CN109738446B - 一种无损检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无损检测检技术领域，尤其是一种无损检测装置及其检测方法。本发明中的无损检测装置包括移动机构，该无损检测装置还包括由所述移动机构驱动的旋转测量机构，所述旋转测量机构包括有用于标示被测物的旋转中心的中心指向器，所述旋转测量机构还包括若干测量被测物外周面的传感器，若干所述传感器转动构成的圆周与被测物的旋转中心同心，所述中心指向器为设置在旋转测量机构的旋转中心处的红外发射装置；或者，所述中心指向器为由设置在旋转测量机构的旋转中心处的若干筒节沿径向依次套接而成。本发明通过移动机构等的配合使用，进行精确的检测，获取缺陷回波的信号比现有技术更加准确地重构出缺陷的形状。

Description

一种无损检测装置及其检测方法

技术领域

本发明属于无损检测检技术领域，尤其涉及一种无损检测装置及其检测方法。

背景技术

在无损检测中，对柱状杆结构中缺陷的几何特征进行正确的评估是十分重要的。原有的检测方法多为人工手持式检测，这样不但会造成检测工作量大、检测结果误差大，而且在检测过程中不能实现对被测试件进行等距检测，无法准确地重构出缺陷形状，从而严重降低了对被检测试件的检测结果的分析准确度，无法满足对检测试件检测分析的需求。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，为此，本发明的目的之一是提供一种无损检测装置。本无损检测装置可实现对柱状杆结构中的几何特征缺陷进行正确评估，准确地重构出缺陷形状的检测装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种无损检测装置，该无损检测装置包括移动机构，该无损检测装置还包括由所述移动机构驱动的旋转测量机构，所述旋转测量机构包括有用于标示被测物的旋转中心的中心指向器，所述旋转测量机构还包括若干测量被测物外周面的传感器；若干所述传感器转动构成的圆周与被测物的旋转中心同心。

优选的，所述中心指向器为设置在旋转测量机构的旋转中心处的红外发射装置；或者，所述中心指向器为由设置在旋转测量机构的旋转中心处的若干筒节沿径向依次套接而成，相邻的筒节之间构成滑动配合，处于中心的筒节的端部构成指示端。

优选的，所述中心指向器包括彼此配合的红外发射装置和红外接收装置，所述红外发射装置设置于被测物的旋转中心处，所述红外接收装置设置在所述旋转测量机构的旋转中心处；所述红外接收装置的输出端分别与移动机构和旋转测量机构的输入端相连接。

优选的，所述移动机构包括彼此连接的X轴水平移动单元和Y轴水平移动单元，所述X轴水平移动单元和Y轴水平移动单元用于共同配合将Z轴上下移动单元移动到待测物体所在处；所述Z轴上下移动单元用于驱动旋转测量机构沿高度方向接近被测物。

优选的，所述旋转测量机构包括水平旋转驱动电机、水平旋转轴和水平旋转框架，所述水平旋转驱动电机和水平旋转轴均固设在所述Z轴上下移动单元上，所述水平旋转框架与所述水平旋转轴固定连接，且所述水平旋转框架和水平旋转轴的旋转中心相重合；所述中心指向器与所述水平旋转轴同轴设置；若干所述传感器转动构成的圆周与所述水平旋转框架的旋转中心同心。

优选的，所述水平旋转框架上设置有用于夹持所述传感器的夹持装。

优选的，该无损检测装置还包括将所述夹持装置固定在所述水平旋转框架上的锁紧机构，所述夹持装置上设置有辅助夹紧部件，所述夹持装置还包括与所述辅助夹紧部件相配合以夹持不同尺寸的所述传感器的固定件，该无损检测装置还包括用于驱动所述夹持装置的竖直旋转驱动电机。

优选的，所述夹持装置上设置有显示所述传感器倾斜角度的数显倾角器。

本发明的目的之二是提供一种前述无损检测装置的检测方法，其包括如下步骤：

1)将被测物完全浸没放置在装有液体介质的槽中；

2)将红外发射装置设置在被测物的旋转中心处，将红外接收装置设置在旋转测量机构的旋转中心处，启动红外发射装置和红外接收装置，所述红外发射装置和红外接收装置构成所述中心指向器；

