CN114740095A - 用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测装置及方法 - Google Patents

用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于圆柱体复杂上端面薄涂层检测的超声检测装置及方法，涉及超声检测技术领域，检测方法包括用于实现圆柱体涂层的凸起结构侧面和端面的质量检测的凸起结构侧面斜射检测和凸起结构端面斜射检测，及用于实现圆柱体凹槽结构底面涂层质量检测的凹槽结构侧向正射检测；检测装置包括水浸箱，能够升降、旋转及倾斜圆柱体的圆柱体液压夹具，以及能够六自由度移动和转动探头的探头夹持结构。本发明使超声以增加声程的方式进行圆柱体涂层的凸起结构侧面和端面的质量检测，并以侧向正射的方式实现圆柱体涂层凹槽结构底面的质量检测，有效解决了因圆柱体端面涂层过薄及结构复杂导致的超声检测出现盲区、检测数据准确性和可靠性不足的问题。

Description

用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测装置及方法
技术领域
本发明涉及超声检测技术领域，具体涉及一种用于进行圆柱体薄涂层复杂上端面质量检测的超声检测装置及检测方法。
背景技术
超声检测是利用超声波的折射、反射、衍射、衰减、谐振等特性，通过观察显示在超声检测仪上的有关超声波在被检工件中发生的传播变化，来判定被检工件的内部和端面是否存在缺陷，从而在不破坏或不损害被检工件的情况下，评估其质量和使用价值的一种检测方法。
水浸超声检测装置是一种利用超声检测的检测方法进行探伤的装置，主要应用于材料科学领域的物理性能测试仪器的探伤。当被检测结构为端面平整的普通圆柱体时，可直接将现有的水浸超声检测装置的水浸超声探头悬停在圆柱体上端面进行检测；但对于上端面涂层很薄的圆柱体，现有的水浸超声检测装置及检测方法即使使用高频探头，测得的缺陷回波与界面回波和底面回波也仍然难以分辨，若圆柱体端面结构还较为复杂，具有较多凹槽，则会对检测信号进一步产生影响，导致现有的检测装置和检测方法对该类圆柱体端面涂层质量检测的检测结果准确性、可靠性均难以满足实际需求。
通过现有技术检索，存在以下已知的技术方案：
现有技术1：
申请号：CN201410605137.X，申请日：2014.11.03，公开(公告)日：2015.01.14，该现有技术公开了一种复合材料水浸超声波检测方法，方法步骤为：对需要作防水处理的待检材料用压敏胶带进行包裹，在粘贴的过程中接缝处压紧，以达到防水效果；(2)将包裹有压敏胶带的待检材料放入水浸超声波检测系统，进行检测；(3)去除待检材料表面的压敏胶带后放回水浸超声波检测系统，经上述测试流程再次检测。本发明的有益效果在于：既达到防水效果，又不损失进入材料内部的声波能量，进行防水包裹后的待检材料可像常规材料一样用于水浸超声检测方法中，提高材料检测灵敏度，简化操作方法。
该现有技术虽然解决了零件的防水问题且一定程度保证超声波在进入材料内部时的强度，但其检测方法无法解决由于检测声程不理想导致的检测信号的缺陷回波与界面回波和底面回波难以区分的问题，不适用于厚度较薄且端面有沟槽结构的涂层。
现有技术2：
申请号：CN201610879857.4，申请日：2016.10.09，公开(公告)日：2017.01.25，该现有技术提供了用于水浸超声检测的检测探头方向自动调整装置及调整方法。所述检测探头方向自动调节装置包括：上位机、FPGA电机控制模块、探头调整支架、水浸超声波检测探头。所述水浸超声波检测探头发射超声波入射至检测对象表面，并接收检测对象表面(检测面)的反射波信号，反射波信号经模数转换和数据采集后输入至所述上位机，所述上位机按检测对象上表面(入射面)的反射波信号幅度和探头方向调整算法输出控制信号至所述FPGA运动控制模块，所述FPGA电机控制模块控制所述探头方向调整支架中的电机转动实现对所述超声检测探头方向的调整。
但该现有技术的超声波检测信号在对端面具有沟槽结构的涂层进行检测时会受到明显影响，难以区分检测信号的强度，导致检测探头的位置无法准确调整，不适用于端面具有沟槽结构的涂层质量检测。
通过以上的检索发现，以上技术方案没有影响本发明的新颖性；并且以上现有技术的相互组合没有破坏本发明的创造性。
发明内容
本发明正是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测装置及检测方法。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：一种用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测方法，所述圆柱体包括基体，所述基体的上端面覆有涂层，该涂层的上端面呈有各环形等深凹槽结构并相应形成各圆弧形组或环形的凸起结构的复杂端面结构，所述超声检测方法包括以下步骤：
第一步，控制模块控制高度控制伸缩杆伸长，带动夹具上移，直至所述夹具伸出至水面上方，随后工作人员将所述圆柱体通过所述夹具夹持固定，夹持固定时，应当使所述夹具夹持于所述圆柱体的基体处，避免遮挡所述涂层，且应当使所述圆柱体的轴线与支撑板的转轴重合；
第二步，所述控制模块控制所述高度控制伸缩杆缩短，带动所述夹具及其上夹持的所述基体下移，直至所述基体和所述涂层均完全浸没至水中，且应保证所述涂层与水面的间距能够满足水浸探头的聚焦及位置调整需要，该状态为所述圆柱体的检测初始状态；
第三步，进行所述涂层的凸起结构侧面斜射检测、凸起结构端面斜射检测以及凹槽结构侧向正射检测；
上述凸起结构侧面斜射检测包括以下步骤：
A1、使所述圆柱体处于检测初始状态；
A2、所述控制模块控制两根角度控制伸缩杆相应伸长及缩短，带动所述夹具及其上夹持固定的所述圆柱体旋转倾斜，使所述圆柱体的中轴线与所述水浸探头入射方向的夹角为α，该夹角α应满足
Figure BDA0003586212240000031
