CN111983037A - 利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于TKY管的相控阵检测技术领域，公开了一种利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法，确定焊缝检测位置、通过模型获取其对应的位置参数，并对探头进行调整；在焊缝的截面上获取当前检测点上支管表面的曲率，并获得其法线与切线方向；以探头中心点为参考点，探头中心线为对象进行偏转；移动探头，利用压力传感器监测当前探头与工件表面的接触状况，与支管表面接触时，停止探头移动；通过控制相控阵探头的晶片激发编号控制楔块中扇扫声束的起始晶片，调整楔块中声束的传播路径。本发明解决了声束偏转问题，提高了信号质量，并且实现了变截面焊缝检测中，焊缝与截面的一一对应，为后续信号处理提供了便利。

Description

利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法
技术领域
本发明属于TKY管的相控阵检测技术领域，尤其涉及一种利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法。
背景技术
目前，超声检测时，探头与工件的耦合效果会对检测的精度产生很大的影响，传统平面工件的耦合会利用耦合剂排出探头与工件之间的空气层，提高检测的质量。而对于曲面工件的耦合，现有方法常常使用特殊设计的曲面楔块，通过底面与工件曲率一致的曲面探头进行检测，从而实现较好的检测效果。但对于TKY管节点焊缝，不同相位角的截面形状在不断的发生变化，同时，检测面的曲率也在不断变化，无法通过某一特定曲率的楔块进行检测，在一些曲率变化较大的位置，相对于普通平面探头，曲面探头所带来的耦合影响可能会更大。而选择使用平面探头，需要通过外加压力来实现探头与工件的紧密接触，但在压紧的过程中可能会发生位置的偏移，导致声束的偏移，进而影响检测的精度。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：平面探头检测曲面工件时发生的声束偏转，同时检测结果不准确，检测精度不高。
探头与工件表面无法完全耦合，探头底面与工件之间的空气层会对声束的传播产生影响，影响检测的精度。
对于变截面焊缝而言，需要获得与检测信号相对应的焊缝(截面)形状才能进行后续的信号处理。检测的需求是对信号进行定性和定位，从而进一步对缺陷信号进行定量。所以无法分析的信号只是无效信号。
解决以上问题为及缺陷的难度：一般检测曲面工件时，会针对于检测对象的曲率进行楔块的设计从而解决耦合问题，但对于一些变截面焊缝(如Y型管节点焊缝)，不同位置截面的曲率也在不断发生变化，使用固定曲率的探头也许能解决某些位置的耦合问题，但在曲率不断变化的过程中，在某些位置反而会起到负面效果，而在检测过程中不断更换不同曲率的楔块也使得检测过程过于复杂，且大大提高了检测成本。
使用平面探头进行TKY管的检测时，人工检测时，通过对信号的实时观察和探头的实时调整，可以保证检测信号与截面的对应关系，但对于一些特殊环境，比如水下，管内等，人工检测无法进行，需要进行自动检测，此时再通过外加压力的方法保证探头与工件的接触，可能会导致探头的偏移，影响信号的质量，同时也会影响信号与截面的对应关系。
变截面焊缝的焊缝形状在不断的发生变化，无法获得与检测信号相对应的截面，也就无法进行信号的后续处理，在手动检测中，一般采用实时检测，实时获取截面的方法，但在一些特殊环境或是自动检测中，无法实时获得与检测信号相对应的截面，那么如何实现检测信号与截面的一一对应，也是目前变截面焊缝检测中的一个难题。
解决以上问题及缺陷的意义为：通过对检测对象(TKY)管的数学三维建模，进行了截面相关参数的计算以及截面的绘制，针对于检测时探头的姿态进行了设计，即，探头与焊缝垂直，探头以中心点与管表面相切，而经过工艺设计，得到探头的位置参数，并设计一种特定的机械结构实现了对探头位姿的精确控制。
