CN202471659U - 用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置，其包括机械扫查运动系统、轨道和控制系统；所述机械扫查运动系统吸附在所述轨道上，与所述轨道滑动连接；所述控制系统与所述机械扫查运动系统连接。本实用新型的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置采用自动化方式控制探头运动，避免了人工因素对检测结果的影响，大大提高了相控阵技术的检测效率和检测可靠性。

Description

用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置

技术领域

本实用新型涉及超声相控阵检测技术领域，尤其涉及一种用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置。 

背景技术

超声相控阵检测技术的应用始于20世纪60年代，广泛地应用于医学超声成像领域。近十年来，超声相控阵检测技术以其灵活的声束偏转及聚焦性能正被广泛地应用于工业领域，如在核工业、航空航天工业、石油化工、火车轮轴检测中都得到较好的应用。 

超声相控阵检测技术在CZ-5搅拌摩擦焊缝工艺研究中发挥了重要作用，但在现有技术中，使用超声相控阵检测设备检测铝合金搅拌摩擦焊缝的缺陷时，由人工移动检测设备的探头，即采用手工扫查方式进行检测。 

这种手工扫查方式的缺点是：1）检测速度慢，效率低，对于CZ-5助推模块贮箱完成每个筒段上4条焊缝检测需要2小时左右，不能满足型号研制进度要求；2）检测结果受检测人员探头压紧力度、扫查速度等因素影响较大，检测结果不精确。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置，提高检测精度、检测可靠性和检测效率。 

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置，包括机械扫查运动系统、轨道和控制系统；所述机械扫查运动系统吸附在所述轨道上，与所述轨道滑动连接；所述控制系统与所述机械扫查运动系统连接。 

上述用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置，其中，所述机械扫查运动系统包括直线运动单元和探头夹持机构，所述探头夹持机构设置在所述直线运动单元的一端，所述探头夹持机构吸附在所述轨道上。 

上述用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置，其中，所述直线运动单元包括车体、编码器、电缆线、电缆插头、直流伺服电机、传动机构和限位开关；所述车体吸附在所述轨道上，与所述轨道滑动连接；所述车体的一端设有支架，所述车体的另一端与所述探头夹持机构连接，所述编码器、电缆插头和限位开关均设置在所述支架上；所述直流伺服电机通过所述传动机构与所述车体连接；所述直流伺服电机、限位开关和编码器均与所述电缆线连接，所述电缆线与所述电缆插头连接，所述控制系统与所述电缆插头连接，所述控制系统通过所述电缆线与所述直流伺服电机、限位开关和编码器实现连接。 

上述用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置，其中，所述控制系统包括扫查控制器和计算机，所述扫查控制器与所述计算机连接，所述扫查控制器与所述电缆插头连接。 

上述用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置，其中，所述扫查控制器包含多轴运动控制卡。 

本实用新型的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置具有如下技术效果： 

1）本实用新型的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置中，扫查控制器包含多轴运动控制卡，直线运动单元包括直流伺服电机，运行精度高，可靠性好，对超声信号干扰小；

2）本实用新型的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置中，直线运动单元包括编码器，扫查控制器具有编码输出，可对直线运动单元的运动进行精确定位，大大提高了检测精度；

3）本实用新型的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置采用自动化方式控制探头运动，避免了人工因素对检测结果的影响，大大提高了相控阵技术的检测效率和检测可靠性。

附图说明

本实用新型的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置由以下的实施例及附图给出。 

图1是本实用新型的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置的示意图。 

图2是本实用新型中机械扫查运动系统的示意图。 

具体实施方式

下面结合图1～图2说明本实用新型的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置的具体实施方式。 

参见图1，本实用新型实施例的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置包括机械扫查运动系统1、轨道2和控制系统3； 

所述机械扫查运动系统1吸附在所述轨道1上，与所述轨道1滑动连接；

所述控制系统3与所述机械扫查运动系统1连接，所述控制系统3用于控制所述机械扫查运动系统1在所述轨道1上运动。

使用本实施例的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置时，将所述轨道2放置在被检试件，超声相控阵检测设备的探头4安装在所述机械扫查运动系统1上，所述控制系统3通过控制所述机械扫查运动系统1带动所述探头4运动，实现焊缝质量检测。本实施例的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置可实现探头对被检试件的自动扫查，避免了人为因素的影响，使得检测结果更可靠、更精确，而且大大提高了工作效率。本实施例的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置可实现自动扫查，检测5.5－20mm厚度的铝板对接搅拌摩擦焊焊接中形成的内部缺陷，如隧道空、未焊透、弱连接等搅拌摩擦焊缝特有缺陷。 

继续参见图1，所述轨道2设有固定夹持机构21，通过所述固定夹持机构21可将所述轨道2固定在被检试件上。所述轨道2采用弹簧钢材料和铝型材制作。 

参见图2，所述机械扫查运动系统1包括直线运动单元120和探头夹持机构110，所述探头夹持机构110设置在所述直线运动单元120的一端，所述探头4固定安装在所述探头夹持机构110上，所述探头夹持机构110吸附在所述轨道2上，可在所述轨道2上作直线往复运动。 

继续参见图2，所述直线运动单元120包括车体121、编码器122、电缆线、电缆插头123、直流伺服电机、传动机构和限位开关124； 

所述车体121吸附在所述轨道2上，与所述轨道2滑动连接，可在所述轨道2上作直线往复运动；

所述车体121的一端设有支架125，所述车体121的另一端与所述探头夹持机构110连接，所述编码器122、电缆插头123和限位开关124均设置在所述支架125上；

