CN109696477A - 一种超声波探伤扫描系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超声波探伤扫描系统，通过将运动模块、超声波模块、控制模块相连接，形成一套具有集运动控制、数据智能分析等功能于一体的超声波探伤扫描系统。该系统通过通过控制模块控制运动模块驱动运动端于X、Y、Z轴三个轴向运动，从而指定区域扫描，用处广，效率高，准确性高，满足用户对特种材料扫描的需求。用户可以通过控制模块控制超声波模块工作并处理检测数据，通过简单的操作来判断材料好坏。

Description

一种超声波探伤扫描系统

技术领域

本发明涉及超声波探伤扫描技术领域，尤其涉及一种超声波探伤扫描系统。

背景技术

在靶材的检测中，一般采用水浸式超声波探伤仪，基本原理为工件浸入水中，探头伸进水里，与工件保持给定距离，在工件表面来回运动，通过发射超声波接收回波的形式，计算出回波数值大小进而判断工件内部的好坏。

目前现有技术中，普遍超声波探伤仪只支持单点位置单视野的探伤检测，更甚者人工操作检测，无法进行大区域、大视野的探伤检测。

探伤设备只支持单轴运动、单一方向的扫描，无法满足用户特定方向下的扫描情况，而且单一方向的扫描，非常浪费运动时间，效率低下。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种超声波探伤扫描系统。

具体技术方案如下：

一种超声波探伤扫描系统，包括：

一液槽，用以盛放液体，以及安置浸于所述液体中的待检测工件；

一运动模块，设置于所述液槽上方，所述运动模块设置有一运动端，所述运动模块驱动所述运动端于X、Y、Z轴三个轴向运动；

一超声波模块，连接所述运动端，用以向所述待检测工件输出超声波、接收所述待检测工件反射所述超声波产生的回波，并将所述回波处理成检测数据；

一控制模块，连接所述运动模块及所述超声波模块，用以控制所述运动模块驱动所述运动端，以及控制所述超声波模块工作并处理所述检测数据。

优选的，所述液槽包括：

移动滑轮，设置于所述液槽底部，用以支撑并移动所述液槽；

一进液口，设置于所述液槽一侧壁上部，用以向所述液槽中灌注液体；

出液口，设置于液槽底部，用以排出所述液槽中的液体；

复数个可调整的固定装置，等间距设置于所述液槽内侧底部，用以固定所述待检测工件，以及调整所述待检测工件于所述液槽内的位置。

优选的，所述运动模块包括：

X向导轨，所述X向导轨包括X向驱动电机、X向螺杆副及X向滑块，所述X向驱动电机连接并驱动所述X向螺杆副旋转，所述X向滑块连接于所述X向螺杆副的螺母上；

Y向导轨，连接于所述X向滑块上，所述Y向导轨包括Y向驱动电机、Y向螺杆副及Y向滑块，所述Y向驱动电机连接并驱动所述Y向螺杆副旋转，所述Y向滑块连接于所述Y向螺杆副的螺母上；

Z向导轨，连接于所述Y向滑块上，所述Z向导轨包括Z向驱动电机、Z向螺杆副及Z向滑块，所述Z向驱动电机连接并驱动所述Z向螺杆副旋转，所述Z向滑块连接于所述Z向螺杆副的螺母上；

所述运动端设置于所述Z向滑块上。

优选的，所述控制模块包括：

一主控单元，用以根据操作者的操作产生指令，以及接收所述超声波模块发送的所述检测数据；

一运动驱动器，所述运动驱动器分别连接所述X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机及所述主控单元，用以根据所述主控单元发送的所述指令产生运动控制信号，控制所述X向驱动电机、Y向驱动电机及所述Z向驱动电机工作，以及向所述主控单元反馈所述X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机的工作状态。

优选的，所述超声波模块包括：

一超声波收发器，连接所述运动驱动器，用以根据所述运动驱动器的运动控制信号形成超声波控制信号，以及接收所述回波，并将所述回波处理成所述检测数据；

一超声探头，固定于所述运动端，并连接所述超声波收发器，用以接收所述超声波控制信号发出超声波，并接收所述回波，将所述回波传送至所述超声波收发器。

优选的，所述主控单元还包括：

分析装置，连接所述超声波模块，用以收所述检测数据，并对所述检测数据进行分析并形成分析结果；

显示装置，连接所述分析装置，用以显示所述分析结果；

操作接收装置，用以接收操作者的操作；

设置装置，分别连接所述操作接收装置及所述超声波模块，用以根据所述操作接收装置接受到的所述操作，设定所述超声波控制信号的参数；

指令生成装置，分别连接所述操作接收装置及所述运动驱动器，用以根据所述操作接收装置接受到的所述操作，以及所述X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机当前的工作状态，产生所述控制指令；