3)通过移动机构使旋转测量机构移动到被测物上方，直至红外接收装置接收到红外发射装置发出的红外信号，此时旋转测量机构的旋转中心与被测物的旋转中心重合；

4)调整传感器的水平角度，当传感器调节至合适的测量角度后，将传感器的位置固定；若干所述传感器转动构成的圆周与被测物的旋转中心同心；

5)启动旋转测量机构，使承载传感器的旋转测量机构沿被测物的旋转中心方向上下移动，并同时对被测物的外侧面做水平三百六十度的旋转检测。

优选的，所述液体介质为水。

本发明的优点在于：

(1)本发明将被测物完全浸没放置在装有液体介质的槽中，将红外发射装置设置在被测物的旋转中心处，将红外接收装置设置在旋转测量机构的旋转中心处，启动红外发射装置和红外接收装置，红外发射装置和红外接收装置构成中心指向器，通过移动机构使旋转测量机构移动到被测物上方，直至红外接收装置接收到红外发射装置发出的红外信号，此时旋转测量机构的旋转中心与被测物的旋转中心重合；调整传感器的水平角度，当传感器调节至合适的测量角度后，将传感器的位置固定；若干所述传感器转动构成的圆周与被测物的旋转中心同心，启动旋转测量机构，使承载传感器的旋转测量机构沿被测物的旋转中心方向上下移动，从而对被测物的外侧面做水平三百六十度的旋转的检测，获取缺陷回波的信号比现有技术更加准确地重构出缺陷的形状；该无损检测装置突出的优点在于全自动、旋转声场、精准获取信号使检测结果更加准确。

(2)本发明通过将中心指向器设置为红外发射装置，或者是设置为由若干筒节沿径向依次套接而成，相邻的筒节之间构成滑动配合，处于中心的筒节的端部构成指示端的两种形态，均可达到精准指向被测物旋转中心处的目的。

(3)本发明通过移动机构的使用，控制X轴水平移动单元，即控制旋转测量机构前进与后退。控制Y轴水平移动单元，即控制旋转测量机构的向左与向右。控制Z轴上下移动单元，即控制旋转测量机构的上下。以此来控制框架在三维空间的移动使其旋转轴位于被测物体正上方。

(4)本发明通过旋转测量机构的使用，控制旋转测量机构精准旋转，实现每旋转9°暂停一次，控制传感器在水平平面上的360°旋转。

(5)本发明中的夹持装置通过锁紧机构、辅助夹紧部件、固定件和竖直旋转驱动电机的配合使用，使传感器可实现竖直平面方向上下移动并做360度水平转动，夹持装置可方便地连接固定不同尺寸的传感器，配合移动机构可实现传感器在三维空间上以任意角度来检测被测物体。

(6)本发明通过数显倾角器实时显示旋转度数，以保证每个传感器倾角相同，使若干传感器转动构成的圆周与水平旋转框架的旋转中心同心，以便精准检测。

(7)本发明通过无损检测装置的使用方法可对柱状杆结构中的几何特征缺陷进行正确评估，准确地重构出缺陷形状的检测方法。

(8)本发明槽中的液体介质优选使用水，可使得介质容易获取，成本更低，且介质水在检测使用后容易清理。

附图说明

图1a、图1b分别为该无损检测装置位于被测物不同位置的状态图。

图2a为图1a的俯视图。

图2b为图1b的俯视图。

图3为设置为若干筒节的中心指向器未使用状态下示意图。

图4为设置为若干筒节的中心指向器使用状态下示意图。

图5为图3中A处结构放大图，同时也是夹持装置示意图。

图6为图5的侧视图，同时也是夹持装置侧视图。

图中标注符号的含义如下：

10-移动机构 11-X轴水平移动单元 12-Y轴水平移动单元

13-Z轴上下移动单元 20-旋转测量机构 21-中心指向器

22-传感器 23-水平旋转驱动电机 24-水平旋转轴

25-水平旋转框架 251-夹持装置 252-数显倾角器

253-锁紧机构 254-辅助夹紧部件 255-固定件

256-竖直旋转驱动电机

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

实施例1一种无损检测装置

如图1a-6所示，一种无损检测装置，该无损检测装置包括移动机构10，该无损检测装置还包括由移动机构10驱动的旋转测量机构20，旋转测量机构20包括有用于标示被测物的旋转中心的中心指向器21，旋转测量机构20还包括若干测量被测物外周面的传感器22；若干所述传感器22转动构成的圆周与被测物的旋转中心同心。

中心指向器21为设置在旋转测量机构20的旋转中心处的红外发射装置，中心指向器21包括彼此配合的红外发射装置和红外接收装置，红外发射装置设置于被测物的旋转中心处，红外接收装置设置在旋转测量机构20的旋转中心处；红外接收装置的输出端分别与移动机构10和旋转测量机构20的输入端相连接；或者，如图3所示，中心指向器21为由设置在旋转测量机构20的旋转中心处的若干筒节沿径向依次套接而成，相邻的筒节之间构成滑动配合，处于中心的筒节的端部构成指示端，用于指向被测物的旋转中心。