同时利用相控阵技术的特点，通过对激发晶片的调整，控制声束在探头楔块中的传播轨迹，使声束能以设计的探头与工件的切点入射，最大程度减小了探头与工件无法耦合对声束传播的影响。
探头的位姿参数，同时也是当前探头所检测截面的特征参数，即截面与探头的位姿是一一对应的，而探头位姿同时与检测信号一一对应，进而实现了检测信号与截面的一一对应。
利用压力传感器实时监控探头与工件的接触关系，同时在对某一截面的检测过程中，探头的姿态以设计参数被精确固定，探头与工件表面的接触点已知可控，解决了可能出现的声束偏转问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法。
本发明是这样实现的，一种利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法，所述利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法包括：
步骤一，确定焊缝检测位置；基于确定的检测位置，通过模型获取其对应的位置参数；基于获取的位置参数利用机械装置移动探头至相应位置，并对探头进行调整；
步骤二，在焊缝的截面上获取当前检测点上支管表面的曲率，并获得其法线与切线方向；以探头中心点为参考点，探头中心线为对象进行偏转，令探头中心线与支管在焊缝法平面方向上的切线平行；
步骤三，保持探头当前朝向与底面方向不变，竖直向下移动，利用压力传感器监测当前探头与工件表面的接触状况，与支管表面接触时，停止探头移动；
步骤四，通过控制相控阵探头的晶片激发编号控制楔块中扇扫声束的起始晶片，调整楔块中声束的传播路径，令相控阵扇形多角度声束的中心以相控阵探头的中心点出射，从工件与探头的切点入射。
进一步，步骤一中，所述确定焊缝检测位置包括：
通过相贯线的方程，计算得到焊缝在该位置对应的截面方向即与焊缝垂直的方向，并得到焊缝在该位置上的法平面；法平面与支管表面所交得到的曲线，即为该检测面所对应的一系列检测位置。
进一步，步骤一中，所述位置参数包括：周向方向上所处的相位角，支管轴线方向到焊缝的距离。
进一步，步骤一中，所述基于获取的位置参数利用机械装置移动探头至相应位置，并对探头进行调整包括：
通过机械装置将探头移动到获取的位置参数对应的位置，保持探头底面水平即探头底面始终与支管轴线的切面保持平行，与支管表面处于非接触状态；偏转使探头的中心轴线与焊缝的法平面重合同时保持探头底面水平。
进一步，步骤一中，所述机械装置包括：
具有四个自由度的控制探头夹具的扫查架；所述探头夹具通过平行于支管表面第一转轮与第三滑轨；所述第一转轮中心与探头中心重合，用于控制探头在360度方向上旋转；
所述第三滑轨与第二滑轨相连；所述第三滑轨垂直于所述第二滑轨；所述第三滑轨用于控制探头靠近或远离支管外壁；
所述第二滑轨，用于控制探头在支管轴线方向上到焊缝的距离；所述第二滑轨在与第一环形滑轨相连的支管周向上；
所述第一环形滑轨于支管外侧周向上，用于控制探头在支管周向上的移动。
进一步，所述探头夹具由探头长度方向、宽度方向上相互对称的四根机械轴以及一个用于调节探头底面方向的转轮组成；
所述四根机械轴的延长线交于探头的中心点，所述机械轴上设有用于固定探头的松紧调节旋钮；
所述探头宽度方向上的两根机械轴接于第二转轮的中心，用于固定；
所述长度方向上的两根机械轴接于第二转轮的边缘，随第二个转轮的转动而摆动，用于调节探头底面的方向。
本发明提供一种管节点焊缝的相控阵检测方法，包括：
(1)根据检测对象的尺寸进行三维数学建模，并选择焊缝任意一处作为检测目标，将焊根部位设为零度点，检测目标在周向上所处相位角为
Figure BDA0002648908660000041
(2)基于焊缝相贯线的参数方程，将检测对象所处相位角代入得到焊缝当前位置的切线方向，得到法平面方向，并根据其法线得到法平面方程；计算焊缝法平面与支管轴线的夹角α；
(3)法平面与TKY管模型相交得到焊缝检测目标处的二维截面，确定检测工艺以及探头到焊缝的距离d、探头到焊缝的距离d1、探头在周向上所处的相位角