其中，s为该凸起结构沿径向的宽度，h为凹槽结构的深度；
A3、所述控制模块控制探头平移驱动机构驱动所述水浸探头作横向及纵向的平移运动，使所述水浸探头的入射点对齐于该凸起结构侧面上的一点B处；其中，点B与该凸起结构该侧面顶部边缘的距离和所述水浸探头聚焦区域圆的半径一致，使此时所述水浸探头的聚焦区域圆与该凸起结构该侧面的顶部外缘相切；
随后，所述控制模块控制探头伸缩驱动机构沿竖向伸长或缩短，使所述水浸探头与B点的距离为所述水浸探头的焦距F并保持；
A4、所述控制模块控制夹具旋转驱动机构驱动所述支撑板通过所述夹具带动所述圆柱体绕自身轴线转动一周，该过程中所述控制模块控制所述水浸探头发射超声波信号并收取返回信号，完成一个步距的凸起结构侧面斜射检测；
A5、所述控制模块控制所述探头平移驱动机构带动所述水浸探头沿横向平移，使所述水浸探头的聚焦区域圆于该凸起结构的侧面上相对于B点向下偏移一个聚焦区域圆的直径，随后，所述控制模块控制所述探头伸缩驱动机构伸长，带动所述水浸探头沿竖向下移，使所述水浸探头与新的入射点的距离为所述水浸探头的焦距F并保持；
然后，再次执行A4～A5，直至各次凸起结构侧面斜射检测的检测范围之和覆盖该凸起结构的该侧面区域，完成该凸起结构一个侧面涂层的质量检测；
A6、按A1～A5的过程逐个进行涂层各凸起结构侧面的质量检测，直至完成所述圆柱体涂层的每个凸起结构侧面的质量检测；
上述凸起结构端面斜射检测包括以下步骤：
B1、使所述圆柱体处于检测初始状态，随后所述控制模块控制所述探头旋转驱动机构驱动所述水浸探头绕横向旋转倾斜，使所述水浸探头入射方向与竖向的夹角为γ，该夹角γ应满足γ<θcr；
其中，θcr为涂层材料的纵波临界折射角；
B2、所述控制模块控制所述探头平移驱动机构驱动所述水浸探头作横向及纵向的平移运动，使所述水浸探头的入射点对齐于该凸起结构的上端面上的一点A处，其中，点A与该凸起结构端面外缘的距离和所述水浸探头聚焦区域圆的半径一致，使此时所述水浸探头的聚焦区域圆与该凸起结构的端面外缘相切；
随后，所述控制模块控制所述探头平移驱动机构和所述探头伸缩驱动机构协同动作，使所述水浸探头斜向下移至所述水浸探头与A点的距离为所述水浸探头的焦距F并保持；该过程中，应保持所述水浸探头的入射点对齐于点A处；
B3、所述控制模块控制所述夹具旋转驱动机构驱动所述支撑板通过所述夹具带动所述圆柱体绕自身轴线转动一周，该过程中所述控制模块控制所述水浸探头发射超声波信号并收取返回信号，完成一个步距的凸起结构端面斜射检测；
B4、所述控制模块控制所述探头平移驱动机构驱动所述水浸探头平移，使所述水浸探头的聚焦区域圆于该凸起结构的端面上沿径向向内偏移一个聚焦区域圆的直径，随后，再次执行B3，直至各次凸起结构端面斜射检测的检测范围之和覆盖该凸起结构的整个端面区域，完成该凸起结构端面涂层的质量检测；
B5、按B2～B4的过程逐个进行各凸起结构端面涂层的质量检测，直至完成所述圆柱体涂层的每个凸起结构端面的质量检测；
上述凹槽结构侧向正射检测包括以下步骤：
C1、所述控制模块使所述圆柱体处于检测初始状态，随后所述控制模块控制两根所述角度控制伸缩杆伸长或缩短，带动所述夹具及其上夹持固定的所述圆柱体相对于水平面旋转倾斜一个角度θ，然后，所述控制模块控制所述探头旋转驱动机构驱动所述水浸探头绕纵向相对于竖直面旋转倾斜θ-90°，使所述水浸探头的入射方向与所述圆柱体的轴线垂直；
C2、所述控制模块控制所述探头平移驱动机构驱动所述水浸探头平移，使所述水浸探头的入射点对齐所述圆柱体涂层侧面上的C点，其中，C点为所述圆柱体涂层侧面上的一点，该点在所述圆柱体位于初始状态时，与各凹槽结构槽底高度的高度差和所述水浸探头聚焦区域圆的半径一致；
随后，所述控制模块控制所述探头伸缩驱动机构沿自身轴线向伸长或缩短，使所述水浸探头与C点的距离为所述水浸探头的焦距F并保持；
C3、所述控制模块控制夹具旋转驱动机构驱动所述支撑板通过所述夹具带动所述圆柱体绕自身轴线转动一周，该过程中所述控制模块控制所述水浸探头发射超声波信号并收取返回信号，完成一个步距的凹槽结构侧向正射检测；
C4、所述控制模块控制所述探头平移驱动机构和所述探头伸缩驱动机构协同动作，带动所述水浸探头沿所述圆柱体的轴线向向斜下方移动，使所述水浸探头的聚焦区域圆于所述圆柱体涂层的侧面沿平行于所述圆柱体轴线的方向向斜下方偏移一个聚焦区域圆的直径，随后，再次执行C3，直至各次凹槽结构侧向正射检测的检测范围之和覆盖所述圆柱体涂层侧面上位于凹槽结构槽底面下方的整个区域，完成涂层侧面的质量检测。
进一步的，步骤B1中，夹角γ满足γ＝θcr-1°。
一种用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测装置，包括水浸箱，还包括安装于所述水浸箱顶部的水浸探头机构和安装于所述水浸箱底部的圆柱体定位机构；
水浸探头机构
所述水浸探头机构包括水浸探头及用于驱动所述水浸探头平移的探头平移驱动机构、用于驱动所述水浸探头旋转的探头旋转驱动机构以及用于驱动所述水浸探头伸缩的探头伸缩驱动机构；所述探头平移驱动机构安装于所述水浸箱顶部，可输出沿横向、纵向的二自由度平移，所述探头旋转驱动机构的固定部连接固定至所述探头平移驱动机构的输出端；所述探头旋转驱动机构可输出绕横向和纵向的二自由度的转动，所述探头伸缩驱动机构的顶端连接固定至所述探头旋转驱动机构的输出端；所述水浸探头连接固定至所述探头伸缩驱动机构的底端，其信号发射方向朝向所述圆柱体定位机构；
圆柱体定位机构
所述圆柱体定位机构包括底座、高度控制伸缩杆、夹具旋转驱动机构、支撑板、夹具和角度控制伸缩杆，所述底座安装固定至所述水浸箱内底部，所述高度控制伸缩杆的底端和顶端分别与所述底座的顶部和所述夹具旋转驱动机构的固定部连接固定；所述夹具旋转驱动机构的旋转柱可输出绕竖向的一自由度转动，支撑板通过等速万向节与所述旋转柱顶端连接，其顶部安装有夹具，底部设有以自身与所述等速万向节的连接点为圆心的环形滑轨，所述环形滑轨内滑动配合连接有两个角度控制滑块；两根角度控制伸缩杆对称设于所述旋转柱两侧，顶端分别与两个角度控制滑块铰接，底端分别与所述夹具旋转驱动机构的固定部铰接，该两处铰接均只具有使对应的所述角度控制伸缩杆转动靠近及转动远离所述旋转柱的一个转动自由度。
