CN112611808A - 一种便携式机翼超声波无损探伤扫查设备及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式机翼超声波无损探伤扫查设备及安装方法。包括扫查固定架、末端执行器、超声波探伤仪、控制平板、移动电源、步进电机，两个超声波末端执行器通过螺栓连接固定安装在扫查固定架上，扫查固定架上部和下部各安装有一个末端执行器，超声波探伤仪与末端执行器上的超声探头通过探头线连接，控制平台与步进电机通过控制线连接。步进电机通过电机连接件和电机固定连接件安装在扫查固定架上，移动电源用于供电，解决对较为大型的检测物体进行多方位、多检测类型、多个要点的检测难题，通过可拆解工装架便于已安装至飞机上的机翼进行全自动化检测。

Description

一种便携式机翼超声波无损探伤扫查设备及安装方法

技术领域

本发明涉及机翼探伤扫查装置技术领域，具体涉及一种便携式机翼超声波无损探伤扫查设备。

背景技术

随着复合材料在航空结构件上的应用比例的不断提高，为保障飞行安全，监控复合材料结构的内部质量受到越来越广泛的关注。因此，航空复合材料无损检测技术也越来越多地应用于航空复合材料结构成型、装配、试验、维护和使用的全过程中。无损检测即采用非破坏性手段，利用声、光、电、热、磁和射线等技术探测材料、构件内部的空隙、杂志、裂纹、分层等影响其使用的缺陷及位置。目前机翼探伤是通过吊装将待检测机翼吊装到工装运载车上通过其上的固定装置将机翼固定，只能在机翼安装至飞机前检测，在场外飞机机翼拆卸吊装不现实，现有技术的缺点在于：检测困难以及检测效率低下，现有技术需要将x光机与接收板固定在某一位置，待检测完成后再将x光机与接收板移动到下一点再进行检测，周而复始，需要耗费大量的时间，需要多次改变x光机及接收板的位置，并且需要将x光机调到与工件表面垂直，操作比较困难，检测效率低下。

此外还有部分设备通过吊装将待检测机翼吊装到工装运载车上，通过其上的固定装置将机翼固定，然后工装运载车沿运载车道驶入双五轴联动检测设备中，五轴联动指的是x、y、z三个轴向直线运动以及c轴电机和b轴电机的两个回转运动，双五轴联动检测设备包含了两组堆成的移动检测机构，一个移动检测机构带动射线机依据工件表面进行x光扫描，另外一个移动检测机构带动成像板根据x光机的位置进行镜像跟随，其优势在于能对整个工件的扫描与成像通过系统中自动规划路径进行连续扫描检测，能够实现多轴向运动控制，实现对机翼的自动化检测，省时省力，检测效率高；检测过程简单易行，一次检测即完成整个机翼的检测，完成后只需吊装另外一个工件即可进行下一个工件的检测。其缺陷在于测量的机翼都是还未安装至飞机的机翼，只能在机翼安装至飞机前检测，如果已安装至机身，则无法用此方法测量，存在严重缺陷。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明的目的是克服现有技术的不足，本发明提供了一种便携式机翼超声波无损探伤扫查设备，解决对较为大型的检测物体(例如机翼)进行多方位、多检测类型、多个要点的检测。

(二)技术方案

本发明的技术方案：一种便携式机翼超声波无损探伤扫查设备，包括扫查固定架、末端执行器、超声波探伤仪、控制平板、移动电源、步进电机，两个超声波末端执行器通过螺栓连接固定安装在扫查固定架上，扫查固定架上部和下部各安装有一个末端执行器，超声波探伤仪与末端执行器上的超声探头通过探头线连接，控制平台与步进电机通过控制线连接。步进电机通过电机连接件和电机固定连接件安装在扫查固定架上，移动电源用于供电。

所述扫查固定架包括短夹持连杆、上Y向导轨连杆、下Y向导轨连杆、X向斜导轨连杆、长夹持连杆和X向短导轨连杆，其中所述短夹持连杆和长夹持连杆的一端均固定设置有第一夹持固定件，所述短夹持连杆和长夹持连杆的另一端均固定设置有第二夹持固定件，所述X向斜导轨连杆和X向短导轨连杆的一端均固定设置有第一插销耳接，所述X向斜导轨连杆和X向短导轨连杆的另一端均固定设置有第二插销耳接，所述短夹持连杆与X向短导轨连杆通过第二夹持固定件和第一插销耳接连接，所述X向短导轨连杆与长夹持连杆通过第一夹持固定件和第二插销耳接连接，所述长夹持连杆与X向斜导轨连杆通过第二夹持固定件和第一插销耳接连接，所述X向斜导轨连杆与短夹持连杆通过第一夹持固定件和第二插销耳接连接；所述X向斜导轨连杆和X向短导轨连杆的上部设置有上Y向导轨连杆，所述X向斜导轨连杆和X向短导轨连杆的下部设置有下Y向导轨连杆。

所述长夹持连杆包括第一夹持固定件、调节块、尼龙块、第一型材和第二夹持固定件；所述第一型材的端部分别与第一夹持固定件和第二夹持固定件固定连接，所述第一夹持固定件和第二夹持固定件的结构相同，第一夹持固定件和第二夹持固定件的一端均为夹持部，夹持部开口呈钳状，夹持部上下钳中部中空，两端对称排列用于紧固的螺纹孔，所述调节块与尼龙块通过螺钉固定连接，所述调节块与夹持部通过螺钉连接，通过旋紧或旋松螺钉来调节调节块使得尼龙块移动贴紧或脱离机翼表面，从而实现夹紧或松开机翼，尼龙块可以防止压伤机翼蒙皮。