Figure BDA0002648908660000051
(4)利用扫查机构进行探头的移动；在二维截面中，对支管被焊缝法平面所截得到的椭圆方程进行求导，并将探头到焊缝的距离d代入，得到在法平面方向上，探头所在位置的切线方向，并根据法线得到切平面方向，同时得到切平面与探头底面的夹角为β；
(5)利用第二转轮转动探头长度方向的两根机械轴，使其与切平面平行，利用第三滑轨控制探头向管壁靠近，利用与第三滑轨相连接的压力传感器判断探头是否与管壁相接触，在探头刚刚与管壁接触时停止移动；
(6)将声束的出射点作为为探头的底面中心点，计算得到楔块中声束的传播轨迹以及声束的起始点，并根据起始点进行相控阵晶片的激发，通过对激发晶片数量和编号的调整，令声束从计算得到的起始点位置所对应的的晶片处产生，进行当前位置的检测；
(7)更换检测位置，重复步骤(1)至步骤(6)直到完成整个TKY管的检测。
进一步，步骤(4)中，所述利用扫查机构进行探头的移动包括：
首先利用周向滑轨将探头移动至周向位置
Figure BDA0002648908660000052
处，并以焊缝为起始点，利用轴向滑轨将探头远离焊缝至d1处，并利用第一转轮将探头的中心轴线向检测目标处偏转α，探头底面方向不变，仍与当前相位角支管轴线方向平行。
本发明另一目的在于提供一种机械装置，将探头移动到获取的位置参数对应的位置，保持探头底面水平即探头底面始终与支管轴线的切面保持平行，与支管表面处于非接触状态；偏转使探头的中心轴线与焊缝的法平面重合同时保持探头底面水平；
所述机械装置包括：
具有四个自由度的控制探头夹具的扫查架；所述探头夹具通过平行于支管表面第一转轮与第三滑轨；所述第一转轮中心与探头中心重合，用于控制探头在360度方向上旋转；
所述第三滑轨与第二滑轨相连；所述第三滑轨垂直于所述第二滑轨；所述第三滑轨用于控制探头靠近或远离支管外壁；
所述第二滑轨，用于控制探头在支管轴线方向上到焊缝的距离；所述第二滑轨在与第一环形滑轨相连的支管周向上；
所述第一环形滑轨于支管外侧周向上，用于控制探头在支管周向上的移动。
本发明另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述方法。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明涉通过一种特殊夹具，对探头空间方位和朝向的调整，使探头与TKY管节点焊缝实现特定位置的相切接触，并通过调整相控阵激发晶片的编号，调节声束在楔块内的传播轨迹，使声束从楔块与工件切点处射入工件，改善相控阵探头与工件的耦合问题。
本发明以TKY管节点焊缝的数学三维模型为基础，对任意检测点，探头以特定位置与焊缝相切时的位置参数，中心轴线朝向，底面角度都进行了计算与量化，并对检测使用的机械结构进行了设计，利用机械辅助，实现了探头与TKY管表面可控，量化的点接触。同时利用斯涅耳定理，对声线从楔块到工件中的传播路径进行了计算，通过对相控阵探头激励晶片的调整，选择合适的声束起始晶片，使扇扫声束在探头与工件的接触点入射。利用以上方法，将探头与工件的切点，声束在楔块中的出射点均调整为探头的中心点，最大程度上降低了探头与TKY管节点焊缝耦合不完全的影响，提高了检测的精度。同时，通过对探头的空间方位的精准控制，解决了平面探头检测曲面工件时可能发生的声束偏转问题(曲面工件与平面刚性探头间空气层对声束传播的影响以及实际检测过程中因为探头与工件表面形状不匹配可能会发生的声束偏转问题)，提高了信号质量，并且实现了变截面焊缝检测中，焊缝与截面的一一对应，为后续信号处理提供了便利。
本发明对探头的夹具，扫查架进行了设计，增加了数个自由度，可以对探头的位姿做更加细微的调整，并对TKY管进行了数学建模以及在检测不同位置时法平面，切面的计算，对检测时探头与管的接触点实现了参数化，可控化。对相控阵探头的激发晶片进行设计，调节声束的起始点,使声束于工件与探头的切点入射，在探头与工件形状无法匹配的情况下，从另一个角度解决了耦合的问题，给变截面曲面工件的检测提供了新的思路。而固定探头的位姿进行检测，可以有效防止探头在压紧过程中可能发生的偏转，保证了检测信号与截面的一一对应，同时提高了信号质量以及信号定位的准确程度，提高了检测的可靠度。
