CN117589874B - 一种单多通道复合式扫查装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及结构部件测试技术领域，具体为一种单多通道复合式扫查装置及方法。其为了解决现有的扫查装置及方法无法同时兼顾扫查精度和扫查速度的问题，故提供了一种新的单多通道复合式扫查装置及方法，包括扫查平台、多通道扫查机构、单通道扫查机构、用于支撑被扫查的待测板的支撑机构，采用上述的单多通道复合式扫查装置来进行扫查的方法包括如下三种扫查方式：1）单通道扫查方式；2）多通道扫查方式；3）单多通道复合扫查方式即先采用多通道扫查机构对待测板进行多通道扫查，然后再采用单通道扫查机构对待测板的粗扫缺陷范围进行精扫。该装置在进行大面积的待测板检测时，能在保证检测精度的同时缩短扫查时间。
Description
技术领域
本发明涉及结构部件测试技术领域，具体为一种单多通道复合式扫查装置及方法。
背景技术
复合材料在航空航天、汽车工业和风力发电等领域得到了广泛应用，通常具有优异的性能和特性，在各个领域中发挥着重要的作用。在复合材料制备过程中，由于各种因素的影响可能导致制备出的复合板中出现肉眼不可见的缺陷，如裂纹或气泡，而这些缺陷会导致复合板性能的下降，影响其应用，所以在复合板投入使用时，为保证其应用效果，需对其进行缺陷扫查检测。
针对复合材料缺陷的常用扫查检测方法为超声无损检测，传统的检测方法为人工采用手持式探头对复合板的缺陷进行扫查，但该检测方法易受到工人的操作速度和熟练度的限制，尤其是在进行大面积的复合板缺陷扫查时，易出现漏检区且耗时较长，扫查效率低，工人劳动强度高。
为降低工人劳动强度、提高扫查效率，在进行大面积的复合板缺陷扫查检测时，现有技术中多采用单通道扫查机构或多通道扫查机构进行扫查。单通道扫查机构的扫查精度较高，但在进行大面积的复合板缺陷检测时耗时较长，而多通道扫查机构一般多采用一次性往复扫查方式，耗时较短，但其扫查精度较低，若采用多通道扫查机构进行精扫，其控制难度较大、需采集与存储的数据多、成像过程复杂不便于实时显示缺陷信息，而且耗时也较长，故导致在进行大面积的复合板缺陷检测时，现有的机构无法同时兼顾扫查精度和扫查时间。
发明内容
本发明为了解决现有的扫查机构无法同时兼顾扫查精度和扫查时间的问题，故提供了一种新的单多通道复合式扫查装置及方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种单多通道复合式扫查装置，包括扫查平台、多通道扫查机构、单通道扫查机构、用于支撑被扫查的待测板的支撑机构；
多通道扫查机构包括第一Y轴直线模组、多通道扫查架、多通道探头组件，多通道探头组件包括上下相对分布且均固定于多通道扫查架上的空气耦合超声激励传感器组和空气耦合超声接收传感器组，空气耦合超声激励传感器组和空气耦合超声接收传感器组均包括多个沿X轴方向呈一字型均布的空气耦合超声传感器，空气耦合超声激励传感器组和空气耦合超声接收传感器组的长度均大于或等于待测板的宽度，第一Y轴直线模组的固定部固定于扫查平台上表面的左端部，多通道扫查架沿X轴方向布置且固定于第一Y轴直线模组的滑动部；
支撑机构用于将被扫查的待测板支撑定位于多通道扫查机构中的空气耦合超声激励传感器组和空气耦合超声接收传感器组之间，便于多通道扫查机构对待测板进行多通道扫查；
