CN110161129A - 超声激励热波成像系统及超声激励热波检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超声激励热波成像系统及超声激励热波检测装置，超声激励热波检测装置包括机架、调节机构、压力传感器、超声枪、限位轴及锁止件，检测时，将金属工件套设于限位轴上，金属工件能够相对于限位轴转动，移动限位轴的位置，以调节限位轴与超声枪的相对位置，待枪头与金属工件的表面接触时，锁止件锁止限位轴，防止限位轴继续移动。转动金属工件，以全方位检测金属工件是否存在裂纹等缺陷。由于主体和压力传感器设置于弹簧的另一端，压力传感器测得的压力即为超声枪所受的压力，通过压力传感器测得的压力大小来调整弹簧的压缩量来调整枪头与金属工件表面的压力，检测方便快速，使得超声枪工作在较佳的测量状态，实现灵活可控的目的。
Description
技术领域
本发明涉及金属缺陷检测技术领域，特别是涉及一种超声激励热波成像系统及超声激励热波检测装置。
背景技术
金属是一种现代工业界常用的材料之一，金属材质的铸件都比较坚硬。但是在金属的铸造、焊接、热处理、机械加工以及金属制品的使用过程中，温度、夹杂、应力、腐蚀、外力影响等原因，常常会对金属铸件造成局部的永久性的损伤进而使得出现一些问题，比如裂纹。因此对金属铸件的裂纹检测是非常重要的。
传统超声波激励热波检测装置的原理是通过探头将超声波耦合进入金属铸件，超声波在金属铸件中不停的反射传播，当遇到金属与裂纹的分界面处会全部或者部分反射，反射回来的超声波被探头接收，通过仪器内部的电路处理，在仪器屏上就会显示出不同的高度和波形。可以根据波形来判断裂纹的位置，深度以及形状。然而，传统的超声波激励热波检测装置满足不了现代工业界对于试件检测方便快速，灵活可控的要求。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种检测方便快速、灵活可控的超声激励热波成像系统及超声激励热波检测装置。
一种超声激励热波检测装置，包括：
机架；
调节机构，设置于所述机架上，所述调节机构包括杆体及弹簧，所述弹簧套设于所述杆体上，所述弹簧的一端固定，所述弹簧的另一端能够相对于所述弹簧的一端移动；
压力传感器，设置于所述弹簧的另一端；
超声枪，包括主体及设置于所述主体上的枪头，所述主体设置于所述弹簧的另一端；
限位轴，可移动地设置于所述机架上，所述限位轴能够远离或靠近所述枪头；及
锁止件，用于锁止所述限位轴。
在其中一个实施例中，还包括挡块及螺母块，所述杆体为螺纹杆，所述挡块固定，所述螺母块可转动地套设于所述螺纹杆上，所述螺母块与所述弹簧的另一端固定连接，所述主体及所述压力传感器固定于所述螺母块上。
在其中一个实施例中，还包括手轮，所述手轮设置于所述螺纹杆的一端，所述手轮用于带动所述螺纹杆转动。
在其中一个实施例中，还包括前支撑座及后支撑座，所述螺纹杆的一端设置于所述前支撑座上，所述螺纹杆的另一端设置于所述后支撑座上。
在其中一个实施例中，还包括导轨及滑块，所述导轨设置于所述机架上，所述滑块滑设于所述导轨上，所述限位轴固定于所述滑块上。
在其中一个实施例中，还包括第一滑动组件，所述第一滑动组件包括第一滑轨及第一滑动块，所述第一滑动块滑设于所述第一滑轨上，所述调节机构设置于所述第一滑动块上；
还包括第二滑动组件，所述第二滑动组件包括第二滑轨及第二滑动块，所述第二滑动块滑设于所述第二滑轨上，所述第二滑轨设置于所述机架上，所述第一滑轨与所述第二滑轨空间交叉设置。
在其中一个实施例中，还包括第一滑动组件，所述第一滑动组件包括第一滑轨及第一滑动块，所述第一滑动块滑设于所述第一滑轨上，所述调节机构设置于所述第一滑动块上，所述第一滑轨设置于所述机架上；或者
还包括第二滑动组件，所述第二滑动组件包括第二滑轨及第二滑动块，所述第二滑动块滑设于所述第二滑轨上，所述第二滑轨设置于所述机架上，所述调节机构设置于所述第二滑动块上。
在其中一个实施例中，所述机架包括架本体及工作平台，所述工作平台位于所述架本体的顶端，所述调节机构、所述限位轴及所述锁止件设置于所述工作平台上。
