CN215727912U - 一种工件缺陷检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及复合材料制造领域，尤其涉及一种工件缺陷检测装置。本实用新型的工件缺陷检测装置包括检测块、超声检测组件和耦合剂供应组件。通过设置检测块的配合圆角面与待检测圆角面抵接，超声探头插接于检测块的第一通孔内，透过配合圆角面正对待检测圆角，使得超声探头发出的超声信号能准确稳定地传输至待检测圆角进行检测。检测面的第一抵接面和第二抵接面用于分别与工件的第一平面和第二平面抵接，检测块的配合圆角面与工件的待检测圆角面抵接，能保证超声探头插接与第一通孔时，无需再次调整超声信号的入射角度，从而提升检测的效率。

Description

一种工件缺陷检测装置

技术领域

本实用新型涉及复合材料制造领域，尤其涉及一种工件缺陷检测装置。

背景技术

复合材料以重量轻，比强度高，抗疲劳等优越性能，越来越多应用于航空航天等技术产业。在航空制造业中，机身壁板类结构大量采用梁、长桁等构件，其结构形式通常为工字型、T型和L型等复杂结构。很多梁、长桁采用复合材料制成，在使用复合材料制造梁、长桁等构件的过程中，其弧形圆角区域容易出现分层和孔隙等缺陷。此类缺陷在飞机飞行过程中应力集中，容易发生扩展，存在安全隐患，因此在制造阶段需要检测此类缺陷。

现有技术中，通常采用Φ6mm超声波探头来检测复合材料制成的工件在弧形圆角区域的缺陷。其超声波探头为圆柱状，端面为圆弧面，检测时手持探头进行检测。由于复合材料的弧形圆角区域不同位置之间存在细微差别，手持探头进行检测时，探头与弧形圆角区域的耦合效果差。此外由于手持不稳定，需要不断调整角度以寻找最佳耦合效果，因此造成检测效率低的问题。

因此，亟需一种可克服上述问题的工件缺陷检测装置。

实用新型内容

本实用新型提供一种工件缺陷检测装置，用于检测复合材料工件缺陷，提高对工件缺陷的检测灵敏度、准确度和效率，并且实现检测信号的采集和分析。

为达此目的，本实用新型采用了以下方案：

一种工件缺陷检测装置，用于检测工件的缺陷，所述工件包括第一平面和第二平面，所述第一平面和所述第二平面交汇处形成待检测圆角面，包括：

检测块，包括第一抵接面和第二抵接面，所述第一抵接面与所述第二抵接面交汇处形成配合圆角面，所述第一抵接面和所述第二抵接面分别用于与所述第一平面和所述第二平面抵接，所述配合圆角面与所述待检测圆角面抵接，所述配合圆角面上设置有贯穿所述检测块的第一通孔；