进一步的，所述夹具旋转驱动机构包括旋转柱、旋转箱、驱动电机、齿圈和旋转底座，所述旋转箱呈中空结构，其底部与所述高度控制伸缩杆的顶部连接固定，所述驱动电机安装于所述旋转箱内，所述旋转底座连接固定至所述旋转箱内底部；所述旋转柱的底端转动连接至所述旋转底座上，与所述旋转底座之间形成沿竖向的转动副，顶端伸出至所述旋转箱上方，其周向设有与其连接固定为整体结构的齿圈，所述齿圈与所述驱动电机输出端的驱动齿轮啮合。
进一步的，还包括控制模块，所述控制模块与所述探头平移驱动机构、探头旋转驱动机构、探头伸缩驱动机构、高度控制伸缩杆、夹具旋转驱动机构和所述角度控制伸缩杆数据连通。
进一步的，所述探头平移驱动机构为由两个直线导轨滑块机构搭接构成的平移驱动机构，两个所述直线导轨滑块机构中任一的轴向沿横向，另一的轴向沿纵向，且任一所述直线导轨滑块机构的导轨和滑块分别与另一所述直线导轨滑块机构的滑块和所述探头旋转驱动机构的固定部连接固定。
进一步的，所述探头旋转驱动机构为二自由度旋转云台，所述探头伸缩驱动机构为伸缩杆。
进一步的，所述驱动电机为水下伺服电机。
进一步的，所述夹具为液压夹具，所述液压夹具与所述控制模块数据连通。
进一步的，所述等速万向节为球叉式等速万向节。
本发明提供了一种用于圆柱体复杂上端面薄涂层检测的超声检测装置及其检测方法，具有以下有益效果：
1、本发明的超声检测方法通过对凸起结构侧面斜射检测、凸起结构端面斜射检测以及凹槽结构侧向正射检测共同实现圆柱体复杂端面薄涂层的质量检测，使超声以增加声程的方式进行圆柱体涂层的凸起结构侧面和端面质量检测，并以侧向正射的方式实现圆柱体涂层的凹槽结构底面的质量检测，有效解决了现有技术中因圆柱体端面涂层过薄及结构复杂导致的超声检测出现盲区、检测数据准确性和可靠性不足的问题；
2、本发明的超声检测装置能够驱动水浸探头的二自由度平移、一自由度旋转及轴向伸缩，以及驱动圆柱体的竖向升降和绕轴自转，可与超声检测方法相配合，实现圆柱体薄涂层复杂上端面的质量检测，检测准确性高、可靠性好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明圆柱体定位机构的结构示意图；
图3为本发明实施例中圆柱体的结构示意图；
图4为本发明实施例中圆柱体涂层的部分结构尺寸参数示意图；
图5为实施例中圆柱体涂层的凸起结构侧面斜射检测中各单步距检测的入射点及检测范围示意图；
图6为实施例中圆柱体涂层的凸起结构端面斜射检测中各单步距检测的入射点及检测范围示意图；
图7为实施例中圆柱体涂层的侧向正射检测中各单步距检测的入射点及检测范围示意图；
图中：
1、水浸箱；2、水浸探头机构，21、水浸探头，22、探头平移驱动机构，23、探头旋转驱动机构，24、探头伸缩驱动机构；3、圆柱体定位机构，30、底座，31、高度控制伸缩杆，32、夹具旋转驱动机构，321、旋转柱，322、旋转箱，323、驱动电机，324、齿圈，325、旋转底座，33、支撑板，331、环形滑轨，34、夹具，35、角度控制伸缩杆；4、控制模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
一种用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测方法，圆柱体包括基体，基体的上端面覆有涂层，该涂层的上端面呈有各环形等深凹槽结构并相应形成各圆弧形组或环形的凸起结构的复杂端面结构，超声检测方法包括以下步骤：
第一步，控制模块4控制高度控制伸缩杆31伸长，带动夹具34上移，直至夹具34伸出至水面上方，随后工作人员将圆柱体通过夹具34夹持固定，夹持固定时，应当使夹具34夹持于圆柱体的基体处，避免遮挡涂层，且应当使圆柱体的轴线与支撑板33的转轴重合；
第二步，控制模块4控制高度控制伸缩杆31缩短，带动夹具34及其上夹持的基体下移，直至基体和涂层均完全浸没至水中，且应保证涂层与水面的间距能够满足水浸探头21的聚焦及位置调整需要，该状态为圆柱体的检测初始状态；
第三步，进行涂层的凸起结构侧面斜射检测、凸起结构端面斜射检测以及凹槽结构侧向正射检测；
上述凸起结构侧面斜射检测包括以下步骤：
A1、使圆柱体处于检测初始状态；
A2、控制模块4控制两根角度控制伸缩杆35相应伸长及缩短，带动夹具34及其上夹持固定的圆柱体旋转倾斜，使圆柱体的中轴线与水浸探头21入射方向的夹角为α，该夹角α应满足
Figure BDA0003586212240000071
其中，s为该凸起结构沿径向的宽度，h为凹槽结构的深度；
A3、控制模块4控制探头平移驱动机构22驱动水浸探头21作横向及纵向的平移运动，使水浸探头21的入射点对齐于该凸起结构侧面上的一点B处；其中，点B与该凸起结构该侧面顶部边缘的距离和水浸探头21聚焦区域圆的半径一致，使此时水浸探头21的聚焦区域圆与该凸起结构该侧面的顶部外缘相切；
随后，控制模块4控制探头伸缩驱动机构24沿竖向伸长或缩短，使水浸探头21与B点的距离为水浸探头21的焦距F并保持；
水浸探头21在水中无工件时的焦距F可根据公式
Figure BDA0003586212240000072
得到，其中，c1为水浸探头21的声透镜中的声速，c2为水中的声速，r为声透镜的曲率半径；
A4、控制模块4控制夹具旋转驱动机构32驱动支撑板33通过夹具34带动圆柱体绕自身轴线转动一周，该过程中控制模块4控制水浸探头21发射超声波信号并收取返回信号，完成一个步距的凸起结构侧面斜射检测；
该检测方式下，凸起结构侧面斜射检测的步距取决于水浸探头21的聚焦区域圆的直径，一个步距的检测范围覆盖水浸探头21聚焦区域圆于该凸起结构侧面上对应环绕一周的部分；
A5、控制模块4控制探头平移驱动机构22带动水浸探头21沿横向平移，使水浸探头21的聚焦区域圆于该凸起结构的侧面上相对于B点向下偏移一个聚焦区域圆的直径，随后，控制模块4控制探头伸缩驱动机构24伸长，带动水浸探头21沿竖向下移，使水浸探头21与新的入射点的距离为水浸探头21的焦距F并保持；