在其中一个实施例中，所述架本体底部设置有滚轮；和/或
所述架本体上还设置有显示屏，所述显示屏用于显示所述压力传感器的压力值。
一种超声激励热波成像系统，包括：
如上任一项所述的超声激励热波检测装置；
计算机，与所述超声枪电连接；及
红外热像仪，用于检测金属工件的温度。
上述超声激励热波成像系统及超声激励热波检测装置至少具有以下优点：
检测时，将金属工件套设于限位轴上，并且金属工件能够相对于限位轴转动，移动限位轴的位置，以调节限位轴与超声枪的相对位置，待枪头与金属工件的表面接触时，锁止件锁止限位轴，防止限位轴继续移动。转动金属工件，以全方位检测金属工件是否存在裂纹等缺陷。若金属工件为异形，在转动金属工件的过程中，枪头与金属工件的表面之间的压力不断变化，由于超声枪的主体设置于弹簧的另一端，压力传感器也设置于弹簧的另一端，因此压力传感器测得的压力即为超声枪所受的压力，可以通过压力传感器测得的压力大小来调整弹簧的压缩量，从而调整枪头与金属工件表面的压力，不仅检测方便快速，而且使得超声枪工作在较佳的测量状态，实现灵活可控的目的。
附图说明
图1为一实施方式中的超声激励热波成像系统的结构示意图；
图2为图1中的局部示意图；
图3为图2中的局部示意图；
图4为图2中的另一局部示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
请参阅图1，一实施方式中的超声激励热波成像系统10，能够检测金属工件20的缺陷。具体地，超声激励热波成像系统10包括超声激励热波检测装置100、计算机200及红外热像仪300。请一并参阅图2及图3，超声激励热波检测装置100包括机架110、调节机构120、压力传感器130、超声枪140、限位轴150及锁止件(图未示)。
机架110包括架本体111及工作平台112，工作平台112位于架本体111的顶端，调节机构120、限位轴150及锁止件设置于工作平台112上。具体地，架本体111包括底板113及两个侧板114，两个侧板114平行间隔相对设置，两个侧板114之间设置有可抽拉的置物板115。需要用到计算机200时，可将置物板115从侧板114之间拉出，将计算机200置于置物板115上；不需使用计算机200时，将置物板115推进两个侧板114之间，节省空间。
进一步地，架本体111底部设置有滚轮116。因此，可便于推动超声激励热波检测装置100移动，方便搬运。当然，在其他的实施方式中，架本体111底部还可以通过支脚支撑。架本体111上还设置有显示屏117，显示屏117用于显示压力传感器130的压力值。具体地，显示屏117设置于两个侧板114之间的一置物板115上。
调节机构120设置于机架110上。具体地，调节机构120设置于工作平台112上。调节机构120包括杆体121及弹簧122，弹簧122套设于杆体121上，弹簧122的一端固定，弹簧122的另一端能够相对于弹簧122的一端移动。压力传感器130设置于弹簧122的另一端，超声枪140包括主体141及设置于主体141上的枪头142，主体141设置于弹簧122的另一端。限位轴150可移动地设置于机架110上，限位轴150能够远离或靠近枪头142，锁止件用于锁止限位轴150。
检测时，将金属工件20套设于限位轴150上，并且金属工件20能够相对于限位轴150转动，移动限位轴150的位置，以调节限位轴150与超声枪140的相对位置，待枪头142与金属工件20的表面接触时，锁止件锁止限位轴150，防止限位轴150继续移动。转动金属工件20，以全方位检测金属工件20是否存在裂纹等缺陷。若金属工件20为异形，在转动金属工件20的过程中，枪头142与金属工件20的表面之间的压力不断变化，由于超声枪140的主体141设置于弹簧122的另一端，压力传感器130也设置于弹簧122的另一端，因此压力传感器130测得的压力即为超声枪140所受的压力，可以通过压力传感器130测得的压力大小来调整弹簧122的压缩量，从而调整枪头142与金属工件20表面的压力，不仅检测方便快速，而且使得超声枪140工作在较佳的测量状态，实现灵活可控的目的。