超声检测组件，包括能够发出超声信号的超声探头，所述超声探头插接于所述第一通孔，并与所述待检测圆角面相对设置；

耦合剂供应组件，被配置为向所述超声探头与待检测圆角面之间提供耦合剂，以使所述超声检测组件能检测与所述超声探头相对的所述待检测圆角面的缺陷。

作为可选方案，所述检测块上设置有第二通孔，所述第二通孔一端与所述耦合剂供应组件连通，另一端与所述第一通孔连通。

作为可选方案，所述检测块上还设置有第三通孔，所述第三通孔与所述第一通孔连通，所述工件缺陷检测装置还包括紧固件，所述紧固件穿设所述第三通孔并抵接所述超声探头。

作为可选方案，所述配合圆角面的半径与所述待检测圆角面的半径相同。

作为可选方案，所述超声探头发射的超声信号的方向垂直于所述待检测圆角面的切面。

作为可选方案，所述耦合剂供应组件包括：

供液器，用于提供耦合剂；

管道组件，一端与所述供液器连接，另一端与所述第一通孔连通，所述管道组件用于输送耦合剂。

作为可选方案，所述耦合剂供应组件还包括压力调节开关，所述压力调节开关设置于所述供液器与管道组件之间，所述压力调节开关用于调节所述供液器供应耦合剂的压力。

作为可选方案，所述耦合剂供应组件还包括空气过滤器，所述空气过滤器设置在所述管道组件上，用于除去所述管道组件内的所述耦合剂中的空气。

作为可选方案，所述超声检测组件还包括超声波探伤仪，所述超声波探伤仪与所述超声探头电连接，所述超声波探伤仪用于产生电振荡，并使所述超声探头发射和接收超声信号。

作为可选方案，所述超声检测组件还包括编码器，所述编码器与所述超声探头电连接，且固定在所述检测块上，所述编码器用于采集编码超声信号。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的工件缺陷检测装置中，通过设置检测块的配合圆角面与待检测圆角面抵接，超声探头插接于检测块的第一通孔内，透过配合圆角面正对待检测圆角，使得超声探头发出的超声信号能准确稳定地传输至待检测圆角进行检测。检测面的第一抵接面和第二抵接面用于分别与工件的第一平面和第二平面抵接，检测块的配合圆角面与工件的待检测圆角面抵接，能保证超声探头插接与第一通孔时，无需再次调整超声信号的入射角度，从而提升检测的效率。

附图说明

图1是本实用新型提供的工件缺陷检测装置的结构示意图；

图2是图1的A处的放大图；

图3是本实用新型提供的检测件的结构示意图。

图中：

100、工件；110、第一平面；120、第二平面；130、待检测圆角面；

200、检测块；210、第一抵接面；220、第二抵接面；230、配合圆角面；240、第一通孔；250、第二通孔；260、第三通孔；

300、超声检测组件；310、超声探头；320、超声波探伤仪；330、编码器；

400、耦合剂供应组件；410、供液器；420、管道组件；430、压力调节开关；440、空气过滤器。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

本实用新型中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”，这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在航空制造业中，机身壁板类结构大量采用梁、长桁等构件，其结构形式通常为工字型、T型和L型等复杂结构。此类结构形式的工件100包括第一平面110和第二平面120，第一平面110和第二平面120交汇形成弧形圆角区域。弧形圆角区域容易出现分层和孔隙等缺陷，存在安全隐患，需要检测此类工件100弧形圆角区域处的缺陷，本实施例中弧形圆角面即为待检测圆角面130。

请参考图1-3，为了提高对这类工件100缺陷的检测准确度和效率，本实施例提供一种工件缺陷检测装置，包括检测块200、超声检测组件300和耦合剂供应组件400。检测块200包括第一抵接面210和第二抵接面220，第一抵接面210与第二抵接面220交汇处形成配合圆角面230，第一抵接面210和第二抵接面220用于分别与工件100的第一平面110和第二平面120抵接，检测块200的配合圆角面230与工件100的待检测圆角面230抵接。配合圆角面230上设置有贯穿检测块200的第一通孔240，超声检测组件300包括能够发出超声信号的超声探头310，超声探头310插接于第一通孔240，并与检测块200的待检测圆角面130相对设置，耦合剂供应组件400用于向超声探头310与待检测圆角面130之间提供耦合剂，使超声探头与待检测圆角面130之间充满水而达到超声信号的耦合传输，以对检测圆角面130进行检测。

检测块200的第一抵接面210和第二抵接面220分别与工件100的第一平面110和第二平面120抵接、检测块200的配合圆角面230与工件100的待检测圆角面抵接，使检测块200与工件配合精确，而超声探头310插接于第一通孔240，从而能保证超声探头310与待检测圆角面130之间角度的准确性和支撑的稳定性，且在检测块200沿待检测圆角面130长度方向运动的过程中，无需再次调整超声信号的入射角度，从而提升检测的效率。此外，在超声探头310与待检测圆角面130之间添加耦合剂，使耦合剂排出超声探头310与待检测圆角面130之间的空气，保证超声探头310与待检测圆角面130良好的耦合效果，进而保证检测结果的准确性。

在对工件100检测时，检测块200需要在工件100上移动，以检测工件100不同位置的缺陷情况。为了保护工件100，避免检测块200损伤工件100表面，检测块200可以由有机玻璃制成。由有机玻璃制成的检测块200轻巧，表面光滑，且硬度较低，在工件100上移动时能避免损伤工件100表面。在其他实施例中，检测块200也可以由聚四氟乙烯制成。由聚四氟乙烯制成的检测块200轻巧，摩擦系数低，表面光滑，且硬度较低，在工件100上移动时能避免损伤工件100表面。

超声波在空气中会衰减，导致检测效果降低。作为优选方案，检测块200的配合圆角面230的半径可以与工件100的待检测圆角面130的相同。相同半径的配合圆角面230与待检测圆角面130抵接时能够相互贴合，能有效避免外部空气从工件100和检测块200的间隙进入到超声信号的传播区域，有利于超声信号的传播。