对比的技术效果或者实验效果，包括：
本发明提出的利用机械辅助精确调整探头位姿进行检测的方法，利用不同截面对应不同探头位姿的特点，对截面进行了特征标记，而检测信号也与探头位姿一一对应，以探头位姿为中间量，实现了检测信号与焊缝截面的一一对应，与现有实时人工获取焊缝截面的方法相比，精确度，检测效率更高，而且可以运用到自动检测中。探头位姿控制与相控阵探头可调节起始晶片的特点相结合，实现了对声束入射点的精确控制，减少了探头与工件之间空气夹层对声束传播的影响。与现有设计曲面楔块的方法相比，减少了检测的成本，同时可以运用于变曲率复杂焊缝的检测，比如TKY管。
同时设计了一种可以精确调整探头位姿的机械装置，并附有压力传感器实时检测探头与工件的接触情况，与现有的TKY扫查机构相比，在周向，轴向，探头朝向三个自由度的基础上，新增了靠近和远离管壁，探头底面方向两个自由度，实现了探头姿态更精确的控制，符合专利方法中实现探头与工件以特定点相切的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法流程图。
图2至图4是本发明实施例提供的机械装置结构示意图；
图中：1、周向滑轮；2、第一滑轨；3、第二滑轨；4、探头夹具；5、第三滑轨；6、压力传感器；7、第一转轮；8、第二转轮；9、夹具机械轴；10、紧固旋钮；11、探头；12、探头底面；13、声束起始点；14、声束入射点。
图5是本发明实施例提供的相控阵探头调参示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法包括以下步骤：
S101，确定焊缝检测位置；基于确定的检测位置，通过模型获取其对应的位置参数；基于获取的位置参数利用机械装置移动探头至相应位置，并对探头进行调整；
S102，在焊缝的截面上获取当前检测点上支管表面的曲率，并获得其法线与切线方向；以探头中心点为参考点，探头中心线为对象进行偏转，令探头中心线与支管在焊缝法平面方向上的切线平行；
S103，保持探头当前朝向与底面方向不变，竖直向下移动，利用压力传感器监测当前探头与工件表面的接触状况，与支管表面接触时，停止探头移动；
S104，通过控制相控阵探头的晶片激发编号控制楔块中扇扫声束的起始晶片，调整楔块中声束的传播路径，令相控阵扇形多角度声束的中心以相控阵探头的中心点出射，从工件与探头的切点入射。
步骤S101中，本发明实施例提供的确定焊缝检测位置包括：
通过相贯线的方程，计算得到焊缝在该位置对应的截面方向即与焊缝垂直的方向，并得到焊缝在该位置上的法平面；法平面与支管表面所交得到的曲线，即为该检测面所对应的一系列检测位置。
步骤S101中，本发明实施例提供的位置参数包括：周向方向上所处的相位角，支管轴线方向到焊缝的距离。
步骤S101中，本发明实施例提供的基于获取的位置参数利用机械装置移动探头至相应位置，并对探头进行调整包括：
通过机械装置将探头移动到获取的位置参数对应的位置，保持探头底面水平即探头底面始终与支管轴线的切面保持平行，与支管表面处于非接触状态；偏转使探头的中心轴线与焊缝的法平面重合同时保持探头底面水平。
步骤S101中，本发明实施例提供的机械装置包括：
具有四个自由度的控制探头夹具的扫查架；所述探头夹具通过平行于支管表面第一转轮7与第三滑轨5；所述第一转轮7中心与探头中心重合，用于控制探头在360度方向上旋转；
所述第三滑轨5与第二滑轨3相连；所述第三滑轨5垂直于所述第二滑轨3；所述第三滑轨5用于控制探头靠近或远离支管外壁；
所述第二滑轨3，用于控制探头在支管轴线方向上到焊缝的距离；所述第二滑轨3在与第一环形滑轨2相连的支管周向上；
所述第一环形滑轨2于支管外侧周向上，通过滑轮1控制探头在支管周向上的移动。