具体到本实施方式中，超声激励热波检测装置100还包括挡块150及螺母块160，杆体121为螺纹杆，挡块150固定，螺母块160可转动地套设于螺纹杆上，螺母块160与弹簧122的另一端固定连接，主体141及压力传感器130固定于螺母块160上。具体地，超声激励热波检测装置100还包括盒体170，挡块150固定在盒体170上。
进一步地，超声激励热波检测装置100还包括手轮180，手轮180设置于螺纹杆的一端，手轮180用于带动螺纹杆转动。超声激励热波检测装置100还包括前支撑座191及后支撑座192，螺纹杆的一端设置于前支撑座191上，螺纹杆的另一端设置于后支撑座192上。螺纹杆可相对于前支撑座191与后支撑座192转动。
进一步地，超声激励热波检测装置100还包括支撑板193，超声枪140的主体141设置于支撑板193上，支撑板193设置于弹簧122的另一端，随弹簧122的另一端移动而移动，进而提高整体稳定性。
通过压力传感器130来获取超声枪140的枪头142与金属工件20表面之间的压力，当压力过大时，可转动手轮180，使螺纹杆转动，进而使螺母块160沿远离金属工件20的方向移动，螺母块160带动超声枪140沿远离金属工件20的方向移动，枪头142与金属工件20表面之间的压力减小。当压力过小时，说明枪头142与金属工件20未直接接触或者接触不紧密，可往反方向转动手轮180，使螺纹杆反向转动，进而使螺母块160沿靠近金属工件20的方向移动，螺母块160带动超声枪140沿靠近金属工件20的方向移动，枪头142与金属工件20表面之间的压力增加至符合要求。
当然，在其他的实施方式中，杆体121还可以为非螺纹杆，弹簧122的一端通过挡块150固定，弹簧122的另一端与气缸的伸缩杆相连，通过气缸的伸缩来实现压缩与拉伸。
限位轴150主要用于放置金属工件20，金属工件20可以为规则工件，也可以为不规则的异形工件，通过金属工件20上的通孔套入限位轴150内，金属工件20可以相对于限位轴150转动，进而实现对金属工件20的大范围扫描，实现了全方位多角度监测，提高了对于缺陷裂纹特征的检测灵敏度。
请参阅图2及图4，超声激励热波检测装置100还包括导轨101及滑块102，导轨101设置于机架110上，滑块102滑设于导轨101上，限位轴150固定于滑块102上。具体地，超声激励热波检测装置100还包括安装板100a，限位轴150通过安装板100a固定于滑块102上。在检测之前，可以通过调整滑块102在导轨101上的位置，来调整金属工件20与枪头142的相对位置关系，当调整到合适位置后，锁止件锁止限位轴150，防止限位轴150随意移动而影响检测精度。
请参阅图2，超声激励热波检测装置100还包括第一滑动组件，第一滑动组件包括第一滑轨103及第一滑动块104，第一滑动块104滑设于第一滑轨103上，调节机构120设置于第一滑动块104上。超声激励热波检测装置100还包括第二滑动组件，第二滑动组件包括第二滑轨105及第二滑动块(图未示)，第二滑动块滑设于第二滑轨105上，第二滑轨105设置于机架110上，第一滑轨103与第二滑轨105空间交叉设置。因此，还可以移动超声枪140的位置，来调整枪头142与金属工件20的相对位置关系，保证超声枪140的枪头142与金属工件20垂直对准。
当然，在另一实施方式中，超声激励热波检测装置100包括第一滑动组件，第一滑动组件包括第一滑轨103及第一滑动块104，第一滑动块104滑设于第一滑轨103上，调节机构120设置于第一滑动块104上，第一滑轨103设置于机架110上。或者，超声激励热波检测装置100包括第二滑动组件，第二滑动组件包括第二滑轨105及第二滑动块，第二滑动块滑设于第二滑轨105上，第二滑轨105设置于机架110上，调节机构120设置于第二滑动块上。
请再次参阅图1及图2，计算机200与超声枪140电连接，计算机200用于控制驱动器，进而控制超声枪140是否发射超声波。红外热像仪300用于检测金属工件20的温度。