然后，再次执行A4～A5，直至各次凸起结构侧面斜射检测的检测范围之和覆盖该凸起结构的该侧面区域，完成该凸起结构一个侧面涂层的质量检测；
A6、按A1～A5的过程逐个进行涂层各凸起结构侧面的质量检测，直至完成圆柱体涂层的每个凸起结构侧面的质量检测；
上述凸起结构端面斜射检测包括以下步骤：
B1、使圆柱体处于检测初始状态，随后控制模块4控制探头旋转驱动机构23驱动水浸探头21绕横向旋转倾斜，使水浸探头21入射方向与竖向的夹角为γ，该夹角γ应满足γ<θcr；
水浸探头21发射的超声波信号进入涂层时，产生临界折射纵波的角度为θcr，为保证检测过程中，超声波信号不产生临界折射纵波，需要使γ≠θcr；同时，因γ>θcr时超声纵波信号发生全反射，导致进入涂层的超声纵波信号能量不足，影响检测效果，因此，夹角γ应满足γ<θcr；
其中，θcr为涂层材料的纵波临界折射角；
B2、控制模块4控制探头平移驱动机构22驱动水浸探头21作横向及纵向的平移运动，使水浸探头21的入射点对齐于该凸起结构的上端面上的一点A处，其中，点A与该凸起结构端面外缘的距离和水浸探头21聚焦区域圆的半径一致，使此时水浸探头21的聚焦区域圆与该凸起结构的端面外缘相切；
随后，控制模块4控制探头平移驱动机构22和探头伸缩驱动机构24协同动作，使水浸探头21斜向下移至水浸探头21与A点的距离为水浸探头21的焦距F并保持；该过程中，应保持水浸探头21的入射点对齐于点A处；
B3、控制模块4控制夹具旋转驱动机构32驱动支撑板33通过夹具34带动圆柱体绕自身轴线转动一周，该过程中控制模块4控制水浸探头21发射超声波信号并收取返回信号，完成一个步距的凸起结构端面斜射检测；
该检测方式下，凸起结构端面斜射检测的步距取决于水浸探头21的聚焦区域圆的直径，一个步距的检测范围覆盖水浸探头21聚焦区域圆于该凸起结构端面上对应环绕一周的部分；
B4、控制模块4控制探头平移驱动机构22驱动水浸探头21平移，使水浸探头21的聚焦区域圆于该凸起结构的端面上沿径向向内偏移一个聚焦区域圆的直径，随后，再次执行B3，直至各次凸起结构端面斜射检测的检测范围之和覆盖该凸起结构的整个端面区域，完成该凸起结构端面涂层的质量检测；
B5、按B2～B4的过程逐个进行各凸起结构端面涂层的质量检测，直至完成圆柱体涂层的每个凸起结构端面的质量检测；
上述凹槽结构侧向正射检测包括以下步骤：
C1、控制模块4使圆柱体处于检测初始状态，随后控制模块4控制两根角度控制伸缩杆35伸长或缩短，带动夹具34及其上夹持固定的圆柱体相对于水平面旋转倾斜一个角度θ，然后，控制模块4控制探头旋转驱动机构23驱动水浸探头21绕纵向相对于竖直面旋转倾斜θ-90°，使水浸探头21的入射方向与圆柱体的轴线垂直；
C2、控制模块4控制探头平移驱动机构22驱动水浸探头21平移，使水浸探头21的入射点对齐圆柱体涂层侧面上的C点，其中，C点为圆柱体涂层侧面上的一点，该点在圆柱体位于初始状态时，与各凹槽结构槽底高度的高度差和水浸探头21聚焦区域圆的半径一致；
随后，控制模块4控制探头伸缩驱动机构24沿自身轴线向伸长或缩短，使水浸探头21与C点的距离为水浸探头21的焦距F并保持；
C3、控制模块4控制夹具旋转驱动机构32驱动支撑板33通过夹具34带动圆柱体绕自身轴线转动一周，该过程中控制模块4控制水浸探头21发射超声波信号并收取返回信号，完成一个步距的凹槽结构侧向正射检测；
该检测方式下，凹槽结构侧向正射检测的步距取决于水浸探头21的聚焦区域圆的直径，一个步距的检测范围覆盖水浸探头21聚焦区域圆于涂层侧面上对应环绕一周的部分；
C4、控制模块4控制探头平移驱动机构22和探头伸缩驱动机构24协同动作，带动水浸探头21沿圆柱体的轴线向向斜下方移动，使水浸探头21的聚焦区域圆于圆柱体涂层的侧面沿平行于圆柱体轴线的方向向斜下方偏移一个聚焦区域圆的直径，随后，再次执行C3，直至各次凹槽结构侧向正射检测的检测范围之和覆盖圆柱体涂层侧面上位于凹槽结构槽底面下方的整个区域，完成涂层侧面的质量检测。
优选的，步骤B1中，夹角γ满足γ＝θcr-1°。
由Snell's Law可知，超声波在各个界面处的入射角与折射角存在一定关系：
Figure BDA0003586212240000091
其中，γ1是超声波进入到涂层中的折射角；c3为超声波在涂层中的声速；而超声波的声程
Figure BDA0003586212240000101
Figure BDA0003586212240000102
其中，H为涂层未开设凹槽结构时的厚度；因此，为了尽可能的增加声程S声，使声程S声足够实现测得的缺陷回波与界面回波和底面回波的分辨，应使γ尽可能的大，因此此处取γ＝θcr-1°。
一种用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测装置，通过前述检测方法进行圆柱体端面涂层的质量检测，如图1～图2所示，其结构关系为：包括水浸箱1，还包括安装于水浸箱1顶部的水浸探头机构2和安装于水浸箱1底部的圆柱体定位机构3；
水浸探头机构2
水浸探头机构2包括水浸探头21及用于驱动水浸探头21平移的探头平移驱动机构22、用于驱动水浸探头21旋转的探头旋转驱动机构23以及用于驱动水浸探头21伸缩的探头伸缩驱动机构24；探头平移驱动机构22安装于水浸箱1顶部，可输出沿横向、纵向的二自由度平移，探头旋转驱动机构23的固定部连接固定至探头平移驱动机构22的输出端；探头旋转驱动机构23可输出绕横向和纵向的二自由度的转动，探头伸缩驱动机构24的顶端连接固定至探头旋转驱动机构23的输出端；水浸探头21连接固定至探头伸缩驱动机构24的底端，其信号发射方向朝向圆柱体定位机构3；
圆柱体定位机构3