单通道扫查机构包括第二Y轴直线模组、X轴直线模组、单通道扫查架、单通道探头组件，第二Y轴直线模组的固定部固定于扫查平台上表面的右端部，X轴直线模组的固定部固定于第二Y轴直线模组的滑动部，单通道扫查架的右端部固定于X轴直线模组的滑动部，单通道扫查架的左端部伸于扫查平台上表面的左端部，单通道探头组件包括左右分布且均固定于单通道扫查架的左端部的空气耦合超声接收传感器和空气耦合超声激励传感器，空气耦合超声接收传感器和空气耦合超声激励传感器均布置于待测板的上方。
进一步地，该装置还包括上位机、运动控制机构；上位机负责接收用户的操作指令、用于对扫查数据进行成像处理以及进行单通道扫查方式、多通道扫查方式、单多通道复合扫查方式的切换和对扫查路径的规划，其中单多通道复合扫查方式为先采用多通道扫查机构对待测板进行多通道扫查，从而获知粗扫缺陷范围，然后再采用单通道扫查机构对待测板的粗扫缺陷范围进行精扫，从而获知具体的缺陷位置及特征；运动控制机构配合上位机控制单通道扫查机构和多通道扫查机构的运行。
进一步地，第一Y轴直线模组的固定部包括两个并排固定于扫查平台左端部且均沿Y轴布置的滑轨、通过支架布置于两个滑轨之间且其轴向沿Y轴布置的丝杠以及驱动丝杠转动的电机，第一Y轴直线模组的滑动部包括两个分别滑动设于两个滑轨上的滑块以及与丝杠配套的螺母，第一Y轴直线模组的结构具体化、规范化。
进一步地，第二Y轴直线模组包括两个并排布置且均能沿Y轴往复移动的Y轴直线电机，X轴直线模组为能沿X轴往复移动的X轴直线电机。
进一步地，两个Y轴直线电机的固定部为大理石平台，提高两个Y轴直线电机的驱动精度。
进一步地，支撑机构包括四个支撑腿、两个横梁、两个L型槽钢，四个支撑腿分别固定于扫查平台左端部的上表面的四个角处，两个横梁分别固定于左右相邻的两个支撑腿之间，两个L型槽钢伸于多通道扫查机构中的空气耦合超声激励传感器组和空气耦合超声接收传感器组之间，两个L型槽钢分别固定于两个横梁的左端部之间和两个横梁的右端部之间，两个L型槽钢的槽口相对布置。使用时，待测板支撑定位于两个L型槽钢之间，结构具体化、规范化。
采用上述的单多通道复合式扫查装置来进行扫查的方法包括如下三种扫查方式：1）采用单通道扫查机构进行的单通道扫查方式；2）采用多通道扫查机构进行的多通道扫查方式；3）单多通道复合扫查方式即先采用多通道扫查机构对待测板进行多通道扫查，从而获知待测板的粗扫缺陷范围（如何获知待测板的粗扫缺陷范围为本来领域技术人员的常规技术手段，如可采用自动识别粗扫缺陷范围或人为识别并指定可疑粗扫缺陷范围），然后再采用单通道扫查机构对待测板的粗扫缺陷范围进行精扫，从而获知具体的缺陷位置及特征。具体使用时，可根据实际情况选择具体扫描方法，对于一些小面积的待测板扫查的场合，适合采用单通道扫查方式；对于精度要求较低且为大面积的待测板扫查的场合，多通道扫查方式更为合适；而当待测板面积较大、要求扫查精度又较高时，则采用单多通道复合扫查方式更合适。
本发明所产生的有益效果如下：1）采用本发明中的单多通道复合式扫查装置能够实现单通道扫查、多通道扫查、单多通道复合扫查三种扫查方式，从而提供更高的使用灵活性；2）用户可根据实际检测需求选择合适的扫查方式，同时也无需更换设备，从而有效提高了检测效率，降低了设备成本；3）该装置在进行大面积的待测板检测时，采用单多通道复合扫查方法能在保证扫查精度的同时缩短扫查时间；4）单通道扫查机构中的直线电机相比传统的旋转电机，能够产生更小的干扰，这是因为直线电机直接产生直线运动，无需通过转换机构，因此可以避免由转换机构引起的振动和噪声，从而进一步提高了扫查的稳定性和精度。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，表示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为单多通道复合式扫查装置的整体结构示意图。
