CN109738528A - 一种超声波c扫描自动检测系统 - Google Patents

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一种超声波C扫描自动检测系统，包括第一基座、工业机器人、水槽、用于支撑水槽的第二基座、设于水槽底部内侧的转台以及用于驱动转台旋转的第一驱动机构，第二基座架设于第一基座上，所述水槽的底部开设有一通孔，通孔的外周设有凸缘，转台穿过通孔凸设于水槽的底部内侧；转台具有下套接部，下套接部的外壁套设有主轴，主轴向下延伸至水槽外部并由第一驱动机构驱动旋转，主轴外套设有安装部，安装部的上端向上延伸并高于凸缘，安装部的下端向下延伸与通孔形成环形的密闭空间，主轴的上端向上延伸并高于安装部的上端。本发明优点的第一基座和第二基座之间相互独立设置，即使水槽在长期储水导致底部发生微量变形时也不会影响转台的机械精度。

Description

一种超声波C扫描自动检测系统
技术领域
本发明涉及超声波扫描装置技术领域，特别涉及一种超声波C扫描自动检测系统。
背景技术
超声波C扫描自动检测技术的数字化、图像化及智能化检测方式可减少人为因素影响，能直观再现工件内部缺陷的大小、形状，实现缺陷的定性、定位、定量检测，提高检测结果的可靠性与稳定性。特别对于导弹战斗部构件、发动机壳体等具有复杂型面的回转体类壳体工件均涉及超声波C扫描自动检测技术的使用。
由于多自由度关节式工业机器人定位精度高，能够运动到固定空间里的任意位置和姿态，从而有效解决复杂型面回转体声束难以对正的问题，目前已用于该类工件的超声波C扫描自动检测。检测时，在计算机控制下多自由度工业机器人带动探头沿复杂型面壳体的母线匀速运动，水槽提供水浸耦合环境并保证工业机器人在水槽内部拥有足够的摆动空间，转台用于装夹工件并带动其旋转，超声波信号经过数据采集并实时成像，从而实现复杂型面工件的螺旋C扫描自动检测。
现有的水槽与转台的设计，会由于水槽长期储水而导致底部发生微量变形，从而影响转台的机械精度；此外，检测系统对转盘机械精度有较高的要求，如若转盘轴向跳动量和径向跳动量达不到要求，将导致工件装夹误差较大，工件高速旋转过程中表面回波左、右漂移严重，且难以实现工业机器人对工件的曲面跟踪以及超声波声束的自动对正；鉴于此，有必要提供一种新的超声波C扫描自动检测系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状提供一种高精度的超声波C扫描自动检测系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种超声波C扫描自动检测系统，包括第一基座、设于所述第一基座上的工业机器人、水槽、用于支撑水槽的第二基座、设于所述水槽底部内侧的转台以及用于驱动转台旋转的第一驱动机构，所述第二基座架设于第一基座上，所述水槽的底部开设有一通孔，所述通孔的外周设有凸缘，所述转台穿过所述通孔凸设于所述水槽的底部内侧；所述转台具有下套接部，所述下套接部的外壁套设有主轴，所述主轴向下延伸至水槽外部并由所述第一驱动机构驱动旋转，所述主轴外套设有安装部，所述安装部的上端向上延伸并高于所述凸缘，所述安装部的下端向下延伸与所述通孔形成环形的密闭空间，所述主轴的上端向上延伸并高于所述安装部的上端。本技术方案中，转台由第一基座固定，水槽由第二基座固定，第一基座和第二基座之间相互独立设置，主轴的上端向上延伸至水槽内部，转台驱动机构的下部分与水环境隔离，即使水槽在长期储水导致底部发生微量变形时也不会影响转台的机械精度。
作为优选，所述安装部外套设有密封盖，所述密封盖置于所述凸缘上并与所述凸缘适配。密封盖的设置进一步增强了系统的水密封性，并且可有效减少转台在高速旋转时产生的涡流及气泡。
进一步地，所述工业机器人包括设于所述第一基座上的座体以及6自由度机械手，所述座体与所述第一基座一体成型设置。第一基座与座体采用一体化设计可以使座体与转台之间具有良好可控的平行度，以提高安装精度、减小转台和6自由度机械手的装配难度。
进一步地，所述水槽顶部开口，所述座体设于所述水槽外侧，工作时，所述6自由度机械手持探测器自所述水槽顶部伸入水槽中。
作为优选，述水槽靠近所述工业机器人的一侧面的顶端向外向上延伸，形成一凸部，用以给所述工业机器人的机械手提供移动空间，避免6自由度机械手在检测工件底部时与水槽边界发生碰撞。