所述压力传感器6位于探头上方通过第二转轮8与探头相连。
本发明实施例提供的探头夹具由探头长度方向、宽度方向上相互对称的四根机械轴9以及一个用于调节探头底面方向的转轮8组成；
所述四根机械轴9的延长线交于探头的中心点，所述机械轴9上设有用于固定探头的松紧调节旋钮10，用于夹紧固定探头11；
所述探头宽度方向上的两根机械轴9接于第二转轮8的中心，用于固定；
所述长度方向上的两根机械轴9接于第二转轮8的边缘，随第二转轮8的转动而摆动，用于调节探头底面12的方向。
本发明实施例提供的管节点焊缝的相控阵检测方法包括：
(1)根据检测对象的尺寸进行三维数学建模，并选择焊缝任意一处作为检测目标，将焊根部位设为零度点，检测目标在周向上所处相位角为
Figure BDA0002648908660000101
(2)基于焊缝相贯线的参数方程，将检测对象所处相位角代入得到焊缝当前位置的切线方向，得到法平面方向，并根据其法线得到法平面方程；计算焊缝法平面与支管轴线的夹角α；
(3)法平面与TKY管模型相交得到焊缝检测目标处的二维截面，确定检测工艺以及探头到焊缝的距离d、探头到焊缝的距离d1、探头在周向上所处的相位角
Figure BDA0002648908660000102
(4)利用扫查机构进行探头的移动；在二维截面中，对支管被焊缝法平面所截得到的椭圆方程进行求导，并将探头到焊缝的距离d代入，得到在法平面方向上，探头所在位置的切线方向，并根据法线得到切平面方向，同时得到切平面与探头底面的夹角为β；
(5)利用第二转轮转动探头长度方向的两根机械轴，使其与切平面平行，利用第三滑轨控制探头向管壁靠近，利用与第三滑轨相连接的压力传感器判断探头是否与管壁相接触，在探头刚刚与管壁接触时停止移动；
(6)将声束的出射点作为为探头的底面中心点，计算得到楔块中声束的传播轨迹以及声束的起始点，并根据起始点进行相控阵晶片的激发，通过对激发晶片数量和编号的调整，令声束从计算得到的起始点位置所对应的的晶片处产生，进行当前位置的检测；
(7)更换检测位置，重复步骤(1)至步骤(6)直到完成整个TKY管的检测。
步骤(4)中，本发明实施例提供的利用扫查机构进行探头的移动包括：
首先利用周向滑轨将探头移动至周向位置
Figure BDA0002648908660000111
处，并以焊缝为起始点，利用轴向滑轨将探头远离焊缝至d1处，并利用第一转轮将探头的中心轴线向检测目标处偏转α，探头底面方向不变，仍与当前相位角支管轴线方向平行。
下面结合具体实施例对本发明的技术效果作进一步描述。
实施例1：
根据检测对象的尺寸进行三维数学建模，并选择焊缝任意一处作为检测目标，将焊根部位设为零度点，检测目标在周向上所处相位角为
Figure BDA0002648908660000112
对焊缝相贯线的参数方程进行求导并将检测对象所处相位角代入得到焊缝当前位置的切线方向，进一步得到法平面方向，并根据其法线得到法平面方程。
根据立体几何中，平面与直线的夹角公式求出焊缝法平面与支管轴线的夹角α。
法平面与TKY管模型相交得到焊缝检测目标处的二维截面，进行检测工艺的设计并得到探头到焊缝的距离d，此距离为法平面方向上探头到焊缝的距离，进行投影得到支管轴线方向上，探头到焊缝的距离d1：d*cosα，同理得到与检测目标对应的，探头在周向上所处的相位角
Figure BDA0002648908660000113
利用扫查机构进行探头的移动，首先利用周向滑轨将探头移动至周向位置
Figure BDA0002648908660000114
处，并以焊缝为起始点，利用轴向滑轨将探头远离焊缝至d1处，并利用转轮一将探头的中心轴线向检测目标处偏转α，探头底面方向不变，仍与当前相位角支管轴线方向平行。
在二维截面中，对支管被焊缝法平面所截得到的椭圆方程进行求导，并将探头到焊缝的距离d代入，得到在法平面方向上，探头所在位置的切线方向，并根据法线得到切平面方向，此时切平面与探头底面的夹角为β。