图中：1-扫查平台，2-滑轨，3-丝杠，4-电机，5-滑块，6-螺母，7-Y轴直线电机，8-X轴直线电机，9-多通道扫查架，10-单通道扫查架，11-大理石平台，12-空气耦合超声激励传感器组，13-空气耦合超声接收传感器组，14-空气耦合超声激励传感器，15-空气耦合超声接收传感器，16-支撑腿，17-横梁，18-L型槽钢，19-通槽。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在描述中，需要说明的是，术语 “第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
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，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
如图1所示，一种单多通道复合式扫查装置，包括扫查平台1、多通道扫查机构、单通道扫查机构、用于支撑被扫查的待测板的支撑机构；
多通道扫查机构包括第一Y轴直线模组、多通道扫查架9、多通道探头组件，多通道探头组件包括上下相对分布且均固定于多通道扫查架9上的空气耦合超声激励传感器组12和空气耦合超声接收传感器组13，空气耦合超声激励传感器组12和空气耦合超声接收传感器组13均包括多个沿X轴方向呈一字型均布的空气耦合超声传感器，空气耦合超声激励传感器组12和空气耦合超声接收传感器组13的长度均大于或等于待测板的宽度，第一Y轴直线模组的固定部固定于扫查平台1上表面的左端部，多通道扫查架9沿X轴方向布置且固定于第一Y轴直线模组的滑动部；
支撑机构用于将被扫查的待测板支撑定位于多通道扫查机构中的空气耦合超声激励传感器组12和空气耦合超声接收传感器组13之间，便于多通道扫查机构对待测板进行多通道扫查；
单通道扫查机构包括第二Y轴直线模组、X轴直线模组、单通道扫查架10、单通道探头组件，第二Y轴直线模组的固定部固定于扫查平台1上表面的右端部，X轴直线模组的固定部固定于第二Y轴直线模组的滑动部，单通道扫查架10的右端部固定于X轴直线模组的滑动部，单通道扫查架10的左端部伸于扫查平台1上表面的左端部，单通道探头组件包括左右分布且均固定于单通道扫查架10的左端部的空气耦合超声接收传感器15和空气耦合超声激励传感器14，空气耦合超声接收传感器15和空气耦合超声激励传感器14均布置于待测板的上方。
具体实施时，该装置还包括上位机、运动控制机构；上位机负责接收用户的操作指令、用于对扫查数据进行成像处理以及进行单通道扫查方式、多通道扫查方式、单多通道复合扫查方式的切换和对扫查路径的规划，其中单多通道复合扫查方式为先采用多通道扫查机构对待测板进行多通道扫查，从而获知粗扫缺陷范围，然后再采用单通道扫查机构对待测板的粗扫缺陷范围进行精扫，从而获知具体的缺陷位置及特征；运动控制机构配合上位机控制单通道扫查机构和多通道扫查机构的运行。
具体实施时，第一Y轴直线模组的固定部包括两个并排固定于扫查平台1左端部且均沿Y轴布置的滑轨2、通过支架布置于两个滑轨2之间且其轴向沿Y轴布置的丝杠3以及驱动丝杠3伺服电机4，第一Y轴直线模组的滑动部包括两个分别滑动设于两个滑轨2上的滑块5以及与丝杠3配套的螺母6，第一Y轴直线模组的结构具体化、规范化。
具体实施时，第二Y轴直线模组包括两个并排布置且均能沿Y轴往复移动的Y轴直线电机7，X轴直线模组为能沿X轴往复移动的X轴直线电机8。
具体实施时，两个Y轴直线电机7的固定部为大理石平台11，提高两个Y轴直线电机7的驱动精度。