所述短夹持连杆包括第一夹持固定件、第二夹持固定件、第一齿轮变速箱、传动轴、第二型材、第二齿轮变速箱和电机连接件；所述第二型材的下端部分别与第一夹持固定件和第二夹持固定件固定连接，所述第二型材的两个上端部分别固定连接有第一齿轮变速箱和第二齿轮变速箱，所述第一齿轮变速箱与第二齿轮变速箱的结构相同，第一齿轮变速箱和第二齿轮变速箱通过传动轴连接，所述第二齿轮变速箱一端连接有电机连接件，所述电机连接件与X向步进电机固定连接，用于提供X向传动驱动力。

所述X向短导轨连杆包括第一插销耳接、第二插销耳接、第三齿轮变速箱、第一滚珠丝杆、Y轴驱动箱、电机固定连接件、第一连接件、第一连杆、第一丝杆轴承固定座和第一限位块；所述第一连杆两端部固定设置有第一限位块，所述第一连杆由导轨和型材组成，所述第一连杆两端部侧面分别固定设置有第一插销耳接和第二插销耳接，用于X向短导轨连杆分别与短夹持连杆和长夹持连杆连接，所述第一连杆两端上部分别固定设置有第三齿轮变速箱和第一丝杆轴承固定座，所述第三齿轮变速箱和第一丝杆轴承固定座通过第一滚珠丝杆连接，所述第一滚珠丝杆上滑块与第一连接件固定连接，用于第一滚珠丝杆转动时带动第一连接件移动，所述第一连接件与Y轴驱动箱和电机固定连接件依次固定连接，所述电机固定连接件与Y向步进电机固定连接，用于提供Y向传动驱动力，所述第三齿轮变速箱与短夹持连杆的第二齿轮变速箱组合连接构成X向短导轨的齿轮变速器。

进一步地，靠近电机连接件一端的为第三齿轮变速箱，远离电机连接件一端的为第一丝杆轴承固定座。

进一步地，所述第一连杆上部还设置有第一刻度尺，用于查看第一连接件的位置。

所述X向斜导轨连杆包括第二丝杆轴承固定座、第一插销耳接、第二连杆、第二连接件、第四齿轮变速箱、第二插销耳接、第二限位块和第二滚珠丝杆；第二连杆两端部固定设置有第二限位块，所述第二连杆由导轨和型材组成，所述第二连杆两端部侧面分别固定设置有第一插销耳接和第二插销耳接，用于X向斜导轨连杆分别与短夹持连杆和长夹持连杆连接，所述第二连杆两端上部分别固定设置有第四齿轮变速箱和第二丝杆轴承固定座，所述第四齿轮变速箱和第二丝杆轴承固定座通过第二滚珠丝杆连接，所述第二滚珠丝杆上滑块与第二连接件固定连接，用于第二滚珠丝杆转动时带动第二连接件移动，所述第四齿轮变速箱与短夹持连杆的第一齿轮变速箱组合连接构成X向斜导轨的齿轮变速器。

进一步地，靠近第一齿轮变速箱一端的为第四齿轮变速箱，远离第一齿轮变速箱一端的为第二丝杆轴承固定座。

所述上Y向导轨连杆与下Y向导轨连杆结构相同且关于轴线对称；所述上Y向导轨连杆与下Y向导轨连杆均包括连接接头、第一滑动连接件、第三滚珠丝杆、第三连杆、第二滑动连接件和端面挡块；所述第三连杆由导轨和型材组成，所述第三连杆两端部分别固定设置有连接接头和端面挡块，所述连接接头与X向短导轨连杆的第一连接件固定连接，所述第三滚珠丝杆穿过所述连接接头与端面挡块活动连接，所述第三滚珠丝杆与第三连杆上部活动连接有第一滑动连接件和第二滑动连接件，所述第一滑动连接件与末端执行器固定连接，所述第二滑动连接件与X向斜导轨连杆的第二连接件铰接。

进一步地，所述第三连杆一侧还设置有第二刻度尺，用于查看第一滑动连接件的位置。

所述Y轴驱动箱包括同步带轮、张紧器、外壳和同步带，其中外壳上部固定设置有轴承，同步带轮与轴承相连，同步带轮上套有同步带，同步带轮一侧设置有张紧器，通过调节螺钉使张紧器张紧同步带，所述同步带轮与所述上Y向导轨连杆和下Y向导轨连杆的第三滚珠丝杆固定连接，用于同步驱动第三滚珠丝杆，实现上Y向导轨连杆和下Y向导轨连杆上的末端执行器同步运动。

所述X向斜导轨的齿轮变速器包括第一齿轮、第二齿轮、第一凹槽传动销轴、第一凸销传动销轴、第三齿轮、第四齿轮、轴承、连杆销轴，所述第一齿轮固定安装在第二滚珠丝杆端部，用于第一齿轮转动时带动第二滚珠丝杆转动，第二齿轮与第一齿轮啮合连接，所述第二齿轮与第一凹槽传动销轴固定连接，所述第一凹槽传动销轴与第一凸销传动销轴适配连接，便于分开、合并，合并时不影响传动，所述第一凸销传动销轴与第三齿轮固定连接，所述第三齿轮与第四齿轮啮合，所述第四齿轮与连杆销轴固定连接，所述第一凸销传动销轴通过轴承与第一齿轮变速箱相连，所述第一凹槽传动销轴通过轴承与第四齿轮变速箱相连，所述连杆销轴与第四齿轮变速箱通过轴承固定，所述连杆销轴另一端与传动轴固定连接，所述支架用于将第四齿轮变速箱固定在短夹持连杆上。