利用转轮二转动探头长度方向的两根机械轴，使其与切平面平行，此时探头底面方向也与切平面保持平行，利用轴三控制探头向管壁靠近，利用与轴三相连接的压力传感器判断探头是否与管壁相接触，在探头刚刚与管壁接触时停止移动，此时探头与管壁以探头中心点相切。
工件的横波声速为v1，探头中的纵波声速为v2，根据斯涅耳定律，即sin(v1)/sin(v2)等于折射角与入射角的比，将声束的出射点设计为探头的底面中心点，以此计算得到楔块中声束的传播轨迹以及声束的起始点，并根据起始点进行相控阵晶片的激发，通过对激发晶片数量和编号的调整，使声束从计算得到的起始点位置所对应的的晶片处产生。
对于该目标检测位置，探头以中心点为接触点与TKY管实现了点接触，探头底面与管表面相切，扇扫声束以切点为中心入射到工件中，完成该位置的检测后，更换检测位置，重复上述步骤直到完成整个TKY管的检测。
下面结合具体应用中的实验数据对本发明作进一步描述。
表格：探头参数与截面相位角对应关系。
检测对象尺寸参数(mm)：支管外径与壁厚：80；20。
主管外径与壁厚：120；40。
主支管夹角：45度。
Figure BDA0002648908660000121
Figure BDA0002648908660000131
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法，其特征在于，所述利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法包括：
确定焊缝检测位置；基于确定的检测位置，通过模型获取其对应的位置参数；基于获取的位置参数利用机械装置移动探头至相应位置，并对探头进行调整；
在焊缝的截面上获取当前检测点上支管表面的曲率，并获得其法线与切线方向；以探头中心点为参考点，探头中心线为对象进行偏转，令探头中心线与支管在焊缝法平面方向上的切线平行；
保持探头当前朝向与底面方向不变，竖直向下移动，利用压力传感器监测当前探头与工件表面的接触状况，与支管表面接触时，停止探头移动；
通过控制相控阵探头的晶片激发编号控制楔块中扇扫声束的起始晶片，调整楔块中声束的传播路径，令相控阵扇形多角度声束的中心以相控阵探头的中心点出射，从工件与探头的切点入射。
2.如权利要求1所述利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法，其特征在于，所述确定焊缝检测位置包括：
通过相贯线的方程，计算得到焊缝在该位置对应的截面方向即与焊缝垂直的方向，并得到焊缝在该位置上的法平面；法平面与支管表面所交得到的曲线，即为该检测面所对应的一系列检测位置。
3.如权利要求1所述利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法，其特征在于，所述位置参数包括：周向方向上所处的相位角，支管轴线方向到焊缝的距离。
4.如权利要求1所述利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法，其特征在于，所述基于获取的位置参数利用机械装置移动探头至相应位置，并对探头进行调整包括：
通过机械装置将探头移动到获取的位置参数对应的位置，保持探头底面水平即探头底面始终与支管轴线的切面保持平行，与支管表面处于非接触状态；偏转使探头的中心轴线与焊缝的法平面重合同时保持探头底面水平。
5.如权利要求1所述利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法，其特征在于，所述机械装置包括：
具有四个自由度的控制探头夹具的扫查架；所述探头夹具通过平行于支管表面第一转轮与第三滑轨；所述第一转轮中心与探头中心重合，用于控制探头在360度方向上旋转；
所述第三滑轨与第二滑轨相连；所述第三滑轨垂直于所述第二滑轨；所述第三滑轨用于控制探头靠近或远离支管外壁；
所述第二滑轨，用于控制探头在支管轴线方向上到焊缝的距离；所述第二滑轨在与第一环形滑轨相连的支管周向上；