具体实施时，多通道扫查架9包括其长度沿X轴布置的立式方形框架，空气耦合超声激励传感器组12和空气耦合超声接收传感器组13分别固定于立式方形框架的上框架的下端和下框架的上端，多通道扫查架9的结构具体化、规范化。
具体实施时，单通道扫查架10包括其开口朝左布置的U型支架，空气耦合超声接收传感器15和空气耦合超声激励传感器14均固定于U型支架的上壁的左端部，单通道扫查架10的结构具体化、规范化。
具体实施时，扫查平台1的左端部的上表面高于右端部的上表面，扫查平台1的左端部的上表面的中部设有沿Y轴布置的通槽19，第一Y轴直线模组固定于该通槽19内。
具体实施时，支撑机构包括四个支撑腿16、两个横梁17、两个L型槽钢18，四个支撑腿16分别固定于扫查平台1左端部的上表面的四个角处，两个横梁17分别固定于左右相邻的两个支撑腿16之间，两个L型槽钢18伸于多通道扫查机构中的空气耦合超声激励传感器组12和空气耦合超声接收传感器组13之间，两个L型槽钢18分别固定于两个横梁17的左端部之间和两个横梁17的右端部之间，两个L型槽钢18的槽口相对布置。使用时，待测板支撑定位于两个L型槽钢18之间，结构具体化、规范化。
采用上述的单多通道复合式扫查装置来进行扫查的方法包括如下三种扫查方法：1）采用单通道扫查机构进行的单通道扫查方式；2）采用多通道扫查机构进行的多通道扫查方式；3）单多通道复合扫查方式即先采用多通道扫查机构对待测板进行多通道扫查，从而获知待测板的粗扫缺陷范围（如何获知待测板的粗扫缺陷范围为本来领域技术人员的常规技术手段，如可采用自动识别粗扫缺陷范围或人为识别并指定可疑粗扫缺陷范围），然后再采用单通道扫查机构对待测板的粗扫缺陷范围进行精扫，从而获知具体的缺陷位置及特征。具体使用时，可根据实际情况选择具体扫描方法，对于一些小面积的待测板扫查的场合，适合采用单通道扫查方式；对于精度要求较低且为大面积的待测板扫查的场合，多通道扫查方式更为合适；而当待测板面积较大、要求扫查精度又较高时，则采用单多通道复合扫查方式更合适。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。尽管参照前述各实施例进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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各实施例技术方案的范围，其均应涵盖权利要求书的保护范围中。
Claims (8)
1.一种单多通道复合式扫查装置，其特征在于，包括扫查平台（1）、多通道扫查机构、单通道扫查机构、用于支撑被扫查的待测板的支撑机构；
多通道扫查机构包括第一Y轴直线模组、多通道扫查架（9）、多通道探头组件，多通道探头组件包括上下相对分布且均固定于多通道扫查架（9）上的空气耦合超声激励传感器组（12）和空气耦合超声接收传感器组（13），空气耦合超声激励传感器组（12）和空气耦合超声接收传感器组（13）均包括多个沿X轴方向呈一字型均布的空气耦合超声传感器，空气耦合超声激励传感器组（12）和空气耦合超声接收传感器组（13）的长度均大于或等于待测板的宽度，第一Y轴直线模组的固定部固定于扫查平台（1）上表面的左端部，多通道扫查架（9）沿X轴方向布置且固定于第一Y轴直线模组的滑动部；
支撑机构用于将被扫查的待测板支撑定位于多通道扫查机构中的空气耦合超声激励传感器组（12）和空气耦合超声接收传感器组（13）之间，便于多通道扫查机构对待测板进行多通道扫查；