反馈接收装置，连接所述运动驱动器及所述指令生成装置，用以接收所述运动驱动器反馈的所述X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机当前的工作状态，并传送至所述指令生成装置。

优选的，所述超声探头设置有两个，所述两个超声波探头之间具有一预设距离。

优选的，所述超声波收发器包括，数据处理单元，连接所述超声探头及所述主控单元，用已将所述回波处理为所述检测数据。

优选的，所述数据处理单元为A/D转换器。

优选的，所述运动驱动器提供一控制接口用以连接控制手轮，并根据所述控制手轮输出的控制指令产生对应的运动控制信号；和/或

所述主控单元提供一无线操作接口，用以通过无线通讯接收操作者的所述操作。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

上述技术方案提供一种超声波探伤扫描系统，通过将液槽、运动模块、超声波模块、控制模块相连接，形成一套具有集运动控制、数据智能分析等功能于一体的超声波探伤扫描系统。该系统操作简单，界面友好，方便用户判断材料好坏。该系统能指定区域扫描，包括整个工件范围的扫描，用处广，效率高，准确性高，满足用户对特种材料扫描的需求。

附图说明

图1为本发明一种超声波探伤扫描系统实施例的功能模块示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种超声波探伤扫描系统1，包括：

一液槽，用以盛放液体，以及安置浸于液体中的待检测工件；

一运动模块，设置于液槽上方，运动模块设置有一运动端，运动模块驱动运动端于X、Y、Z轴三个轴向运动；

一超声波模块，连接运动端，用以向待检测工件输出超声波、接收待检测工件反射超声波产生的回波，并将回波处理成检测数据；

一控制模块，连接运动模块及超声波模块，用以控制运动模块驱动运动端，以及控制超声波模块工作并处理检测数据。

上述技术方案提供一种超声波探伤扫描系统1，通过将运动模块、超声波模块、控制模块相连接，形成一套具有集运动控制、数据智能分析等功能于一体的超声波探伤扫描系统1。该系统通过通过控制模块控制运动模块驱动运动端于X、Y、Z轴三个轴向运动，从而指定区域扫描，用处广，效率高，准确性高，满足用户对特种材料扫描的需求。用户可以通过控制模块控制超声波模块工作并处理检测数据，通过简单的操作来判断材料好坏。

作为优选的实施方式，液槽包括：

移动滑轮4，设置于液槽底部，用以支撑并移动液槽；

一进液口2，设置于液槽一侧壁上部，用以向液槽中灌注液体；

出液口3，设置于液槽底部，用以排出液槽中的液体；

复数个可调整的固定装置，等间距设置于液槽内侧底部，用以固定待检测工件，以及调整待检测工件于液槽内的位置。

上述技术方案中，通过移动滑轮4，支撑液槽，并通过移动滑轮4引动液槽，从而变换液位置，满足不同情况下的需求。通过设置进液口2与出液口3，调节可移动水槽内部水位高低，并设置可调整的固定装置，用以固定待检测工件，保证工件放置时的平整性，并能根据不同待检测工件特性调整待检测工件于液槽内的位置。

于上述技术方案的基础上，在具体的实施例中，固定装置可选用多节导轨组成，等间距设置于可移动水槽内侧底部，针对不同工况下的需求自行调节固定导轨的高度。

作为优选的实施方式，运动模块包括：

X向导轨，X向导轨包括X向驱动电机、X向螺杆副及X向滑块，X向驱动电机连接并驱动X向螺杆副旋转，X向滑块连接于X向螺杆副的螺母上；

Y向导轨，连接于X向滑块上，Y向导轨包括Y向驱动电机、Y向螺杆副及Y向滑块，Y向驱动电机连接并驱动Y向螺杆副旋转，Y向滑块连接于Y向螺杆副的螺母上；

Z向导轨，连接于Y向滑块上，Z向导轨包括Z向驱动电机、Z向螺杆副及Z向滑块，Z向驱动电机连接并驱动Z向螺杆副旋转，Z向滑块连接于Z向螺杆副的螺母上；

运动端设置于Z向滑块上。

于上述方案的基础上，进一步的，超声波探伤扫描系统11可支持双轴运动方向分别扫描，扫描过程时可沿X轴或Y轴进行单方向扫描。即将工件认为是一个二维平面。长为X轴，宽为Y轴。如沿X轴扫描，可将Y轴等分为预设数量的区域。每次运动扫描只顺序扫描一各区域。扫描的同时对所有区域的超声波数据进行处理，扫描完后对所有数据图像进行拼接，即可得到整个工件的缺陷图。