本实施例中的移动机构10为如附图1a-2b中的四轴联动机构，移动机构10包括彼此连接的X轴水平移动单元11和Y轴水平移动单元12，X轴水平移动单元11和Y轴水平移动单元12用于共同配合将Z轴上下移动单元13移动到待测物体所在处；Z轴上下移动单元13用于驱动旋转测量机构20沿高度方向接近被测物。

旋转测量机构20包括水平旋转驱动电机23、水平旋转轴24和水平旋转框架25，水平旋转框架25设置为倒置的U型，或者X型或者其它形态，水平旋转驱动电机23和水平旋转轴24均固设在Z轴上下移动单元13上，水平旋转框架25与水平旋转轴24固定连接，且水平旋转框架25和水平旋转轴24的旋转中心相重合；中心指向器21与水平旋转轴24同轴设置；若干传感器22转动构成的圆周与水平旋转框架25的旋转中心同心，本实施例中传感器22的数量设置为两个。

水平旋转框架25上设置有如图5-图6所示的用于夹持传感器22的夹持装置251。该无损检测装置还包括将所述夹持装置251固定在所述水平旋转框架25上的锁紧机构253。

本实施例中，锁紧机构253包括旋转螺母和旋转螺栓，旋转螺栓固定在夹持装置251的一侧，旋转螺栓背离夹持装置251的一端贯穿水平旋转框架25并与竖直旋转驱动电机256的输出端固定连接用于改变传感器22的水平角，旋转螺母螺纹连接在旋转螺栓上用于固定夹持装置251与水平旋转框架25之间的位置，当顺时针转动旋转螺母使夹持装置251向水平旋转框架25靠近即可使夹持装置251和水平旋转框架25之间固定锁紧，夹持装置251上设置有辅助夹紧部件254。

本实施例中辅助夹紧部件254设置为块状，其上用于夹紧传感器22的表面设置为与传感器22表面相适配的弧面，便于将传感器22稳固夹紧，所述夹持装置251还包括与所述辅助夹紧部件254相配合以夹持不同尺寸的所述传感器22的固定件255，本实施例中，固定件255设置为贯穿夹持装置251顶部的第二螺杆，通过旋转第二螺栓调整第二螺栓施力端与辅助夹紧部件254的距离，该无损检测装置还包括用于驱动所述夹持装置251的竖直旋转驱动电机256，本实施例中，竖直旋转驱动电机256的输出端与锁紧机构253中的旋转螺栓背离夹持装置251的一端固定连接，竖直旋转驱动电机256的输出端与旋转螺栓的旋转中心位于同一轴线上。

夹持装置251上设置有显示传感器22倾斜角度的数显倾角器252，用于实时显示传感器22倾斜的角度。

本实施例中，传感器为水进式传感器，选用的型号为：V312-SU(10M/HZ)0.25英寸探头，或者是V312-SU-F(10M/HZ，0.25英寸探头-F2英寸聚焦)，当然也可以有其他(更多)的选择；与传感器相连的设备是Olympus公司生产的Omniscan MX2相控阵探伤仪，用于准确地重构出缺陷形状的检测装置。