所述第一环形滑轨于支管外侧周向上，用于控制探头在支管周向上的移动。
6.如权利要求5所述利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法，其特征在于，所述探头夹具由探头长度方向、宽度方向上相互对称的四根机械轴以及一个用于调节探头底面方向的转轮组成；
所述四根机械轴的延长线交于探头的中心点，所述机械轴上设有用于固定探头的松紧调节旋钮；
所述探头宽度方向上的两根机械轴接于第二转轮的中心，用于固定；
所述长度方向上的两根机械轴接于第二转轮的边缘，随第二个转轮的转动而摆动，用于调节探头底面的方向。
7.如权利要求1所述利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法，其特征在于，相控阵探头的管节点焊缝的相控阵检测方法包括：
(1)根据检测对象的尺寸进行三维数学建模，并选择焊缝任意一处作为检测目标，将焊根部位设为零度点，检测目标在周向上所处相位角为
Figure FDA0002648908650000021
(2)基于焊缝相贯线的参数方程，将检测对象所处相位角代入得到焊缝当前位置的切线方向，得到法平面方向，并根据其法线得到法平面方程；计算焊缝法平面与支管轴线的夹角α；
(3)法平面与TKY管模型相交得到焊缝检测目标处的二维截面，确定检测工艺以及探头到焊缝的距离d、探头到焊缝的距离d1、探头在周向上所处的相位角
Figure FDA0002648908650000031
(4)利用扫查机构进行探头的移动；在二维截面中，对支管被焊缝法平面所截得到的椭圆方程进行求导，并将探头到焊缝的距离d代入，得到在法平面方向上，探头所在位置的切线方向，并根据法线得到切平面方向，同时得到切平面与探头底面的夹角为β；
(5)利用第二转轮转动探头长度方向的两根机械轴，使其与切平面平行，利用第三滑轨控制探头向管壁靠近，利用与第三滑轨相连接的压力传感器判断探头是否与管壁相接触，在探头刚刚与管壁接触时停止移动；
(6)将声束的出射点作为为探头的底面中心点，计算得到楔块中声束的传播轨迹以及声束的起始点，并根据起始点进行相控阵晶片的激发，通过对激发晶片数量和编号的调整，令声束从计算得到的起始点位置所对应的的晶片处产生，进行当前位置的检测；
(7)更换检测位置，重复步骤(1)至步骤(6)直到完成整个TKY管的检测。
8.如权利要求7所述利用机械辅助的管节点焊缝与相控阵探头耦合的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述利用扫查机构进行探头的移动包括：
首先利用周向滑轨将探头移动至周向位置
Figure FDA0002648908650000032
处，并以焊缝为起始点，利用轴向滑轨将探头远离焊缝至d1处，并利用第一转轮将探头的中心轴线向检测目标处偏转α，探头底面方向不变，仍与当前相位角支管轴线方向平行。
9.一种实施权利要求1～8任意一项所述方法的机械装置，其特征在于，所述机械装置将探头移动到获取的位置参数对应的位置，保持探头底面水平即探头底面始终与支管轴线的切面保持平行，与支管表面处于非接触状态；偏转使探头的中心轴线与焊缝的法平面重合同时保持探头底面水平；
所述机械装置包括：
具有四个自由度的控制探头夹具的扫查架；所述探头夹具通过平行于支管表面第一转轮与第三滑轨；所述第一转轮中心与探头中心重合，用于控制探头在360度方向上旋转；
所述第三滑轨与第二滑轨相连；所述第三滑轨垂直于所述第二滑轨；所述第三滑轨用于控制探头靠近或远离支管外壁；
所述第二滑轨，用于控制探头在支管轴线方向上到焊缝的距离；所述第二滑轨在与第一环形滑轨相连的支管周向上；
所述第一环形滑轨于支管外侧周向上，用于控制探头在支管周向上的移动。
10.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1～8任意一项所述方法。
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