进一步的，超声波探伤扫描系统11也可支持单轴往返式扫描，以沿X轴为例，将Y轴等分为预设数量的区域。扫描Y轴的第一个区域，运动方向为从第一个区域的起点位置扫描到结束点位置，然后扫描第二个区域，扫描方向为第二个区域的结束点位置再到开始点位置，扫描第三个区域，运动方向为从第三个区域的起点位置扫描到结束点位置，以此类推，即为单轴扫描的往返运动。

作为优选的实施方式，控制模块包括：

一主控单元，用以根据操作者的操作产生指令，以及接收超声波模块发送的检测数据；

一运动驱动器，运动驱动器分别连接X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机及主控单元，用以根据主控单元发送的指令产生运动控制信号，控制X向驱动电机、Y向驱动电机及Z向驱动电机工作，以及向主控单元反馈X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机的工作状态。

上述技术方案中，控制模块通过主控单元及运动驱动器协调超声波探伤扫描系统1进行工作。在操作者进行操作后，主控单元根据操作者的操作产生指令，发送至运动驱动器使其产生运动控制信号，精准控制运动端达到预设位置，完成扫描前工作。

并在扫描后主控单元接收超声波模块发送的检测数据进行处理，得到便于操作者的数据。

作为优选的实施方式，超声波模块包括：

一超声波收发器，连接运动驱动器，用以根据运动驱动器的运动控制信号形成超声波控制信号，以及接收回波，并将回波处理成检测数据；

一超声探头，固定于运动端，并连接超声波收发器，用以接收超声波控制信号发出超声波，并接收回波，将回波传送至超声波收发器。

上述技术方案中，设置一超声波收发器连接运动驱动器，并设置一超声探头固定于运动端，在扫描前需要根据不同工件扫描的需求调节超声探头所处的位置、高度，即调节运动端的位置。在运动端调整好位置后，运动驱动器发出运动控制信号，超声波收发器接收并根据运动控制信号形成超声波控制信号发送至超声探头，超声探头根据超声波控制信号发出超声波并且接收回波，将回波传送至超声波收发器，而后超声波收发器将回波处理成检测数据发送至控制模块。

作为优选的实施方式，主控单元还包括：

分析装置，连接超声波模块，用以收检测数据，并对检测数据进行分析并形成分析结果；

显示装置，连接分析装置，用以显示分析结果；

操作接收装置，用以接收操作者的操作；

设置装置，分别连接操作接收装置及超声波模块，用以根据操作接收装置接受到的操作，设定超声波控制信号的参数；

指令生成装置，分别连接操作接收装置及运动驱动器，用以根据操作接收装置接受到的操作，以及X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机当前的工作状态，产生控制指令；

反馈接收装置，连接运动驱动器及指令生成装置，用以接收运动驱动器反馈的X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机当前的工作状态，并传送至指令生成装置。

上述技术方案中，在主控单元将接收到的检测数据发送至分析装置，对检测数据进行分析并生成图像化界面和相应的报表，如缺陷率图、二值化图，缺陷点比例值等分析结果上传到显示装置显示，以便操作者了解检测材料的数据。

设置装置可根据操作者操作设定超声波控制信号的参数，比如波形，频率，增益等。进一步的，也可由控制模块自动设定超声波控制信号的参数。

指令生成装置可根据操作者操作，规划扫描前的运动端行进路线，产生控制指令给运动驱动器驱动对应导轨运动。然后指令生成装置接收反馈接收装置收到的X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机当前的工作状态，调整运动驱动器，进而精准控制对应导轨运动。

作为优选的实施方式，超声探头设置有两个，两个超声波探头之间具有一预设距离。

上述技术方案中，通过设置两个间距为预设距离的超声波探头，在扫描过程中，以每次间隔预设距离进行跳跃式地扫描，扫描完成后对超声波数据图进行拼接，得到整个工件的数据图，从而大大节省探伤扫描时间。

作为优选的实施方式，超声波收发器包括，数据处理单元，连接超声探头及主控单元，用已将回波处理为检测数据。

作为优选的实施方式，数据处理单元为A/D转换器。

上述技术方案中，数据处理单元具备相当的滤波效果，保证发出和接收的超声波波形稳定清晰，滤掉杂波，并能将回波进行滤波操作，然后通过A/D转换，转换为数字信号的检测数据发给分析装置。

作为优选的实施方式，运动驱动器提供一控制接口用以连接控制手轮，并根据控制手轮输出的控制指令产生对应的运动控制信号。

作为可选的实施方式，主控单元可提供一无线操作接口，用以通过无线通讯5接收操作者的操作。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种超声波探伤扫描系统，其特征在于，包括：