进一步地，所述第二齿轮与第一齿轮的齿数比为6：5，用于实现第二齿轮与第一齿轮的变速传动，其转速比为5∶6，进一步使得第二滚珠丝杆和第一滚珠丝杆的转速比为6∶5。

进一步地，所述第三齿轮与第四齿轮和第二齿轮的齿数相同。

所述X向短导轨的齿轮变速器包括步进电机输入连接销轴、第二凸销传动销轴、第二凹槽传动销轴、第五齿轮和第六齿轮，X向步进电机、步进电机输入连接销轴、连杆销轴与传动轴依次固定连接，所述第四齿轮与连杆销轴固定连接，所述第三齿轮与第四齿轮啮合，所述第三齿轮与第二凸销传动销轴固定连接，所述第二凹槽传动销轴与第二凸销传动销轴适配连接，便于分开、合并，合并时不影响传动，所述第二凹槽传动销轴底部固定连接有第五齿轮，所述第五齿轮与第六齿轮啮合，所述第六齿轮与第一滚珠丝杆端部固定连接，通过第六齿轮带动第一滚珠丝杆转动，从而驱动第一滚珠丝杆。

进一步地，所述第五齿轮和第六齿轮与第三齿轮齿数相同，从而第一滚珠丝杆与传动轴的转速相同，所述第二连接件在第二滚珠丝杆上的有效行程与第一连接件在第一滚珠丝杆上的有效行程之比为6∶5，正好实现第二连接件和第一连接件在X方向速度相同，使上Y向导轨连杆和下Y向导轨连杆保持与短夹持连杆、长夹持连杆平行运动。

所述末端执行器包括固定架、恒力弹簧、Z向伸缩连接件、三点法向拟合架、水幕配流环、尼龙球、超声探头、探头夹持架、环形喷水口、水管接头、滑块、连接块、滑轨；其中：固定架与第一滑动连接件螺纹连接，固定架底部固定设置有滑轨，滑轨与滑块适配滑动连接，滑块顶部固定安装有连接块，便于Z向伸缩连接件沿Z方向移动，恒力弹簧通过滚轴安装在固定架内，恒力弹簧与连接块固定连接，连接块顶部固定连接有Z向伸缩连接件，恒力弹簧用于提供Z向伸缩连接件在Z方向上向被测件方向的恒定力，Z向伸缩连接件与三点法向拟合架通过铰链连接(球铰接)，方便三点法向拟合架调整姿态，保持轴线与被检检面处法向重合，水幕配流环通过螺钉连接固定在三点法向拟合架上，水幕配流环一侧均匀分布有两两对称的环形喷水口，用于均匀喷出水幕，探头夹持架通过螺钉连接固定在三点法向拟合架上，超声探头通过螺纹固定在探头夹持架上，三点法向拟合架一端均嵌有尼龙球；所述尼龙球与三点法向拟合架活动连接，便于尼龙球可以在机翼蒙皮表面滚动，不会对机翼表面造成损伤，所述尼龙球与机翼接触时，所述超声探头与机翼蒙皮表面之间留有一定间隙，用于吸附超声探头307周边的水进入间隙，形成具有一定厚度的吸附水膜，由于吸附式水膜没有空气，且水流连续，形成耦合形式，便于测量，所述三点法向拟合架的中心轴线、水幕配流环的中心轴线、超声探头的中心轴线和探头夹持架的中心轴线均重合，充分保证获得稳定的超声信号。

进一步地，所述超声探头与机翼蒙皮表面之间的间距范围是0.1～0.3mm。

本发明还提供一种扫查固定架的安装方法，包括如下步骤：

S1.首先将长夹持连杆套在机翼上，再将短夹持连杆套在机翼上，随后将X向斜导轨连杆和X向短导轨连杆分别与短夹持连杆和长夹持连杆连接；

S2.然后通过调节调节块，确保尼龙块与机翼上的蒙皮紧密贴合，使短夹持连杆和长夹持连杆紧紧固定在机翼上，最后安装末端执行器和上Y向导轨连杆以及下Y向导轨连杆组合成的组件；

S3.将Y轴驱动箱、第一连接件连接安装在X向斜导轨连杆上，将第二连接件连接安装在X向短导轨连杆上；

S4.扫查固定架和末端执行器安装完毕后，分别将X向步进电机和Y向步进电机安装固定在扫查固定架上；

S5.将可拆卸水槽组装完毕后放在机翼下方，并在可拆卸水槽中放入适量的水；

S6.吸水管一端放入可拆卸水槽中，一端与循环水泵连接，循环水泵出水口与末端执行器上的水管接头连接；

S7.将移动电源与X向步进电机、Y向步进电机、循环水泵和超声波探伤仪通过电线连接通电；超声波探伤仪与末端执行器上的超声探头通过探头线连接，控制平板与X向步进电机、Y向步进电机、循环水泵和超声波探伤仪通过控制线连接，组装完毕。