进一步地，所述转台上固设有夹持机构，所述下套接部的内壁套设有中心轴，所述夹持机构的控制轴插设于所述下套接部的内壁并与所述中心轴同步旋转，所述中心轴由第二驱动机构驱动旋转，从而控制所述夹持机构的卡爪收放。
作为优选，所述主轴和中心轴均由304不锈钢制成。
进一步地，所述超声波C扫描自动检测系统还包括电气控制系统，所述电气控制系统包括转台旋转控制器、夹持机构变频控制器、工业机器人控制器以及PCI总线运动控制卡，所述电气控制系统由PC上位机总控，所述PCI总线运动控制卡用以输出高速OC脉冲信号，以实现所述超声波C扫描自动检测系统基于所述转台位置的外部触发控制。通过PCI总线运动控制卡和PC上位机的全闭环控制，可实现转台旋转机构的运动控制，6自由度机械手则由以太网和PC上位机实现通讯，并通过配置转台原位传感器，保证转台旋转机构与6自由度机械手的同步协调运行，使得C扫描成像模型与机械系统零位对齐，此外，通过PCI总线运动控制卡能有效避免扫描过程中超声信号与工件空间位置的错位。
与现有技术相比，本发明的优点在于：能提供超声波检测所需的水浸环境，有效避免水槽底部发生微量变形时对转台机械精度的影响，且最大程度抑制转台与工件高速旋转过程中对水体的搅动，从而避免对超声回波信号产生影响；通过实验验证，转台的径向跳动量可减小至0.05mm，本发明的超声波C扫描自动检测系统具有较高的精度。
附图说明
图1为本发明优选实施例超声波C扫描自动检测系统的立体图；
图2为图1中去掉水槽的立体图；
图3为图1的正面剖视图；
图4为图3中的局部放大图；
图5为图1的分解示意图；
图6为本发明优选实施例电气控制系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
参阅图1至图5所示，本优选实施例提供一种超声波C扫描自动检测系统，包括第一基座1、设于所述第一基座1上的工业机器人(仅部分示出)、水槽2、用于支撑水槽2的第二基座21以及设于所述水槽2底部内侧的转台3。
本技术方案中，转台3由第一基座1固定，水槽由2第二基座21固定，第一基座1和第二基座21之间相互独立设置，第二基座21架设于第一基座1上，且第一基座1通过脚螺栓独立支撑于底面，第二基座21亦独立支撑于底面。
本优选实施例中，转台3由第一驱动机构4驱动旋转，水槽2的底部开设有通孔22，通孔22的外周设有凸缘23，转台3穿过述通孔22凸设于所述水槽2的底部内侧，转台3具有下套接部31，该下套接部31的外壁套设有主轴32，主轴32向下延伸至水槽2外部并由第一驱动机构4驱动旋转，主轴32外套设有安装部33，安装部33的上端向上延伸并高于凸缘23，安装部33的下端向下延伸与通孔22形成环形的密闭空间，主轴32的上端向上延伸并高于安装部33的上端。由于主轴32的上端向上延伸至水槽2内部，转台及第一驱动机构4的下部分与水环境隔离，即使水槽2在长期储水导致底部发生微量变形时也不会影响转台3的机械精度。作为优选，安装部33外套设有密封盖34，该密封盖34置于凸缘23上并与凸缘23适配。密封盖34的设置进一步增强了系统的水密封性，并且可有效减少转台3在高速旋转时产生的涡流及气泡。
上述工业机器人包括设于第一基座1上的座体5以及6自由度机械手，其中座体5与第一基座1一体成型设置，由于座体5和第一基座1统一加工，使得座体5和转台3的安装面具备良好的平行度，能提高其安装精度并减小转台3和6自由度机械手的装配难度。
进一步，水槽2顶部开口，座体5设于水槽2外侧，工作时，6自由度机械手持探测器自水槽2顶部伸入水槽2中，水槽中存储足量的耦合剂，通常为自来水，待检测工件浸入水面50mm以上，本实施例提供的超声C扫描自动检测系统能提供超声波检测所需的水浸环境。水槽2靠近工业机器人的一侧面的顶端向外向上延伸，形成一凸部24，用以给工业机器人的机械手提供移动空间，以满足工业机器人的扫查路径以及调整位姿时所需的安全空间，避免在检测工件底部位置时6自由度机械手与水槽2的边界发生碰撞。
转台3上固设有夹持机构，下套接部31的内壁套设有中心轴35，夹持机构的控制轴插设于下套接部31的内壁并与中心轴35同步旋转，中心轴35由第二驱动机构6驱动旋转，从而控制夹持机构的卡爪收放。