为进一步减少空气对超声波的影响，可以使超声探头310与待检测圆角面130之间充满耦合剂。本实施例中的检测块200还设置有第二通孔250。具体地，第二通孔250的一端与耦合剂供应组件400连通，另一端与第一通孔240连通。耦合剂供应组件400向第二通孔250内通入耦合剂，由于第二通孔250与第一通孔240连通，耦合剂能够流向插接于第一通孔240的超声探头310和待检测圆角面130之间，并排除超声探头310与待检测圆角面130之间的空气，使检测能稳定顺利地进行。

优选地，第二通孔250可以有多个，多个第二通孔250分别设置于检测块200的不同面，每个第二通孔250的一端与耦合剂供应组件400连通，另一端与第一通孔240连通。耦合剂供应组件400从不同角度向多个第二通孔250内通入耦合剂，由于第二通孔250与第一通孔240连通，使耦合剂能够从多个方向流向超声探头310和待检测圆角面130之间，从而更彻底地排除超声探头310与待检测圆角面130之间的空气，使检测能更加稳定顺利地进行。

为向配合圆角面230与待检测圆角面130之间输送耦合剂，以保证超声波与检测工件100之间良好的耦合效果，本实施例的耦合剂供应组件400包括供液器410和管道组件420。具体地，供液器410用于提供耦合剂。管道组件420的一端与供液器410连接，另一端与第一通孔240连通。管道组件420用于输送耦合剂。供液器410中的耦合剂通过管道组件420可以被输送至待检测圆角面130。

优选地，本实施例的耦合剂供应组件400还包括压力调节开关430，压力调节开关430设置于供液器410与管道组件420之间，压力调节开关430可以调节供液器410供应耦合剂的压力。调节压力调节开关430，可以控制耦合剂水流大小，保证超声探头310与待检测圆角面130被耦合剂充分填满。优选地，可以控制压力调节开关430控制耦合剂水流大小至第一通孔240水珠缓慢溢出，以刚好填满配合圆角面230与检测圆角面之间的间隙，以达到可靠的耦合效果。

若耦合剂中存在空气，即使配合圆角面230与待检测圆角面130充满耦合剂时，超声信号的传输仍会受到影响。为了更进一步地减少耦合剂中空气对超声信号的影响，本实施例中的耦合剂供应组件400还包括空气过滤器440。具体地，空气过滤器440设置在管道组件420上，用于除去管道组件420内输送的耦合剂中的空气。使用空气过滤器440将耦合剂中的空气除去后，当耦合剂输送至配合圆角面230与待检测圆角面130之间时，能保证两个面之间的空气较少，进一步保证了耦合效果，从而保证检测工作的准确性。

为了加强超声探头310发射超声信号的稳定性，本实施例中的检测块200还设置有第三通孔260。工件缺陷检测装置还包括紧固件。具体地，第三通孔260与第一通孔240连通，紧固件穿设于第三通孔260并抵接超声探头310，保证超声探头310与第一通孔240不会发生相对移动，使超声信号能角度稳定地向待检测圆角面130发射。

优选地，第三通孔260可以有两个。两个第三通孔260相对设置，均与第一通孔240连通，两个紧固件分别穿设于两个第三通孔260并最终抵接超声探头310。利用紧固件从不同角度紧锁超声探头310，进一步避免超声探头310与第一通孔240发生相对移动，进而达到更加稳定地向待检测圆角面130发射超声信号的效果。具体地，紧固件可以是紧固螺钉。

为保证检测结果更加准确，作为优选方案，本实施例中的超声探头310超声信号的发射方向垂直于待检测圆角面130的切面。具体地，可以将第一通孔240的轴线方向设置为分别与第一抵接面210和第二抵接面220的夹紧均为45°，从而保证当超声探头310插入第一通孔240时，其发射的超声信号刚好垂直于待检测圆角面130的切面，进而保证在检测过程中，超声信号始终与待检测圆角面130垂直，进而提高了检测准确度。

为了向工件缺陷检测装置提供超声信号，本实施例中的超声检测组件300还包括超声波探伤仪320。超声波探伤仪320与超声探头310电连接，超声波探伤仪320用于产生电振荡，并使超声探头310发射或接收超声信号。超声波探伤仪320包括连接线。具体地，超声波探伤仪320通过连接线与超声探头310电连接，并通过连接线使超声探头310发射超声信号，反射至超声探头310的超声信号通过连接线传送回至超声波探伤仪320。超声波探伤仪320通过分析接收到的超声信号来判断工件100是否存在缺陷。