作为本发明的进一步地技术方案，扫查固定架的分解过程与上述安装过程相反。

(三)有益效果

本发明的优点在于：

1.通过可拆解工装架便于对已安装至飞机的机翼进行超声波无损探伤检测；

2.本发明将机翼无损探伤设备设计成各部件可以方便分解拆卸的方式，将大型工装变成几件较小的人工可以搬动的小组件，便于搬运组装；

3.替代手工测量慢的问题，提高了工作效率；

4.规避了大型设备维护困难，排查故障难的技术问题；

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的扫查固定架结构图。

图3为本发明的长夹持连杆组件简图。

图4为本发明的长夹持连杆组件正视图。

图5为本发明的第一夹持固定件或第二夹持固定件立体图。

图6为本发明的短夹持连杆组件简图。

图7为本发明的X向短导轨连杆组件简图。

图8为本发明的X向斜导轨连杆组件简图。

图9为本发明的上(下)Y向导轨连杆组件简图。

图10为本发明的Y轴驱动箱剖视图。

图11为本发明的短夹持连杆与X向斜导轨连杆连接图。

图12为本发明的图11的A部放大图。

图13为本发明图11的B部放大图。

图14为本发明的末端执行器的结构示意图。

图15为本发明的末端执行器的俯视图。

图16为本发明的末端执行器的环形喷水口正视图。

附图标记：

X向步进电机1、Y向步进电机2、末端执行器3、扫查固定架4、机翼5、移动电源6、循环水泵7、超声波探伤仪8、控制平板9、可拆卸水槽10；短夹持连杆11、上Y向导轨连杆12、下Y向导轨连杆13、X向斜导轨连杆14、长夹持连杆15、X向短导轨连杆16；第一夹持固定件21、调节块22、尼龙块23、第一型材24、第二夹持固定件25；第一齿轮变速箱31、传动轴32、第二型材33、第二齿轮变速箱34、电机连接件35；第三齿轮变速箱41、第一滚珠丝杆42、第一刻度尺43、Y轴驱动箱44、电机固定连接件45、第一连接件46、第一连杆47、第一丝杆轴承固定座48、第一限位块49；第二丝杆轴承固定座51、第一插销耳接52、第二连杆53、第二连接件54、第四齿轮变速箱55、第二插销耳接56、第二限位块57、第二滚珠丝杆58；连接接头61、第二刻度尺62、第一滑动连接件63、第三滚珠丝杆64、第三连杆65、第二滑动连接件66、端面挡块67；同步带轮71、张紧器72、外壳73、同步带74；第一齿轮81、第二齿轮82、第一凹槽传动销轴83、第一凸销传动销轴84、第三齿轮85、第四齿轮86、轴承87、连杆销轴88、支架89；步进电机输入连接销轴91、第二凸销传动销轴92、第二凹槽传动销轴93、第五齿轮94、第六齿轮95；固定架301、恒力弹簧302、Z向伸缩连接件30303、三点法向拟合架304、水幕配流环305、尼龙球306、超声探头307、探头夹持架308、环形喷水口309、水管接头310、滑块311、连接块312、滑轨313。

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、参阅图1-图6和图8，一种便携式机翼超声波无损探伤扫查设备，包括扫查固定架4、末端执行器3、超声波探伤仪8、控制平板9、移动电源6和步进电机，其中：扫查固定架4包括短夹持连杆11、上Y向导轨连杆12、下Y向导轨连杆13、X向斜导轨连杆14、长夹持连杆15和X向短导轨连杆16，所述短夹持连杆11和长夹持连杆15的一端均固定设置有第一夹持固定件21，所述短夹持连杆11和长夹持连杆15的另一端均固定设置有第二夹持固定件25，所述X向斜导轨连杆14和X向短导轨连杆16的一端均固定设置有第一插销耳接52，所述X向斜导轨连杆14和X向短导轨连杆16的另一端均固定设置有第二插销耳接56，所述短夹持连杆11与X向短导轨连杆16通过第二夹持固定件25和第一插销耳接52连接，所述X向短导轨连杆16与长夹持连杆15通过第一夹持固定件21和第二插销耳接56连接，所述长夹持连杆15与X向斜导轨连杆14通过第二夹持固定件25和第一插销耳接52连接，所述X向斜导轨连杆14与短夹持连杆11通过第一夹持固定件21和第二插销耳接56连接；所述X向斜导轨连杆14和X向短导轨连杆16的上部设置有上Y向导轨连杆12，所述X向斜导轨连杆14和X向短导轨连杆16的下部设置有下Y向导轨连杆13，两个超声波末端执行器3通过螺栓连接分别固定安装在扫查固定架4的上Y向导轨连杆12和下Y向导轨连杆13，超声波探伤仪8与末端执行器3上的超声探头307通过探头线连接，控制平台9与步进电机通过控制线连接，步进电机通过电机连接件35和电机固定连接件45安装在扫查固定架4上，移动电源6用于供电。

参阅图2-图5，所述长夹持连杆15包括第一夹持固定件21、调节块22、尼龙块23、第一型材24和第二夹持固定件25；所述第一型材24的端部分别与第一夹持固定件21和第二夹持固定件25固定连接，所述第一夹持固定件21和第二夹持固定件25的结构相同，第一夹持固定件21和第二夹持固定件25的一端均为夹持部，夹持部开口呈钳状，夹持部上下钳中部中空，两端对称排列用于紧固的螺纹孔，所述调节块22与尼龙块23通过螺钉固定连接，所述调节块22与夹持部通过螺钉连接，通过旋紧或旋松螺钉来调节调节块22使得尼龙块23移动贴紧或脱离机翼表面，从而实现夹紧或松开机翼，尼龙块23用于防止压伤机翼蒙皮；

参阅图6和图11，所述短夹持连杆11包括第一夹持固定件21、第二夹持固定件25、第一齿轮变速箱31、传动轴32、第二型材33、第二齿轮变速箱34和电机连接件35；所述第二型材33的下端部分别与第一夹持固定件21和第二夹持固定件25固定连接，所述第二型材33的两个上端部分别固定连接有第一齿轮变速箱31和第二齿轮变速箱34，所述第一齿轮变速箱31与第二齿轮变速箱34的结构相同，第一齿轮变速箱31和第二齿轮变速箱34通过传动轴32连接，所述第二齿轮变速箱34一端连接有电机连接件35，所述电机连接件35与X向步进电机1固定连接，用于提供X向传动驱动力。