一液槽，用以盛放液体，以及安置浸于所述液体中的待检测工件；

一运动模块，设置于所述液槽上方，所述运动模块设置有一运动端，所述运动模块驱动所述运动端于X、Y、Z轴三个轴向运动；

一超声波模块，连接所述运动端，用以向所述待检测工件输出超声波、接收所述待检测工件反射所述超声波产生的回波，并将所述回波处理成检测数据；

一控制模块，连接所述运动模块及所述超声波模块，用以控制所述运动模块驱动所述运动端，以及控制所述超声波模块工作并处理所述检测数据。

2.根据权利要求1所述的超声波探伤扫描系统，其特征在于，所述液槽包括：

移动滑轮，设置于所述液槽底部，用以支撑并移动所述液槽；

一进液口，设置于所述液槽一侧壁上部，用以向所述液槽中灌注液体；

出液口，设置于液槽底部，用以排出所述液槽中的液体；

复数个可调整的固定装置，等间距设置于所述液槽内侧底部，用以固定所述待检测工件，以及调整所述待检测工件于所述液槽内的位置。

3.根据权利要求1所述的超声波探伤扫描系统，其特征在于，所述运动模块包括：

X向导轨，所述X向导轨包括X向驱动电机、X向螺杆副及X向滑块，所述X向驱动电机连接并驱动所述X向螺杆副旋转，所述X向滑块连接于所述X向螺杆副的螺母上；

Y向导轨，连接于所述X向滑块上，所述Y向导轨包括Y向驱动电机、Y向螺杆副及Y向滑块，所述Y向驱动电机连接并驱动所述Y向螺杆副旋转，所述Y向滑块连接于所述Y向螺杆副的螺母上；

Z向导轨，连接于所述Y向滑块上，所述Z向导轨包括Z向驱动电机、Z向螺杆副及Z向滑块，所述Z向驱动电机连接并驱动所述Z向螺杆副旋转，所述Z向滑块连接于所述Z向螺杆副的螺母上；

所述运动端设置于所述Z向滑块上。

4.根据权利要求3所述的超声波探伤扫描系统，其特征在于，所述控制模块包括：

一主控单元，用以根据操作者的操作产生指令，以及接收所述超声波模块发送的所述检测数据；

一运动驱动器，所述运动驱动器分别连接所述X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机及所述主控单元，用以根据所述主控单元发送的所述指令产生运动控制信号，控制所述X向驱动电机、Y向驱动电机及所述Z向驱动电机工作，以及向所述主控单元反馈所述X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机的工作状态。

5.根据权利要求4所述的超声波探伤扫描系统，其特征在于，所述超声波模块包括：

一超声波收发器，连接所述运动驱动器，用以根据所述运动驱动器的运动控制信号形成超声波控制信号，以及接收所述回波，并将所述回波处理成所述检测数据；

一超声探头，固定于所述运动端，并连接所述超声波收发器，用以接收所述超声波控制信号发出超声波，并接收所述回波，将所述回波传送至所述超声波收发器。

6.根据权利要求5所述的超声波探伤扫描系统，其特征在于，所述主控单元还包括：

分析装置，连接所述超声波模块，用以收所述检测数据，并对所述检测数据进行分析并形成分析结果；

显示装置，连接所述分析装置，用以显示所述分析结果；

操作接收装置，用以接收操作者的操作；

设置装置，分别连接所述操作接收装置及所述超声波模块，用以根据所述操作接收装置接受到的所述操作，设定所述超声波控制信号的参数；

指令生成装置，分别连接所述操作接收装置及所述运动驱动器，用以根据所述操作接收装置接受到的所述操作，以及所述X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机当前的工作状态，产生所述控制指令；

反馈接收装置，连接所述运动驱动器及所述指令生成装置，用以接收所述运动驱动器反馈的所述X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机当前的工作状态，并传送至所述指令生成装置。

7.根据权利要求5所述的超声波探伤扫描系统，其特征在于，所述超声探头设置有两个，所述两个超声波探头之间具有一预设距离。

8.根据权利要求5所述的超声波探伤扫描系统，其特征在于，所述超声波收发器包括，数据处理单元，连接所述超声探头及所述主控单元，用已将所述回波处理为所述检测数据。

9.根据权利要求8所述的超声波探伤扫描系统，其特征在于，所述数据处理单元为A/D转换器。

10.根据权利要求4所述的超声波探伤扫描系统，其特征在于，所述运动驱动器提供一控制接口用以连接控制手轮，并根据所述控制手轮输出的控制指令产生对应的运动控制信号；和/或

所述主控单元提供一无线操作接口，用以通过无线通讯接收操作者的所述操作。