所述直流伺服电机（图2中未示）通过所述传动机构（图2中未示）与所述车体121连接；

所述直流伺服电机、限位开关124和编码器122均与所述电缆线（图2中未示）连接，所述电缆线与所述电缆插头123连接，所述控制系统3与所述电缆插头123连接（如图1所示），所述控制系统3通过所述电缆线与所述直流伺服电机、限位开关124和编码器122实现连接，实现所述控制系统3与所述直流伺服电机、限位开关124和编码器122之间的信息、指令交换。

继续参见图1，所述控制系统3包括扫查控制器31和计算机32，所述扫查控制器31与所述计算机32连接，所述扫查控制器31与所述电缆插头123连接。所述计算机32安装有控制软件，并通过该控制软件控制所述扫查控制器31向所述直线运动单元120发送指令。所述扫查控制器31包含多轴运动控制卡，可控制所述直线运动单元120运动、停止、扫查。 

使用本装置时，将所述轨道3固定在被检试件上（即铝板表面上），检测设备的探头4安装在所述探头夹持机构110上，调整所述探头4使所述探头4位于搅拌摩擦焊焊缝上方，所述计算机32控制所述扫查控制器31向所述直流伺服电机发送脉冲信号，驱动所述直流伺服电机旋转一定角度，所述直流伺服电机的输出轴带动所述传动机构，把所述直流伺服电机的角度变化转变成直线位移，同时，所述编码器122将所述直流伺服电机的转数脉冲送至所述扫查控制器31的输入端，该输入端同时也是所述扫查控制器31的内置高速计数器（HSC)的输入端，来自所述编码器122的脉冲输入到HSC，从而记下所述直流伺服电机的转数，实现对所述直线运动单元120的运行控制。 

本实施例中，所述计算机32内安装的控制软件用于判断所述直流伺服电机的转动方向、转动速度和位置,并按照顺序发出一系列控制脉冲,同时判断所述直线运动单元120是否到达定位点。根据探头4的运动要求，所述直线运动单元120采用自动运行方式：首先,判断所述探头4的位置是否在所述轨道3的起始位置,如果不在,则控制所述直线运动单元120带动探头4一起向起始位置运动,直到所述限位开关124发出到位信号,所述直线运动单元120停止运动，所述探头4到达所述轨道3的起始位置；如果在,则等待运动指令，运动指令发出后,所述探头4在所述直线运动单元120的带动下平稳地向所述轨道3的极限位置运动,直至所述限位开关124发出到位信号,接着，所述直线运动单元120带动探头4自动返回起始位置，等待下一轮的运动。 

本实施例中，所述控制软件对扫查速度的控制方式为： 

（1）定时器定时中断，将定时/计数器T1/T0设置为定时器工作方式,对内部时钟信号计数,计数初值由所述直流伺服电机的转速要求决定，计数溢出执行中断服务程序,改变直流伺服电机的通电状态,重装计数初值，升速段初值由小变大,恒速段初值不变,降速段初值由大变小,可实现变速控制；

 （2）软件延时，根据所述直流伺服电机的转速要求,确定每个通电状态保持的时间,设计延时子程序,调用不同的延时程序,即可改变步进脉冲的频率,实现变速控制；

（3）改变脉冲分配方式，通过改变每发一个脉冲所对应的步矩角的大小。

本实施例中，所述直线运动单元120在所述轨道3上的扫查速度为0 ~ 100 mm/s连续可调；所述轨道3沿其长度方向的扫描行程为0 ~ 1600 mm，在垂直于其长度方向上的扫描行程为0 ~ 300 mm，通过手动调节。 

Claims (6)

1.一种用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置，其特征在于，包括机械扫查运动系统、轨道和控制系统；

所述机械扫查运动系统吸附在所述轨道上，与所述轨道滑动连接；

所述控制系统与所述机械扫查运动系统连接。

2.如权利要求1所述的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置，其特征在于，所述机械扫查运动系统包括直线运动单元和探头夹持机构，所述探头夹持机构设置在所述直线运动单元的一端，所述探头夹持机构吸附在所述轨道上。

3.如权利要求2所述的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置，其特征在于，所述直线运动单元包括车体、编码器、电缆线、电缆插头、直流伺服电机、传动机构和限位开关；

所述车体吸附在所述轨道上，与所述轨道滑动连接；

所述车体的一端设有支架，所述车体的另一端与所述探头夹持机构连接，所述编码器、电缆插头和限位开关均设置在所述支架上；

所述直流伺服电机通过所述传动机构与所述车体连接；

所述直流伺服电机、限位开关和编码器均与所述电缆线连接，所述电缆线与所述电缆插头连接，所述控制系统与所述电缆插头连接，所述控制系统通过所述电缆线与所述直流伺服电机、限位开关和编码器实现连接。

4.如权利要求1所述的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置，其特征在于，所述轨道设有固定夹持机构。

5.如权利要求1所述的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置，其特征在于，所述控制系统包括扫查控制器和计算机，所述扫查控制器与所述计算机连接，所述扫查控制器与所述电缆插头连接。

6.如权利要求5所述的用于铝板搅拌摩擦焊超声相控阵检测的自动扫查装置，其特征在于，所述扫查控制器包含多轴运动控制卡。