参阅图7和图8，所述X向短导轨连杆16包括第一插销耳接52、第二插销耳接56、第三齿轮变速箱41、第一滚珠丝杆42、Y轴驱动箱44、电机固定连接件45、第一连接件46、第一连杆47、第一丝杆轴承固定座48和第一限位块49；所述第一连杆47两端部固定设置有第一限位块49，所述第一连杆47由导轨和型材组成，所述第一连杆47上部还设置有第一刻度尺43，用于查看第一连接件46的位置，所述第一连杆47两端部侧面分别固定设置有第一插销耳接52和第二插销耳接56，用于X向短导轨连杆16分别与短夹持连杆11和长夹持连杆15连接，所述第一连杆47两端上部分别固定设置有第三齿轮变速箱41和第一丝杆轴承固定座48，所述第三齿轮变速箱41和第一丝杆轴承固定座48通过第一滚珠丝杆42连接，靠近电机连接件35一端的为第三齿轮变速箱41，远离电机连接件35一端的为第一丝杆轴承固定座48，所述第一滚珠丝杆42上滑块与第一连接件46固定连接，用于第一滚珠丝杆42转动时带动第一连接件46移动，所述第一连接件46与Y轴驱动箱44和电机固定连接件45依次固定连接，所述电机固定连接件45与Y向步进电机2固定连接，用于提供Y向传动驱动力，所述第三齿轮变速箱41与短夹持连杆11的第二齿轮变速箱34组合连接构成X向短导轨的齿轮变速器。

参阅图8，所述X向斜导轨连杆14包括第二丝杆轴承固定座51、第一插销耳接52、第二连杆53、第二连接件54、第四齿轮变速箱55、第二插销耳接56、第二限位块57和第二滚珠丝杆58；第二连杆53两端部固定设置有第二限位块57，所述第二连杆53由导轨和型材组成，所述第二连杆53两端部侧面分别固定设置有第一插销耳接52和第二插销耳接56，用于X向斜导轨连杆14分别与短夹持连杆11和长夹持连杆15连接，所述第二连杆53两端上部分别固定设置有第四齿轮变速箱55和第二丝杆轴承固定座51，靠近第一齿轮变速箱31一端的为第四齿轮变速箱55，远离第一齿轮变速箱31一端的为第二丝杆轴承固定座51，所述第四齿轮变速箱55和第二丝杆轴承固定座51通过第二滚珠丝杆58连接，所述第二滚珠丝杆58上滑块与第二连接件54固定连接，用于第二滚珠丝杆58转动时带动第二连接件54移动，所述第四齿轮变速箱55与短夹持连杆11的第一齿轮变速箱31组合连接构成X向斜导轨的齿轮变速器。

参阅图2和图9，所述上Y向导轨连杆12与下Y向导轨连杆13结构相同且关于轴线对称；所述上Y向导轨连杆12与下Y向导轨连杆13均包括连接接头61、第一滑动连接件63、第三滚珠丝杆64、第三连杆65、第二滑动连接件66和端面挡块67；所述第三连杆65由导轨和型材组成，所述第三连杆65一侧还设置有第二刻度尺62，用于查看第一滑动连接件63的位置；所述第三连杆65两端部分别固定设置有连接接头61和端面挡块67，所述连接接头61与X向短导轨连杆16的第一连接件46固定连接，所述第三滚珠丝杆64穿过所述连接接头61与端面挡块67活动连接，所述第三滚珠丝杆64与第三连杆65上部活动连接有第一滑动连接件63和第二滑动连接件66，所述第一滑动连接件63与末端执行器3固定连接，所述第二滑动连接件66与X向斜导轨连杆14的第二连接件54铰接。

参阅图10，所述Y轴驱动箱44包括同步带轮71、张紧器72、外壳73和同步带74，其中外壳73上部固定设置有轴承，同步带轮71与轴承相连，同步带轮71上套有同步带74，同步带轮71一侧设置有张紧器72，通过调节螺钉使张紧器72张紧同步带74，所述同步带轮71与所述上Y向导轨连杆12和下Y向导轨连杆13的第三滚珠丝杆64固定连接，用于同步驱动第三滚珠丝杆64，实现上Y向导轨连杆12和下Y向导轨连杆13上的末端执行器3同步运动。

参阅图12，X向短导轨的齿轮变速器包括步进电机输入连接销轴91、第二凸销传动销轴92、第二凹槽传动销轴93、第五齿轮94和第六齿轮95，X向步进电机1、步进电机输入连接销轴91、连杆销轴88与传动轴32依次固定连接，所述第四齿轮86与连杆销轴88固定连接，所述第三齿轮85与第四齿轮86啮合，所述第三齿轮85与第二凸销传动销轴92固定连接，所述第二凹槽传动销轴93与第二凸销传动销轴92适配连接，便于分开、合并，合并时不影响传动，所述第二凹槽传动销轴93底部固定连接有第五齿轮94，所述第五齿轮94与第六齿轮95啮合，所述第六齿轮95与第一滚珠丝杆42端部固定连接，通过第六齿轮95带动第一滚珠丝杆42转动，从而驱动第一滚珠丝杆42；其中所述第五齿轮94和第六齿轮95与第三齿轮85齿数相同，从而第一滚珠丝杆42与传动轴32的转速相同，所述第二连接件54在第二滚珠丝杆58上的有效行程与第一连接件46在第一滚珠丝杆42上的有效行程之比为6∶5，正好实现第二连接件54和第一连接件46在X方向速度相同，使上Y向导轨连杆12和下Y向导轨连杆13保持与短夹持连杆11、长夹持连杆15平行运动。