圆柱体定位机构3包括底座30、高度控制伸缩杆31、夹具旋转驱动机构32、支撑板33、夹具34和角度控制伸缩杆35，底座30安装固定至水浸箱1内底部，高度控制伸缩杆31的底端和顶端分别与底座30的顶部和夹具旋转驱动机构32的固定部连接固定；夹具旋转驱动机构32的旋转柱321可输出绕竖向的一自由度转动，支撑板33通过等速万向节与旋转柱321顶端连接，其顶部安装有夹具34，底部设有以自身与等速万向节的连接点为圆心的环形滑轨331，环形滑轨331内滑动配合连接有两个角度控制滑块；两根角度控制伸缩杆35对称设于旋转柱321两侧，顶端分别与两个角度控制滑块铰接，底端分别与夹具旋转驱动机构32的固定部铰接，该两处铰接均只具有使对应的角度控制伸缩杆35转动靠近及转动远离旋转柱321的一个转动自由度。
优选的，夹具旋转驱动机构32包括旋转柱321、旋转箱322、驱动电机323、齿圈324和旋转底座325，旋转箱322呈中空结构，其底部与高度控制伸缩杆31的顶部连接固定，驱动电机323安装于旋转箱322内，旋转底座325连接固定至旋转箱322内底部；旋转柱321的底端转动连接至旋转底座325上，与旋转底座325之间形成沿竖向的转动副，顶端伸出至旋转箱322上方，其周向设有与其连接固定为整体结构的齿圈324，齿圈324与驱动电机323输出端的驱动齿轮啮合。
优选的，还包括控制模块4，控制模块4与探头平移驱动机构22、探头旋转驱动机构23、探头伸缩驱动机构24、高度控制伸缩杆31、夹具旋转驱动机构32和角度控制伸缩杆35数据连通。
优选的，探头平移驱动机构22为由两个直线导轨滑块机构搭接构成的平移驱动机构，两个直线导轨滑块机构中任一的轴向沿横向，另一的轴向沿纵向，且任一直线导轨滑块机构的导轨和滑块分别与另一直线导轨滑块机构的滑块和探头旋转驱动机构23的固定部连接固定。
优选的，探头旋转驱动机构23为二自由度旋转云台，探头伸缩驱动机构24为伸缩杆。
优选的，驱动电机323为水下伺服电机。
优选的，夹具34为液压夹具，液压夹具与控制模块数据连通。
优选的，等速万向节为球叉式等速万向节。
实施例1
由于本发明主要用于进行圆柱体涂层复杂上端面的质量检测，该复杂上端面上开设有若干用于导流的凹槽结构，为保证凹槽结构的导流效果，实际设计时，凹槽结构的宽度在满足其他设计条件时总尽可能地大。因此，使用本发明的方法进行涂层的凸起结构侧面的质量检测时，只要正确地使圆柱体按方法中设定的角度旋转倾斜，检测超声波就不会被相邻的凸起结构阻挡。
本实施例以图3所示的圆柱体为例，进行该圆柱体涂层的质量检测，该圆柱体与本发明的检测方法相关的各结构尺寸参数如图4所示。该圆柱体的涂层上端面呈复杂结构，沿径向由外至内共具有b1、b2、b3和b4四个环形的凹槽结构，并相应形成a1、a2、a3和a4四个圆弧形组或环形的凸起结构；s1、s2、s3和s4分别为a1、a2、a3和a4沿径向的宽度，h为b1、b2、b3和b4四个等深凹槽结构的深度。
需要说明的是，圆弧形组的凸起结构虽然包括多个同直径圆弧形凸起，但在本发明的检测方法中，前述的多个同直径圆弧形凸起上相对应的位置总能在一个步距的检测覆盖范围内被同时覆盖，因此，检测过程中可将由多个同直径圆弧形凸起构成的圆弧形组凸起结构视为一个整体，作为一个凸起结构来检测。
如图3所示，A1、A2、A3和A4分别为a1、a2、a3和a4上端面上与对应凸起结构的上端面外缘距离为水浸探头21聚焦区域圆半径的点，且为检测方便，A1、A2、A3和A4共线且A1、A2、A3和A4的连线方向沿横向；B1、B2、B3和B4分别为a1、a2、a3和a4外侧面上与对应凸起结构的该侧面顶部边缘距离为水浸探头21聚焦区域圆半径的点，B1'、B2'、B3'和B4'分别为a1、a2、a3和a4内侧面上与对应凸起结构的该侧面顶部边缘距离为水浸探头21聚焦区域圆半径的点，且为检测方便，B1、B2、B3、B4、B1'、B2'、B3'和B4'共线且B1、B2、B3、B4、B1'、B2'、B3'和B4'的连线方向沿横向；C点为圆柱体位于初始状态时，涂层的侧面上与b1、b2、b3和b4的底面等高的一点。
该圆柱体涂层的水浸超声检测方法包括以下步骤：
第一步，控制模块4控制高度控制伸缩杆31伸长，带动夹具34上移，直至夹具34伸出至水面上方，随后工作人员将圆柱体通过夹具34夹持固定，夹持固定时，应当使夹具34夹持于圆柱体的基体处，避免遮挡涂层，且应当使圆柱体的轴线与支撑板33的转轴重合；
第二步，控制模块4控制高度控制伸缩杆31缩短，带动夹具34及其上夹持的基体下移，直至基体和涂层均完全浸没至水中，且应保证涂层与水面的间距能够满足水浸探头21的聚焦及位置调整需要，该状态为圆柱体的检测初始状态；
第三步，进行涂层的凸起结构侧面斜射检测、凸起结构端面斜射检测以及凹槽结构侧向正射检测；
上述凸起结构侧面斜射检测包括以下步骤：
A1、控制模块4控制两根角度控制伸缩杆35相应伸长及缩短，带动夹具34及其上夹持固定的圆柱体旋转倾斜，使圆柱体的中轴线与水浸探头21入射方向的夹角为α1，该夹角α1应满足
Figure BDA0003586212240000121
A2、控制模块4控制探头平移驱动机构22驱动水浸探头21作横向及纵向的平移运动，使水浸探头21的入射点对齐于B1处，随后，控制模块4控制探头伸缩驱动机构24沿竖向伸长或缩短，使水浸探头21与B1点的距离为水浸探头21的焦距F并保持；
A3、控制模块4控制夹具旋转驱动机构32驱动支撑板33通过夹具34带动圆柱体绕自身轴线转动一周，该过程中控制模块4控制水浸探头21发射超声波信号并收取返回信号，完成第一个步距的a1的侧面斜射检测；如图5所示，第一个步距的a1的侧面斜射检测覆盖范围如
Figure BDA0003586212240000122
A4、控制模块4控制探头平移驱动机构22带动水浸探头21沿横向平移，使水浸探头21的聚焦区域圆于a1的侧面上向下偏移一个聚焦区域圆直径d，此时，水浸探头21的入射点对齐于
Figure BDA0003586212240000123
处；随后，控制模块4控制探头伸缩驱动机构24伸长，带动水浸探头21沿竖向下移，使水浸探头21与
Figure BDA0003586212240000124