计算机200控制超声枪140，使超声枪140发射超声波，再根据与弹簧122相连接的压力传感器130反馈回来的信号，来转动手轮180，实现超声枪140位置的调整，使得超声枪140在金属工件20上所加载的压力满足测量条件。
首先由于超声枪140发射的超声波在金属工件20中不停的传播反射，在遇到金属工件20与空气的界面处几乎全部反射进入金属工件20中，由于裂纹的存在使得金属工件20缺陷处的温度相较于其他的部位要高，接着调整红外热像仪300的焦距以及角度使其精确对准超声激励部位，利用红外热像仪300实时监测金属工件20的温度。
通过使用压力传感器130反馈回来的信号来实现超声枪140枪头142处压力的实时监测，及时通过旋转手轮180使得弹簧122运转来调整超声枪140与金属工件20的距离，使得超声枪140工作在最佳的测量状态，实现了检测装置的可控性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种超声激励热波检测装置，其特征在于，包括：
机架；
调节机构，设置于所述机架上，所述调节机构包括杆体及弹簧，所述弹簧套设于所述杆体上，所述弹簧的一端固定，所述弹簧的另一端能够相对于所述弹簧的一端移动；
压力传感器，设置于所述弹簧的另一端；
超声枪，包括主体及设置于所述主体上的枪头，所述主体设置于所述弹簧的另一端；
限位轴，可移动地设置于所述机架上，所述限位轴能够远离或靠近所述枪头；及
锁止件，用于锁止所述限位轴。
2.根据权利要求1所述的超声激励热波检测装置，其特征在于，还包括挡块及螺母块，所述杆体为螺纹杆，所述挡块固定，所述螺母块可转动地套设于所述螺纹杆上，所述螺母块与所述弹簧的另一端固定连接，所述主体及所述压力传感器固定于所述螺母块上。
3.根据权利要求2所述的超声激励热波检测装置，其特征在于，还包括手轮，所述手轮设置于所述螺纹杆的一端，所述手轮用于带动所述螺纹杆转动。
4.根据权利要求2所述的超声激励热波检测装置，其特征在于，还包括前支撑座及后支撑座，所述螺纹杆的一端设置于所述前支撑座上，所述螺纹杆的另一端设置于所述后支撑座上。
5.根据权利要求1至4任一项所述的超声激励热波检测装置，其特征在于，还包括导轨及滑块，所述导轨设置于所述机架上，所述滑块滑设于所述导轨上，所述限位轴固定于所述滑块上。
6.根据权利要求1至4任一项所述的超声激励热波检测装置，其特征在于，还包括第一滑动组件，所述第一滑动组件包括第一滑轨及第一滑动块，所述第一滑动块滑设于所述第一滑轨上，所述调节机构设置于所述第一滑动块上；
还包括第二滑动组件，所述第二滑动组件包括第二滑轨及第二滑动块，所述第二滑动块滑设于所述第二滑轨上，所述第二滑轨设置于所述机架上，所述第一滑轨与所述第二滑轨空间交叉设置。
7.根据权利要求1至4任意所述的超声激励热波检测装置，其特征在于，还包括第一滑动组件，所述第一滑动组件包括第一滑轨及第一滑动块，所述第一滑动块滑设于所述第一滑轨上，所述调节机构设置于所述第一滑动块上，所述第一滑轨设置于所述机架上；或者
还包括第二滑动组件，所述第二滑动组件包括第二滑轨及第二滑动块，所述第二滑动块滑设于所述第二滑轨上，所述第二滑轨设置于所述机架上，所述调节机构设置于所述第二滑动块上。
8.根据权利要求1至4任一项所述的超声激励热波检测装置，其特征在于，所述机架包括架本体及工作平台，所述工作平台位于所述架本体的顶端，所述调节机构、所述限位轴及所述锁止件设置于所述工作平台上。
9.根据权利要求8所述的超声激励热波检测装置，其特征在于，所述架本体底部设置有滚轮；和/或
所述架本体上还设置有显示屏，所述显示屏用于显示所述压力传感器的压力值。
10.一种超声激励热波成像系统，其特征在于，包括：
如权利要求1至9任一项所述的超声激励热波检测装置；
计算机，与所述超声枪电连接；及
红外热像仪，用于检测金属工件的温度。
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