参阅图13，X向斜导轨的齿轮变速器包括第一齿轮81、第二齿轮82、第一凹槽传动销轴83、第一凸销传动销轴84、第三齿轮85、第四齿轮86、轴承87、连杆销轴88，所述第一齿轮81固定安装在第二滚珠丝杆58端部，用于第一齿轮81转动时带动第二滚珠丝杆58转动，第二齿轮82与第一齿轮81啮合连接，所述第二齿轮82与第一凹槽传动销轴83固定连接，所述第一凹槽传动销轴83与第一凸销传动销轴84适配连接，便于分开、合并，合并时不影响传动，所述第一凸销传动销轴84与第三齿轮85固定连接，所述第三齿轮85与第四齿轮86啮合，所述第四齿轮86与连杆销轴88固定连接，所述第一凸销传动销轴84通过轴承与第一齿轮变速箱31相连，所述第一凹槽传动销轴83通过轴承与第四齿轮变速箱55相连，所述连杆销轴88与第四齿轮变速箱55通过轴承87固定，所述连杆销轴88另一端与传动轴32固定连接，所述支架89用于将第四齿轮变速箱55固定在短夹持连杆11上；所述第二齿轮82与第一齿轮81的齿数比为6：5，用于实现第二齿轮82与第一齿轮81的变速传动，其转速比为5∶6；进一步使得第二滚珠丝杆58和第一滚珠丝杆42的转速比为6∶5；所述第三齿轮85与第四齿轮86和第二齿轮82的齿数相同。

基于上述扫查固定架，本发明还提供一种适用于扫查固定架的安装拆解方法，包括如下步骤：

S1.首先将长夹持连杆15套在机翼5上，再将短夹持连杆11套在机翼5上，随后将X向斜导轨连杆14和X向短导轨连杆16分别与短夹持连杆11和长夹持连杆15连接；

S2.然后通过调节调节块22，确保尼龙块23与机翼5上的蒙皮紧密贴合，使短夹持连杆11和长夹持连杆15紧紧固定在机翼5上，最后安装末端执行器3和上Y向导轨连杆12以及下Y向导轨连杆13组合成的组件；

S3.将Y轴驱动箱44、第一连接件46连接安装在X向斜导轨连杆14上，将第二连接件54连接安装在X向短导轨连杆16上；

S4.扫查固定架4和末端执行器3安装完毕后，分别将X向步进电机1和Y向步进电机2安装固定在扫查固定架4上；

S5.将可拆卸水槽10组装完毕后放在机翼5下方，并在可拆卸水槽10中放入适量的水；

S6.吸水管一端放入可拆卸水槽10中，一端与循环水泵7连接，循环水泵7出水口与末端执行器3上的水管接头310连接；

S7.将移动电源6与X向步进电机1、Y向步进电机2、循环水泵7和超声波探伤仪8通过电线连接通电；超声波探伤仪8与末端执行器3上的超声探头307通过探头线连接，控制平板9与X向步进电机1、Y向步进电机2、循环水泵7和超声波探伤仪8通过控制线连接，组装完毕。

S8.分解过程与上述过程相反。

工作原理：

将分解后的整套设备运输到场外机翼附近，首先需将扫查固定架4组装安装在机翼5上；

控制平板9可以控制循环水泵7启动，在机翼5表面上通过末端执行器3喷出水形成水幕，方便超声波探头耦合；

控制平板9可以控制X向步进电机1和Y向步进电机2转动，调整末端执行器3在X、Y方向起始位置，便于在控制平板9上设定起始位置数据，可以通过第一刻度尺43和第二刻度尺62查看末端执行器3的坐标位置情况；

控制平板9还可以控制X向步进电机1和Y向步进电机2转动得到末端执行器3移动距离和路径；

在控制平板9上点击一键启动，控制超声波探伤仪8启动进行探伤，X向步进电机1和Y向步进电机2启动带动末端执行器3在X和Y方向上移动。当超声波探伤仪8检测有异常时，给出信号给控制平板9，控制平板9根据X向步进电机1和Y向步进电机2的转动情况计算出末端执行器3的位置并进行记录。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种便携式机翼超声波无损探伤扫查设备，其特征在于，包括扫查固定架(4)、末端执行器(3)、超声波探伤仪(8)、控制平板(9)、移动电源(6)和步进电机，其中：扫查固定架(4)包括短夹持连杆(11)、上Y向导轨连杆(12)、下Y向导轨连杆(13)、X向斜导轨连杆(14)、长夹持连杆(15)和X向短导轨连杆(16)，所述短夹持连杆(11)和长夹持连杆(15)的一端均固定设置有第一夹持固定件(21)，所述短夹持连杆(11)和长夹持连杆(15)的另一端均固定设置有第二夹持固定件(25)，所述X向斜导轨连杆(14)和X向短导轨连杆(16)的一端均固定设置有第一插销耳接(52)，所述X向斜导轨连杆(14)和X向短导轨连杆(16)的另一端均固定设置有第二插销耳接(56)，所述短夹持连杆(11)与X向短导轨连杆(16)通过第二夹持固定件(25)和第一插销耳接(52)连接，所述X向短导轨连杆(16)与长夹持连杆(15)通过第一夹持固定件(21)和第二插销耳接(56)连接，所述长夹持连杆(15)与X向斜导轨连杆(14)通过第二夹持固定件(25)和第一插销耳接(52)连接，所述X向斜导轨连杆(14)与短夹持连杆(11)通过第一夹持固定件(21)和第二插销耳接(56)连接；所述X向斜导轨连杆(14)和X向短导轨连杆(16)的上部设置有上Y向导轨连杆(12)，所述X向斜导轨连杆(14)和X向短导轨连杆(16)的下部设置有下Y向导轨连杆(13)，两个超声波末端执行器(3)通过螺栓连接分别固定安装在扫查固定架(4)的上Y向导轨连杆(12)和下Y向导轨连杆(13)，超声波探伤仪(8)与末端执行器(3)上的超声探头(307)通过探头线连接，控制平台(9)与步进电机通过控制线连接，步进电机通过电机连接件(35)和电机固定连接件(45)安装在扫查固定架(4)上，移动电源(6)用于供电。