点的距离为水浸探头21的焦距F并保持；然后，再次执行A3，完成第二个步距的a1的侧面斜射检测，第二个步距的a1的侧面斜射检测覆盖范围如
Figure BDA0003586212240000125
按A4的方法逐次对水浸探头21的入射点进行调整，依次将水浸探头21的入射点对齐于
Figure BDA0003586212240000131
每次入射点调整后，均应重新将水浸探头21与新入射点的间距调整至与水浸探头21的焦距F一致，并按A3的方法进行一次a1的单步距的侧面斜射检测，各次a1的单步距的侧面斜射检测覆盖范围依次为
Figure BDA0003586212240000132
直至
Figure BDA0003586212240000133
覆盖的范围之和包括a1的整个外侧面，完成a1的外侧面斜射检测；
A5、按A1～A4的过程逐个进行并完成凸起结构a2、a3和a4的外侧面斜射检测及a4、a3、a2和a1的内侧面斜射检测，a2、a3和a4的外侧面斜射检测中，水浸探头21的初始入射点分别为B2、B3和B4；a4、a3、a2和a1的内侧面斜射检测中，水浸探头21的初始入射点分别为B4'、B3'、B2'和B1'。
其中，a3和a4是虽是多个同直径圆弧形凸起构成的非连续环形的凸起结构，但在各圆弧形凸起之间的非连续区域，超声检测信号会发生明显畸变，可以准确定位非连续区域，并对该区域对应的检测信号进行部分筛除，因此，a3和a4的非连续结构对于整个检测流程没有影响；各凸起结构a1、a2、a3和a4沿径向宽度s1、s2、s3和s4不全部相同，所以在对各凸起结构检测时，相对应的α1，α2、α3、α4也并不全部相同。
该圆柱体涂层的凸起结构端面斜射检测包括以下步骤：
B1、控制模块4使圆柱体处于检测初始状态，随后控制模块4控制探头旋转驱动机构23驱动水浸探头21绕横向旋转倾斜，使水浸探头21入射方向与竖向的夹角为γ，该夹角γ满足γ＝θcr-1°；
B2、控制模块4控制探头平移驱动机构22驱动水浸探头21作横向及纵向的平移运动，使水浸探头21的入射点对齐于该凸起结构的上端面上的一点A1处，随后，控制模块4控制探头平移驱动机构22和探头伸缩驱动机构24协同动作，使水浸探头21斜向下移至水浸探头21与A1点的距离为水浸探头21的焦距F并保持；
B3、控制模块4控制夹具旋转驱动机构32驱动支撑板33通过夹具34带动圆柱体绕自身轴线转动一周，该过程中控制模块4控制水浸探头21发射超声波信号并收取返回信号，完成a1的一个步距的端面斜射检测；如图6所示，第一个步距的a1的端面斜射检测覆盖范围如
Figure BDA0003586212240000134
B4、控制模块4控制探头平移驱动机构22驱动水浸探头21平移，使水浸探头21的聚焦区域圆于a1的端面上沿径向向内偏移一个聚焦区域圆直径d，此时，水浸探头21的入射点对齐于
Figure BDA0003586212240000135
处，随后，再次执行B3，完成第二个步距的a1的端面斜射检测，第二个步距的a1的端面斜射检测覆盖范围如
Figure BDA0003586212240000136
按B4的方法逐次对水浸探头21的入射点进行调整，依次将水浸探头21的入射点对齐于
Figure BDA0003586212240000141
每次入射点调整后，均应按B3的方法进行一次a1的单步距的端面斜射检测，各次a1的单步距的端面斜射检测覆盖范围依次为
Figure BDA0003586212240000142
直至
Figure BDA0003586212240000143
覆盖的范围之和包括a1的整个端面，完成a1的端面斜射检测；
B5、按B2～B4的过程逐个进行并完成a2、a3和a4的端面斜射检测，a2、a3和a4的端面斜射检测中，水浸探头21的初始入射点分别为A2、A3和A4。
该圆柱体涂层的侧向正射检测包括以下步骤：
C1、控制模块4使圆柱体处于检测初始状态，随后控制模块4控制两根角度控制伸缩杆35伸长或缩短，带动夹具34及其上夹持固定的圆柱体相对于水平面旋转倾斜45°，然后，控制模块4控制探头旋转驱动机构23驱动水浸探头21绕纵向相对于竖直面旋转倾斜-45°，使水浸探头21的入射方向与圆柱体的轴线垂直；
C2、控制模块4控制探头平移驱动机构22驱动水浸探头21平移，使水浸探头21的入射点对齐圆柱体涂层侧面上的C点，随后，控制模块4控制探头伸缩驱动机构24沿自身轴线向伸长或缩短，使水浸探头21与C点的距离为水浸探头21的焦距F并保持；
C3、控制模块4控制夹具旋转驱动机构32驱动支撑板33通过夹具34带动圆柱体绕自身轴线转动一周，该过程中控制模块4控制水浸探头21发射超声波信号并收取返回信号，完成第一个步距的圆柱体涂层的凹槽结构侧向正射检测；如图7所示，第一个步距的圆柱体涂层的凹槽结构侧向正射检测覆盖范围如
Figure BDA0003586212240000144
C4、控制模块4控制探头平移驱动机构22和探头伸缩驱动机构24协同动作，带动水浸探头21沿圆柱体的轴线向向斜下方移动，使水浸探头21的聚焦区域圆于圆柱体涂层的侧面沿平行于圆柱体轴线的方向向斜下方偏移一个聚焦区域圆直径d，此时，水浸探头21的入射点对齐于C2处，随后，再次执行C3，完成第二个步距的圆柱体涂层的凹槽结构侧向正射检测，第二个步距的圆柱体涂层的凹槽结构侧向正射检测覆盖范围如
Figure BDA0003586212240000145
按C4的方法逐次对水浸探头21的入射点进行调整，依次将水浸探头21的入射点对齐于C3……Cn，每次入射点调整后，均应按C3的方法进行一次圆柱体涂层的单步距的凹槽结构侧向正射检测，各次圆柱体涂层的单步距的凹槽结构侧向正射检测覆盖范围依次为
Figure BDA0003586212240000146
Figure BDA0003586212240000147
直至
Figure BDA0003586212240000148
覆盖的范围之和包括圆柱体侧面上位于b1、b2、b3和b4底面下方的整个涂层区域，完成圆柱体涂层的凹槽结构侧向正射检测。
