直流线圈28、直流电源29、旋转壳21；所述旋转电机23固定在旋转壳21外顶端中心处，旋转电机23控制旋转壳21以旋转电机23的转轴为中心自转；所述柔性连杆25的顶端固定在旋转壳21内顶面中心处；所述柔性连杆25的底端与探头固定臂22固定连接；所述铁环27固定套在高频超声点探头1周面上；所述直流线圈28缠绕固定在铁环27外的旋转壳21外周面，直流线圈28连接直流电源29；所述直流电源29固定在旋转壳21上；通过调节直流电源29电流大小，利用其电流变化对铁环27产生不同的吸引力，使得高频超声点探头1的探测面一端逐步倾斜偏离旋转壳21内中轴线；检测时，高频超声点探头1逐步偏离旋转壳21内中轴线的同时，以旋转电机23的转轴为中心旋转,实现超声波的斜入射并沿螺旋路径扫查（对于小焊盘，则只需逐渐微调探头斜入射角度，原地旋转扫查即可完成检测成像）。如此也可采用高频超声点探头1实现从焊点（盘）表面中心处由内到外的扫查成像。（对于1mm以下的薄铁皮，焊点直径仅Φ5~7之间，故高频超声点探头1的倾角无须太大即可全覆盖），故本发明上述机械辅助装置可以很小巧，适应机器人自动化焊接检验模式，且成本低，效率高，质量好（可实现超声A、B、C扫描成像），满足大规模工业化生产需求。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种金属板材点焊质量的超声成像检测装置，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种金属板材点焊质量的超声成像检测装置，包括高频超声点探头、探头螺旋扫查机械机构、超声成像检测仪，其特征在于：所述高频超声点探头固定在探头螺旋扫查机构的探头固定臂上；所述探头螺旋扫查机构具有控制高频超声点探头在被检焊点表面进行匀线速螺旋扫查的功能；所述高频超声点探头与超声成像检测仪电连接。

2.根据权利要求1所述的一种金属板材点焊质量的超声成像检测装置，其特征在于：所述探头螺旋扫查机械机构包括旋转壳、探头固定臂、直线位移控制器、旋转电机；所述直线位移控制器固定在旋转壳内周面上；所述探头固定臂与直线位移控制器机械连接，直线位移控制器控制探头固定臂在旋转壳内的中轴线处沿着半径方向往返直线移动；所述旋转电机的转轴固定在旋转壳外顶端中心处，旋转电机控制旋转壳以旋转电机的转轴为中心自转；检测时，固定在探头固定臂上的高频超声点探头，以旋转电机的转轴为中心旋转的同时，在旋转壳内的中轴线处沿着半径方向移动至旋转壳内周面处，实现螺旋路径扫查。

3.根据权利要求2所述的一种金属板材点焊质量的超声成像检测装置，其特征在于：所述直线位移控制器包括电机、螺纹杆、螺纹滑块；所述电机转轴与螺纹杆固定连接；所述螺纹杆位于旋转壳内直径上；所述螺纹滑块套在螺纹杆上，随着螺纹杆的转动沿着螺纹杆轴线移动；所述螺纹滑块与探头固定臂固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种金属板材点焊质量的超声成像检测装置，其特征在于：进一步的，所述探头螺旋扫查机械机构包括旋转电机、柔性连杆、探头固定臂、偏心旋转器、旋转壳；所述旋转电机固定在旋转壳外顶端中心处，旋转电机控制旋转壳以旋转电机的转轴为中心自转；所述柔性连杆的顶端固定在旋转壳内顶面中心处；所述柔性连杆的底端与探头固定臂固定连接；所述偏心旋转器包括电机和偏心凸轮，电机固定在旋转壳内表面，电机的转轴固定偏心凸轮，偏心凸轮顶住高频超声点探头，控制高频超声点探头的探测面一端逐步倾斜偏离旋转壳内中轴线；检测时，高频超声点探头逐步偏离旋转壳内中轴线的同时，以旋转电机的转轴为中心旋转，实现螺旋路径扫查。

5.根据权利要求1所述的一种金属板材点焊质量的超声成像检测装置，其特征在于：进一步的，所述探头螺旋扫查机械机构包括旋转电机、柔性连杆、探头固定臂、铁环、直流线圈、直流电源、旋转壳；所述旋转电机固定在旋转壳外顶端中心处，旋转电机控制旋转壳以旋转电机的转轴为中心自转；所述柔性连杆的顶端固定在旋转壳内顶面中心处；所述柔性连杆的底端与探头固定臂固定连接；所述铁环固定套在高频超声点探头周面上；所述直流线圈缠绕固定在铁环外的旋转壳外周面，直流线圈连接直流电源；所述直流电源固定在旋转壳上；通过调节直流电源电流大小，利用其电流变化对铁环产生不同的吸引力，使得高频超声点探头的探测面一端逐步倾斜偏离旋转壳内中轴线；检测时，高频超声点探头逐步偏离旋转壳内中轴线的同时，以旋转电机的转轴为中心旋转，实现螺旋路径扫查。