本优选实施例中，转台3以及主轴32、中心轴35以及均由304不锈钢制成，使得转台3水浸部分具有良好的抗腐蚀性能。
进一步地，参阅图6所示，为本发明优选实施例电气控制系统的结构示意图，该所述超声波C扫描自动检测系统还包括电气控制系统，所述电气控制系统包括转台旋转控制器、夹持机构变频控制器、工业机器人控制器以及PCI总线运动控制卡，所述电气控制系统由PC上位机总控，所述PCI总线运动控制卡用以输出高速OC脉冲信号，以实现所述超声波C扫描自动检测系统基于所述转台位置的外部触发控制。通过PCI总线运动控制卡和PC上位机的全闭环控制，可实现转台旋转机构的运动控制，6自由度机械手则由以太网和PC上位机实现通讯，并通过配置转台原位传感器，保证转台旋转机构与6自由度机械手的同步协调运行，使得C扫描成像模型与机械系统零位对齐，此外，通过PCI总线运动控制卡能有效避免扫描过程中超声信号与工件空间位置的错位。
与现有技术相比，本发明的优点在于：能提供超声波检测所需的水浸环境，有效避免水槽底部发生微量变形时对转台机械精度的影响，且最大程度抑制转台与工件高速旋转过程中对水体的搅动，从而避免对超声回波信号产生影响；通过实验验证，转台的径向跳动量可减小至0.05mm，本发明的超声波C扫描自动检测系统具有较高的精度。
需要说明的是，本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种超声波C扫描自动检测系统，包括第一基座(1)、设于所述第一基座(1)上的工业机器人、水槽(2)、用于支撑水槽(2)的第二基座(21)、设于所述水槽(2)底部内侧的转台(3)以及用于驱动转台(3)旋转的第一驱动机构(4)，其特征在于：
所述第二基座(21)架设于第一基座(1)上，所述水槽(2)的底部开设有一通孔(22)，所述通孔(22)的外周设有凸缘(23)，所述转台(3)穿过所述通孔(22)凸设于所述水槽(2)的底部内侧；
所述转台(3)具有下套接部(31)，所述下套接部(31)的外壁套设有主轴(32)，所述主轴(32)向下延伸至水槽(2)外部并由所述第一驱动机构(4)驱动旋转，所述主轴(32)外套设有安装部(33)，所述安装部(33)的上端向上延伸并高于所述凸缘(23)，所述安装部(33)的下端向下延伸与所述通孔(22)形成环形的密闭空间，所述主轴(32)的上端向上延伸并高于所述安装部(33)的上端。
2.根据权利要求1所述的超声波C扫描自动检测系统，其特征在于：所述安装部(33)外套设有密封盖(34)，所述密封盖(34)置于所述凸缘(23)上并与所述凸缘(23)适配。
3.根据权利要求1所述的超声波C扫描自动检测系统，其特征在于：所述工业机器人包括设于所述第一基座(1)上的座体(5)以及6自由度机械手，所述座体(5)与所述第一基座(1)一体成型设置。
4.根据权利要求3所述的超声波C扫描自动检测系统，其特征在于：所述水槽(2)顶部开口，所述座体(5)设于所述水槽(2)外侧，工作时，所述6自由度机械手持探测器自所述水槽(2)顶部伸入水槽(2)中。
5.根据权利要求4所述的超声波C扫描自动检测系统，其特征在于：所述水槽(2)靠近所述工业机器人的一侧面的顶端向外向上延伸，形成一凸部(24)，用以给所述工业机器人的机械手提供移动空间。
6.根据权利要求1所述的超声波C扫描自动检测系统，其特征在于：所述转台(3)上固设有夹持机构，所述下套接部(31)的内壁套设有中心轴(35)，所述夹持机构的控制轴插设于所述下套接部(31)的内壁并与所述中心轴(35)同步旋转，所述中心轴(35)由第二驱动机构(6)驱动旋转，从而控制所述夹持机构的卡爪收放。
7.根据权利要求1所述的超声波C扫描自动检测系统，其特征在于：所述主轴(32)和中心轴(35)均由304不锈钢制成。
8.根据权利要求1所述的超声波C扫描自动检测系统，其特征在于：所述超声波C扫描自动检测系统还包括电气控制系统，所述电气控制系统包括转台旋转控制器、夹持机构变频控制器、工业机器人控制器以及PCI总线运动控制卡，所述电气控制系统由PC上位机总控，所述PCI总线运动控制卡用以输出高速OC脉冲信号，以实现所述超声波C扫描自动检测系统基于所述转台位置的外部触发控制。
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