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。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测方法，所述圆柱体包括基体，所述基体的上端面覆有涂层，该涂层的上端面呈有各环形等深凹槽结构并相应形成各圆弧形组或环形的凸起结构的复杂端面结构，其特征在于，所述超声检测方法包括以下步骤：
第一步，控制模块(4)控制高度控制伸缩杆(31)伸长，带动夹具(34)上移，直至所述夹具(34)伸出至水面上方，随后工作人员将所述圆柱体通过所述夹具(34)夹持固定，夹持固定时，应当使所述夹具(34)夹持于所述圆柱体的基体处，避免遮挡所述涂层，且应当使所述圆柱体的轴线与支撑板(33)的转轴重合；
第二步，所述控制模块(4)控制所述高度控制伸缩杆(31)缩短，带动所述夹具(34)及其上夹持的所述基体下移，直至所述基体和所述涂层均完全浸没至水中，且应保证所述涂层与水面的间距能够满足水浸探头(21)的聚焦及位置调整需要，该状态为所述圆柱体的检测初始状态；
第三步，进行所述涂层的凸起结构侧面斜射检测、凸起结构端面斜射检测以及凹槽结构侧向正射检测；
上述凸起结构侧面斜射检测包括以下步骤：
A1、使所述圆柱体处于检测初始状态；
A2、所述控制模块(4)控制两根角度控制伸缩杆(35)相应伸长及缩短，带动所述夹具(34)及其上夹持固定的所述圆柱体旋转倾斜，使所述圆柱体的中轴线与所述水浸探头(21)入射方向的夹角为α，该夹角α应满足
Figure FDA0003586212230000011
其中，s为该凸起结构沿径向的宽度，h为凹槽结构的深度；
A3、所述控制模块(4)控制探头平移驱动机构(22)驱动所述水浸探头(21)作横向及纵向的平移运动，使所述水浸探头(21)的入射点对齐于该凸起结构侧面上的一点B处；其中，点B与该凸起结构该侧面顶部边缘的距离和所述水浸探头(21)聚焦区域圆的半径一致，使此时所述水浸探头(21)的聚焦区域圆与该凸起结构该侧面的顶部外缘相切；
随后，所述控制模块(4)控制探头伸缩驱动机构(24)沿竖向伸长或缩短，使所述水浸探头(21)与B点的距离为所述水浸探头(21)的焦距F并保持；
A4、所述控制模块(4)控制夹具旋转驱动机构(32)驱动所述支撑板(33)通过所述夹具(34)带动所述圆柱体绕自身轴线转动一周，该过程中所述控制模块(4)控制所述水浸探头(21)发射超声波信号并收取返回信号，完成一个步距的凸起结构侧面斜射检测；
A5、所述控制模块(4)控制所述探头平移驱动机构(22)带动所述水浸探头(21)沿横向平移，使所述水浸探头(21)的聚焦区域圆于该凸起结构的侧面上相对于B点向下偏移一个聚焦区域圆的直径，随后，所述控制模块(4)控制所述探头伸缩驱动机构(24)伸长，带动所述水浸探头(21)沿竖向下移，使所述水浸探头(21)与新的入射点的距离为所述水浸探头(21)的焦距F并保持；
然后，再次执行A4～A5，直至各次凸起结构侧面斜射检测的检测范围之和覆盖该凸起结构的该侧面区域，完成该凸起结构一个侧面涂层的质量检测；
A6、按A1～A5的过程逐个进行涂层各凸起结构侧面的质量检测，直至完成所述圆柱体涂层的每个凸起结构侧面的质量检测；
上述凸起结构端面斜射检测包括以下步骤：
B1、使所述圆柱体处于检测初始状态，随后所述控制模块(4)控制所述探头旋转驱动机构(23)驱动所述水浸探头(21)绕横向旋转倾斜，使所述水浸探头(21)入射方向与竖向的夹角为γ，该夹角γ应满足γ<θcr；
其中，θcr为涂层材料的纵波临界折射角；
B2、所述控制模块(4)控制所述探头平移驱动机构(22)驱动所述水浸探头(21)作横向及纵向的平移运动，使所述水浸探头(21)的入射点对齐于该凸起结构的上端面上的一点A处，其中，点A与该凸起结构端面外缘的距离和所述水浸探头(21)聚焦区域圆的半径一致，使此时所述水浸探头(21)的聚焦区域圆与该凸起结构的端面外缘相切；
随后，所述控制模块(4)控制所述探头平移驱动机构(22)和所述探头伸缩驱动机构(24)协同动作，使所述水浸探头(21)斜向下移至所述水浸探头(21)与A点的距离为所述水浸探头(21)的焦距F并保持；该过程中，应保持所述水浸探头(21)的入射点对齐于点A处；
B3、所述控制模块(4)控制所述夹具旋转驱动机构(32)驱动所述支撑板(33)通过所述夹具(34)带动所述圆柱体绕自身轴线转动一周，该过程中所述控制模块(4)控制所述水浸探头(21)发射超声波信号并收取返回信号，完成一个步距的凸起结构端面斜射检测；
B4、所述控制模块(4)控制所述探头平移驱动机构(22)驱动所述水浸探头(21)平移，使所述水浸探头(21)的聚焦区域圆于该凸起结构的端面上沿径向向内偏移一个聚焦区域圆的直径，随后，再次执行B3，直至各次凸起结构端面斜射检测的检测范围之和覆盖该凸起结构的整个端面区域，完成该凸起结构端面涂层的质量检测；
B5、按B2～B4的过程逐个进行各凸起结构端面涂层的质量检测，直至完成所述圆柱体涂层的每个凸起结构端面的质量检测；
上述凹槽结构侧向正射检测包括以下步骤：
C1、所述控制模块(4)使所述圆柱体处于检测初始状态，随后所述控制模块(4)控制两根所述角度控制伸缩杆(35)伸长或缩短，带动所述夹具(34)及其上夹持固定的所述圆柱体相对于水平面旋转倾斜一个角度θ，然后，所述控制模块(4)控制所述探头旋转驱动机构(23)驱动所述水浸探头(21)绕纵向相对于竖直面旋转倾斜θ-90°，使所述水浸探头(21)的入射方向与所述圆柱体的轴线垂直；
C2、所述控制模块(4)控制所述探头平移驱动机构(22)驱动所述水浸探头(21)平移，使所述水浸探头(21)的入射点对齐所述圆柱体涂层侧面上的C点，其中，C点为所述圆柱体涂层侧面上的一点，该点在所述圆柱体位于初始状态时，与各凹槽结构槽底高度的高度差和所述水浸探头(21)聚焦区域圆的半径一致；
随后，所述控制模块(4)控制所述探头伸缩驱动机构(24)沿自身轴线向伸长或缩短，使所述水浸探头(21)与C点的距离为所述水浸探头(21)的焦距F并保持；