单通道扫查机构包括第二Y轴直线模组、X轴直线模组、单通道扫查架（10）、单通道探头组件，第二Y轴直线模组的固定部固定于扫查平台（1）上表面的右端部，X轴直线模组的固定部固定于第二Y轴直线模组的滑动部，单通道扫查架（10）的右端部固定于X轴直线模组的滑动部，单通道扫查架（10）的左端部伸于扫查平台（1）上表面的左端部，单通道探头组件包括左右分布且均固定于单通道扫查架（10）的左端部的空气耦合超声接收传感器（15）和空气耦合超声激励传感器（14），空气耦合超声接收传感器（15）和空气耦合超声激励传感器（14）均布置于待测板的上方。
2.根据权利要求1所述的一种单多通道复合式扫查装置，其特征在于，该装置还包括上位机、运动控制机构；上位机负责接收用户的操作指令、用于对扫查数据进行成像处理以及进行单通道扫查方式、多通道扫查方式、单多通道复合扫查方式的切换和对扫查路径的规划，其中单多通道复合扫查方式为先采用多通道扫查机构对待测板进行多通道扫查，从而获知粗扫缺陷范围，然后再采用单通道扫查机构对待测板的粗扫缺陷范围进行高分辨率扫描，从而获知具体的缺陷位置及特征；运动控制机构配合上位机控制单通道扫查机构和多通道扫查机构的运行。
3.根据权利要求2所述的一种单多通道复合式扫查装置，其特征在于，第二Y轴直线模组包括两个并排布置且均能沿Y轴往复移动的Y轴直线电机（7），X轴直线模组为能沿X轴往复移动的X轴直线电机（8）。
4.根据权利要求3所述的一种单多通道复合式扫查装置，其特征在于，第一Y轴直线模组的固定部包括两个并排固定于扫查平台（1）左端部且均沿Y轴布置的滑轨（2）、通过支架布置于两个滑轨（2）之间且其轴向沿Y轴布置的丝杠（3）以及驱动丝杠（3）转动的伺服电机（4），第一Y轴直线模组的滑动部包括两个分别滑动设于两个滑轨（2）上的滑块（5）以及与丝杠（3）配套的螺母（6）。
5.根据权利要求4所述的一种单多通道复合式扫查装置，其特征在于，两个Y轴直线电机（7）的固定部为大理石平台（11）。
6.根据权利要求5所述的一种单多通道复合式扫查装置，其特征在于，多通道扫查架（9）包括其长度沿X轴布置的立式方形框架，空气耦合超声激励传感器组（12）和空气耦合超声接收传感器组（13）分别固定于立式方形框架的上框架的下端和下框架的上端，单通道扫查架（10）包括其开口朝左布置的U型支架，空气耦合超声接收传感器（15）和空气耦合超声激励传感器（14）均固定于U型支架的上壁的左端部。
7.根据权利要求6所述的一种单多通道复合式扫查装置，其特征在于，支撑机构包括四个支撑腿（16）、两个横梁（17）、两个L型槽钢（18），四个支撑腿（16）分别固定于扫查平台（1）左端部的上表面的四个角处，两个横梁（17）分别固定于左右相邻的两个支撑腿（16）之间，两个L型槽钢（18）伸于多通道扫查机构中的空气耦合超声激励传感器组（12）和空气耦合超声接收传感器组（13）之间，两个L型槽钢（18）分别固定于两个横梁（17）的左端部之间和两个横梁（17）的右端部之间，两个L型槽钢（18）的槽口相对布置。
8.采用如权利要求3至7任意一项所述的一种单多通道复合式扫查装置实现扫查的方法，其特征在于，包括如下三种扫查方式：1)采用单通道扫查机构进行的单通道扫查方式；2)采用多通道扫查机构进行的多通道扫查方式；3)单多通道复合扫查方式即先采用多通道扫查机构对待测板进行多通道扫查，从而获知待测板的粗扫缺陷范围，然后再采用单通道扫查机构对待测板的粗扫缺陷范围进行精扫，从而获知具体的缺陷位置及特征。
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