2.根据权利要求1所述的一种便携式机翼超声波无损探伤扫查设备，其特征在于：所述长夹持连杆(15)包括第一夹持固定件(21)、调节块(22)、尼龙块(23)、第一型材(24)和第二夹持固定件(25)；所述第一型材(24)的端部分别与第一夹持固定件(21)和第二夹持固定件(25)固定连接，所述第一夹持固定件(21)和第二夹持固定件(25)的结构相同，第一夹持固定件(21)和第二夹持固定件(25)的一端均为夹持部，夹持部开口呈钳状，夹持部上下钳中部中空，两端对称排列用于紧固的螺纹孔，所述调节块(22)与尼龙块(23)通过螺钉固定连接，所述调节块(22)与夹持部通过螺钉连接，尼龙块(23)用于防止压伤机翼蒙皮；所述短夹持连杆(11)包括第一夹持固定件(21)、第二夹持固定件(25)、第一齿轮变速箱(31)、传动轴(32)、第二型材(33)、第二齿轮变速箱(34)和电机连接件(35)；所述第二型材(33)的下端部分别与第一夹持固定件(21)和第二夹持固定件(25)固定连接，所述第二型材(33)的两个上端部分别固定连接有第一齿轮变速箱(31)和第二齿轮变速箱(34)，所述第一齿轮变速箱(31)与第二齿轮变速箱(34)的结构相同，第一齿轮变速箱(31)和第二齿轮变速箱(34)通过传动轴(32)连接，所述第二齿轮变速箱(34)一端连接有电机连接件(35)，所述电机连接件(35)与X向步进电机(1)固定连接，用于提供X向传动驱动力。

3.根据权利要求1所述的一种便携式机翼超声波无损探伤扫查设备，其特征在于：所述X向短导轨连杆(16)包括第一插销耳接(52)、第二插销耳接(56)、第三齿轮变速箱(41)、第一滚珠丝杆(42)、Y轴驱动箱(44)、电机固定连接件(45)、第一连接件(46)、第一连杆(47)、第一丝杆轴承固定座(48)和第一限位块(49)；所述第一连杆(47)两端部固定设置有第一限位块(49)，所述第一连杆(47)由导轨和型材组成，所述第一连杆(47)上部还设置有第一刻度尺(43)，用于查看第一连接件(46)的位置，所述第一连杆(47)两端部侧面分别固定设置有第一插销耳接(52)和第二插销耳接(56)，用于X向短导轨连杆(16)分别与短夹持连杆(11)和长夹持连杆(15)连接，所述第一连杆(47)两端上部分别固定设置有第三齿轮变速箱(41)和第一丝杆轴承固定座(48)，所述第三齿轮变速箱(41)和第一丝杆轴承固定座(48)通过第一滚珠丝杆(42)连接，所述第一滚珠丝杆(42)上滑块与第一连接件(46)固定连接，用于第一滚珠丝杆(42)转动时带动第一连接件(46)移动，所述第一连接件(46)与Y轴驱动箱(44)和电机固定连接件(45)依次固定连接，所述电机固定连接件(45)与Y向步进电机(2)固定连接，用于提供Y向传动驱动力，所述第三齿轮变速箱(41)与短夹持连杆(11)的第二齿轮变速箱(34)组合连接构成X向短导轨的齿轮变速器。

4.根据权利要求1所述的一种便携式机翼超声波无损探伤扫查设备，其特征在于：所述X向斜导轨连杆(14)包括第二丝杆轴承固定座(51)、第一插销耳接(52)、第二连杆(53)、第二连接件(54)、第四齿轮变速箱(55)、第二插销耳接(56)、第二限位块(57)和第二滚珠丝杆(58)；第二连杆(53)两端部固定设置有第二限位块(57)，所述第二连杆(53)由导轨和型材组成，所述第二连杆(53)两端部侧面分别固定设置有第一插销耳接(52)和第二插销耳接(56)，用于X向斜导轨连杆(14)分别与短夹持连杆(11)和长夹持连杆(15)连接，所述第二连杆(53)两端上部分别固定设置有第四齿轮变速箱(55)和第二丝杆轴承固定座(51)，所述第四齿轮变速箱(55)和第二丝杆轴承固定座(51)通过第二滚珠丝杆(58)连接，所述第二滚珠丝杆(58)上滑块与第二连接件(54)固定连接，用于第二滚珠丝杆(58)转动时带动第二连接件(54)移动，所述第四齿轮变速箱(55)与短夹持连杆(11)的第一齿轮变速箱(31)组合连接构成X向斜导轨的齿轮变速器。

5.根据权利要求1所述的一种便携式机翼超声波无损探伤扫查设备，其特征在于：所述上Y向导轨连杆(12)与下Y向导轨连杆(13)结构相同且关于轴线对称；所述上Y向导轨连杆(12)与下Y向导轨连杆(13)均包括连接接头(61)、第一滑动连接件(63)、第三滚珠丝杆(64)、第三连杆(65)、第二滑动连接件(66)和端面挡块(67)；所述第三连杆(65)由导轨和型材组成，所述第三连杆(65)一侧还设置有第二刻度尺(62)，用于查看第一滑动连接件(63)的位置；所述第三连杆(65)两端部分别固定设置有连接接头(61)和端面挡块(67)，所述连接接头(61)与X向短导轨连杆(16)的第一连接件(46)固定连接，所述第三滚珠丝杆(64)穿过所述连接接头(61)与端面挡块(67)活动连接，所述第三滚珠丝杆(64)与第三连杆(65)上部活动连接有第一滑动连接件(63)和第二滑动连接件(66)，所述第一滑动连接件(63)与末端执行器(3)固定连接，所述第二滑动连接件(66)与X向斜导轨连杆(14)的第二连接件(54)铰接。