C3、所述控制模块(4)控制夹具旋转驱动机构(32)驱动所述支撑板(33)通过所述夹具(34)带动所述圆柱体绕自身轴线转动一周，该过程中所述控制模块(4)控制所述水浸探头(21)发射超声波信号并收取返回信号，完成一个步距的凹槽结构侧向正射检测；
C4、所述控制模块(4)控制所述探头平移驱动机构(22)和所述探头伸缩驱动机构(24)协同动作，带动所述水浸探头(21)沿所述圆柱体的轴线向向斜下方移动，使所述水浸探头(21)的聚焦区域圆于所述圆柱体涂层的侧面沿平行于所述圆柱体轴线的方向向斜下方偏移一个聚焦区域圆的直径，随后，再次执行C3，直至各次凹槽结构侧向正射检测的检测范围之和覆盖所述圆柱体涂层侧面上位于凹槽结构槽底面下方的整个区域，完成涂层侧面的质量检测。
2.根据权利要求1所述的用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测方法，其特征在于：步骤B1中，夹角γ满足γ＝θcr-1°。
3.一种用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测装置，通过如权利要求1或2所述的检测方法进行圆柱体端面涂层的质量检测，包括水浸箱(1)，其特征在于：还包括安装于所述水浸箱(1)顶部的水浸探头机构(2)和安装于所述水浸箱(1)底部的圆柱体定位机构(3)；
水浸探头机构(2)
所述水浸探头机构(2)包括水浸探头(21)及用于驱动所述水浸探头(21)平移的探头平移驱动机构(22)、用于驱动所述水浸探头(21)旋转的探头旋转驱动机构(23)以及用于驱动所述水浸探头(21)伸缩的探头伸缩驱动机构(24)；所述探头平移驱动机构(22)安装于所述水浸箱(1)顶部，可输出沿横向、纵向的二自由度平移，所述探头旋转驱动机构(23)的固定部连接固定至所述探头平移驱动机构(22)的输出端；所述探头旋转驱动机构(23)可输出绕横向和纵向的二自由度的转动，所述探头伸缩驱动机构(24)的顶端连接固定至所述探头旋转驱动机构(23)的输出端；所述水浸探头(21)连接固定至所述探头伸缩驱动机构(24)的底端，其信号发射方向朝向所述圆柱体定位机构(3)；
圆柱体定位机构(3)
所述圆柱体定位机构(3)包括底座(30)、高度控制伸缩杆(31)、夹具旋转驱动机构(32)、支撑板(33)、夹具(34)和角度控制伸缩杆(35)，所述底座(30)安装固定至所述水浸箱(1)内底部，所述高度控制伸缩杆(31)的底端和顶端分别与所述底座(30)的顶部和所述夹具旋转驱动机构(32)的固定部连接固定；所述夹具旋转驱动机构(32)的旋转柱(321)可输出绕竖向的一自由度转动，支撑板(33)通过等速万向节与所述旋转柱(321)顶端连接，其顶部安装有夹具(34)，底部设有以自身与所述等速万向节的连接点为圆心的环形滑轨(331)，所述环形滑轨(331)内滑动配合连接有两个角度控制滑块；两根角度控制伸缩杆(35)对称设于所述旋转柱(321)两侧，顶端分别与两个角度控制滑块铰接，底端分别与所述夹具旋转驱动机构(32)的固定部铰接，该两处铰接均只具有使对应的所述角度控制伸缩杆(35)转动靠近及转动远离所述旋转柱(321)的一个转动自由度。
4.根据权利要求3所述的用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测装置，其特征在于：所述夹具旋转驱动机构(32)包括旋转柱(321)、旋转箱(322)、驱动电机(323)、齿圈(324)和旋转底座(325)，所述旋转箱(322)呈中空结构，其底部与所述高度控制伸缩杆(31)的顶部连接固定，所述驱动电机(323)安装于所述旋转箱(322)内，所述旋转底座(325)连接固定至所述旋转箱(322)内底部；所述旋转柱(321)的底端转动连接至所述旋转底座(325)上，与所述旋转底座(325)之间形成沿竖向的转动副，顶端伸出至所述旋转箱(322)上方，其周向设有与其连接固定为整体结构的齿圈(324)，所述齿圈(324)与所述驱动电机(323)输出端的驱动齿轮啮合。
5.根据权利要求3所述的用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测装置，其特征在于：还包括控制模块(4)，所述控制模块(4)与所述探头平移驱动机构(22)、探头旋转驱动机构(23)、探头伸缩驱动机构(24)、高度控制伸缩杆(31)、夹具旋转驱动机构(32)和所述角度控制伸缩杆(35)数据连通。
6.根据权利要求4所述的用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测装置，其特征在于：所述探头平移驱动机构(22)为由两个直线导轨滑块机构搭接构成的平移驱动机构，两个所述直线导轨滑块机构中任一的轴向沿横向，另一的轴向沿纵向，且任一所述直线导轨滑块机构的导轨和滑块分别与另一所述直线导轨滑块机构的滑块和所述探头旋转驱动机构(23)的固定部连接固定。
7.根据权利要求4所述的用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测装置，其特征在于：所述探头旋转驱动机构(23)为二自由度旋转云台，所述探头伸缩驱动机构(24)为伸缩杆。
8.根据权利要求3所述的用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测装置，其特征在于：所述驱动电机(323)为水下伺服电机。
9.根据权利要求3所述的用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测装置，其特征在于：所述夹具(34)为液压夹具，所述液压夹具与所述控制模块数据连通。
10.根据权利要求3所述的用于圆柱体薄涂层复杂上端面的水浸超声检测装置，其特征在于：所述等速万向节为球叉式等速万向节。
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