实施例2一种无损检测方法

一种无损检测方法，包括如下步骤：

1)将被测物完全浸没放置在装有液体介质的槽中，本实施例将被测物放置在装有水的槽中；

2)将红外发射装置设置在被测物的旋转中心处，将红外接收装置设置在旋转测量机构20的旋转中心处，启动红外发射装置和红外接收装置；

3)通过控制系统使旋转测量机构20移动到被测物上方，直至红外接收装置接收到红外发射装置发出的红外信号，此时旋转测量机构20的旋转中心与被测物的旋转中心重合；

4)调整传感器22的水平角度，当传感器22调节至合适的测量角度后，将传感器22的位置固定；

5)启动旋转测量机构20，使承载传感器22的旋转测量机构20沿被测物的旋转中心方向上下移动并同时对被测物的外侧面做水平三百六十度的旋转检测。

具体的，下面结合实施例中的附图对该装置的工作过程进行详细描述。

当工作人员需要对柱状杆结构中缺陷的几何特征进行正确的评估时，将待测物完全浸没放置在装有水的槽中；第一步，根据待测物体的大小，通过夹持装置251上的固定件255和辅助夹紧部件254的配合来夹持传感器22；第二步，通过控制系统将设置在移动机构10上的中心指向器21通过移动X轴水平移动单元11和Y轴水平移动单元12来对准被测物的旋转中心；第三步，启动竖直旋转驱动电机256使传感器22通过数显倾角器252的配合转动到合适位置，通过锁紧机构253固定住传感器22的转动位置；最后通过使旋转测量机构20水平旋转并同时配合Z轴上下移动单元13上下移动，对被测物进行精准检测获取缺陷回波的信号以准确地重构出缺陷的形状实现无损检测的目的。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无损检测装置，该无损检测装置包括移动机构(10)，其特征在于：该无损检测装置还包括由所述移动机构(10)驱动的旋转测量机构(20)，所述旋转测量机构(20)包括有用于标示被测物的旋转中心的中心指向器(21)，所述旋转测量机构(20)还包括若干测量被测物外周面的传感器(22)；若干所述传感器(22)转动构成的圆周与被测物的旋转中心同心；

所述移动机构(10)包括彼此连接的X轴水平移动单元(11)和Y轴水平移动单元(12)，所述X轴水平移动单元(11)和Y轴水平移动单元(12)用于共同配合将Z轴上下移动单元(13)移动到待测物体所在处；所述Z轴上下移动单元(13)用于驱动旋转测量机构(20)沿高度方向接近被测物；

所述旋转测量机构(20)包括水平旋转驱动电机(23)、水平旋转轴(24)和水平旋转框架(25)，所述水平旋转驱动电机(23)和水平旋转轴(24)均固设在所述Z轴上下移动单元(13)上，所述水平旋转框架(25)与所述水平旋转轴(24)固定连接，且所述水平旋转框架(25)和水平旋转轴(24)的旋转中心相重合；所述中心指向器(21)与所述水平旋转轴(24)同轴设置；若干所述传感器(22)转动构成的圆周与所述水平旋转框架(25)的旋转中心同心；

所述水平旋转框架(25)上设置有用于夹持所述传感器(22)的夹持装置(251)；

该无损检测装置还包括将所述夹持装置(251)固定在所述水平旋转框架(25)上的锁紧机构(253)，所述夹持装置(251)上设置有辅助夹紧部件(254)，所述夹持装置(251)还包括与所述辅助夹紧部件(254)相配合以夹持不同尺寸的所述传感器(22)的固定件(255)，该无损检测装置还包括用于驱动所述夹持装置(251)的竖直旋转驱动电机(256)。

2.根据权利要求1所述的一种无损检测装置，其特征在于：所述中心指向器(21)为设置在旋转测量机构(20)的旋转中心处的红外发射装置；或者，所述中心指向器(21)为由设置在旋转测量机构(20)的旋转中心处的若干筒节沿径向依次套接而成，相邻的筒节之间构成滑动配合，处于中心的筒节的端部构成指示端。

3.根据权利要求1所述的一种无损检测装置，其特征在于：所述中心指向器(21)包括彼此配合的红外发射装置和红外接收装置，所述红外发射装置设置于被测物的旋转中心处，所述红外接收装置设置在所述旋转测量机构(20)的旋转中心处；所述红外接收装置的输出端分别与移动机构(10)和旋转测量机构(20)的输入端相连接。

4.根据权利要求1所述的一种无损检测装置，其特征在于：所述夹持装置(251)上设置有显示所述传感器(22)倾斜角度的数显倾角器(252)。

5.一种使用权利要求1所述的无损检测装置的检测方法，其特征在于：

1)将被测物完全浸没放置在装有液体介质的槽中；

2)将红外发射装置设置在被测物的旋转中心处，将红外接收装置设置在旋转测量机构(20)的旋转中心处，启动红外发射装置和红外接收装置，所述红外发射装置和红外接收装置构成所述中心指向器(21)；

3)通过移动机构(10)使旋转测量机构(20)移动到被测物上方，直至红外接收装置接收到红外发射装置发出的红外信号，此时旋转测量机构(20)的旋转中心与被测物的旋转中心重合；

4)调整传感器(22)的水平角度，当传感器(22)调节至合适的测量角度后，将传感器(22)的位置固定；若干所述传感器(22)转动构成的圆周与被测物的旋转中心同心；

5)启动旋转测量机构(20)，使承载传感器(22)的旋转测量机构(20)沿被测物的旋转中心方向上下移动，并同时对被测物的外侧面做水平三百六十度的旋转检测。

6.根据权利要求5所述的一种无损检测装置的检测方法，其特征在于：所述液体介质为水。

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