6.根据权利要求3所述的一种便携式机翼超声波无损探伤扫查设备，其特征在于：所述Y轴驱动箱(44)包括同步带轮(71)、张紧器(72)、外壳(73)和同步带(74)，外壳(73)上部固定设置有轴承，同步带轮(71)与轴承相连，同步带轮(71)上套有同步带(74)，同步带轮(71)一侧设置有张紧器(72)，通过调节螺钉使张紧器(72)张紧同步带(74)，所述同步带轮(71)与所述上Y向导轨连杆(12)和下Y向导轨连杆(13)的第三滚珠丝杆(64)固定连接，用于同步驱动第三滚珠丝杆(64)。

7.根据权利要求3所述的一种便携式机翼超声波无损探伤扫查设备，其特征在于：X向短导轨的齿轮变速器包括步进电机输入连接销轴(91)、第二凸销传动销轴(92)、第二凹槽传动销轴(93)、第五齿轮(94)和第六齿轮(95)，X向步进电机(1)、步进电机输入连接销轴(91)、连杆销轴(88)与传动轴(32)依次固定连接，所述第四齿轮(86)与连杆销轴(88)固定连接，所述第三齿轮(85)与第四齿轮(86)啮合，所述第三齿轮(85)与第二凸销传动销轴(92)固定连接，所述第二凹槽传动销轴(93)与第二凸销传动销轴(92)适配连接，所述第二凹槽传动销轴(93)底部固定连接有第五齿轮(94)，所述第五齿轮(94)与第六齿轮(95)啮合，所述第六齿轮(95)与第一滚珠丝杆(42)端部固定连接，通过第六齿轮(95)带动第一滚珠丝杆(42)转动，从而驱动第一滚珠丝杆(42)；所述第五齿轮(94)和第六齿轮(95)与第三齿轮(85)齿数相同。

8.根据权利要求4所述的一种便携式机翼超声波无损探伤扫查设备，其特征在于：X向斜导轨的齿轮变速器包括第一齿轮(81)、第二齿轮(82)、第一凹槽传动销轴(83)、第一凸销传动销轴(84)、第三齿轮(85)、第四齿轮(86)、轴承(87)、连杆销轴(88)，所述第一齿轮(81)固定安装在第二滚珠丝杆(58)端部，用于第一齿轮(81)转动时带动第二滚珠丝杆(58)转动，第二齿轮(82)与第一齿轮(81)啮合连接，所述第二齿轮(82)与第一凹槽传动销轴(83)固定连接，所述第一凹槽传动销轴(83)与第一凸销传动销轴(84)适配连接，所述第一凸销传动销轴(84)与第三齿轮(85)固定连接，所述第三齿轮(85)与第四齿轮(86)啮合，所述第四齿轮(86)与连杆销轴(88)固定连接，所述第一凸销传动销轴(84)通过轴承与第一齿轮变速箱(31)相连，所述第一凹槽传动销轴(83)通过轴承与第四齿轮变速箱(55)相连，所述连杆销轴(88)与第四齿轮变速箱(55)通过轴承(87)固定，所述连杆销轴(88)另一端与传动轴(32)固定连接，所述支架(89)用于将第四齿轮变速箱(55)固定在短夹持连杆(11)上。

9.根据权利要求8所述的一种便携式机翼超声波无损探伤扫查设备，其特征在于：所述第二齿轮(82)与第一齿轮(81)的齿数比为6：5，用于实现第二齿轮(82)与第一齿轮(81)的变速传动，所述第二齿轮(82)与第一齿轮(81)的转速比为5∶6；所述第三齿轮(85)与第四齿轮(86)和第二齿轮(82)的齿数相同。

10.一种适用于如权利要求1中扫查固定架的安装方法，其特征在于包括如下步骤：

S1.首先利用第一夹持固定件(21)和第二夹持固定件(25)将长夹持连杆(15)套在机翼(5)上，再将短夹持连杆(11)套在机翼(5)上，随后将X向斜导轨连杆(14)和X向短导轨连杆(16)分别与短夹持连杆(11)和长夹持连杆(15)连接；

S2.然后通过螺钉调节调节块(22)，确保尼龙块(23)与机翼(5)上的蒙皮紧密贴合，使短夹持连杆(11)和长夹持连杆(15)紧紧固定在机翼(5)上，然后安装末端执行器(3)和上Y向导轨连杆(12)以及下Y向导轨连杆(13)组合成的组件；

S3.将Y轴驱动箱(44)、第一连接件(46)连接安装在X向斜导轨连杆(14)上，将第二连接件(54)连接安装在X向短导轨连杆(16)上；

S4.扫查固定架(4)和末端执行器(3)安装完毕后，分别将X向步进电机(1)和Y向步进电机(2)安装固定在扫查固定架(4)上；

S5.将可拆卸水槽(10)组装完毕后放在机翼(5)下方，并在可拆卸水槽(10)中放入适量的水；

S6.吸水管一端放入可拆卸水槽(10)中，一端与循环水泵(7)连接，循环水泵(7)出水口与末端执行器(3)上的水管接头(310)连接；

S7.将移动电源(6)与X向步进电机(1)、Y向步进电机(2)、循环水泵(7)和超声波探伤仪(8)通过电线连接通电；超声波探伤仪(8)与末端执行器(3)上的超声探头(307)通过探头线连接，控制平板(9)与X向步进电机(1)、Y向步进电机(2)、循环水泵(7)和超声波探伤仪(8)通过控制线连接，组装完毕。

Images