作为优选方案，本实施例中检测块200还包括第四通孔。第四通孔与第一通孔240连通。超声检测组件300还包括延迟块，延迟块设置于第四通孔内，与超声探头310连接成为延迟块探头。延迟块探头是一种单晶宽带探头。在超声探头310前连接延迟块，能提高超声探头310近场分辨率，从而能提高工件缺陷检装置发现工件100近表面缺陷的能力，提高其检测灵敏度。优选地，第四通孔的直径与深度根据工艺要求来选择设置。进一步地，延迟块的长度可以更换，以调节延迟块超声探头310前端与待检测圆角面130耦合剂表面的距离，获得更好的检测效果。

为了实现检测数据的记录，本实施例的超声检测组件300还包括编码器330。编码器330通过紧固件与超声探头310连接，用于编码检测信号并记录储存。当超声探头310接收到返回的检测信号时，编码器330对检测信号进行编码，将其转化为可记录的数据储存，保证检测人员可以对检测数据进行离线分析，更全面地评估工件100的缺陷情况。优选地，编码器330包括行走机构，当检测块200在工件100的不同位置进行移动检测时，编码器330能够更稳定地跟随检测块200上的超声探头310移动。具体地，行走机构可以是轮式行走机构。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对其实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工件缺陷检测装置，用于检测工件(100)的缺陷，所述工件(100)包括第一平面(110)和第二平面(120)，所述第一平面(110)和所述第二平面(120)交汇处形成待检测圆角面(130)，其特征在于，包括：

检测块(200)，包括第一抵接面(210)和第二抵接面(220)，所述第一抵接面(210)与所述第二抵接面(220)交汇处形成配合圆角面(230)，所述第一抵接面(210)和所述第二抵接面(220)分别用于与所述第一平面(110)和所述第二平面(120)抵接，所述配合圆角面(230)与所述待检测圆角面(130)抵接，所述配合圆角面(230)上设置有贯穿所述检测块(200)的第一通孔(240)；

超声检测组件(300)，包括能够发出超声信号的超声探头(310)，所述超声探头(310)插接于所述第一通孔(240)，并与所述待检测圆角面(130)相对设置；

耦合剂供应组件(400)，被配置为向所述超声探头(310)与待检测圆角面(130)之间提供耦合剂，以使所述超声检测组件(300)能检测与所述超声探头(310)相对的所述待检测圆角面(130)的缺陷。

2.根据权利要求1所述的工件缺陷检测装置，其特征在于，所述检测块(200)上设置有第二通孔(250)，所述第二通孔(250)一端与所述耦合剂供应组件(400)连通，另一端与所述第一通孔(240)连通。

3.根据权利要求1所述的工件缺陷检测装置，其特征在于，所述检测块(200)上还设置有第三通孔(260)，所述第三通孔(260)与所述第一通孔(240)连通，所述工件缺陷检测装置还包括紧固件，所述紧固件穿设所述第三通孔(260)并抵接所述超声探头(310)。

4.根据权利要求1所述的工件缺陷检测装置，其特征在于，所述配合圆角面(230)的半径与所述待检测圆角面(130)的半径相同。

5.根据权利要求1所述的工件缺陷检测装置，其特征在于，所述超声探头(310)发射的超声信号的方向垂直于所述待检测圆角面(130)的切面。

6.根据权利要求2所述的工件缺陷检测装置，其特征在于，所述耦合剂供应组件(400)包括：

供液器(410)，用于提供耦合剂；

管道组件(420)，一端与所述供液器(410)连接，另一端与所述第一通孔(240)连通，所述管道组件(420)用于输送耦合剂。

7.根据权利要求6所述的工件缺陷检测装置，其特征在于，所述耦合剂供应组件(400)还包括压力调节开关(430)，所述压力调节开关(430)设置于所述供液器(410)与管道组件(420)之间，所述压力调节开关(430)用于调节所述供液器(410)供应耦合剂的压力。

8.根据权利要求6所述的工件缺陷检测装置，其特征在于，所述耦合剂供应组件(400)还包括空气过滤器(440)，所述空气过滤器(440)设置在所述管道组件(420)上，用于除去所述管道组件(420)内的所述耦合剂中的空气。

9.根据权利要求1-8任一项所述的工件缺陷检测装置，其特征在于，所述超声检测组件(300)还包括超声波探伤仪(320)，所述超声波探伤仪(320)与所述超声探头(310)电连接，所述超声波探伤仪(320)用于产生电振荡，并使所述超声探头(310)发射和接收超声信号。

10.根据权利要求9所述的工件缺陷检测装置，其特征在于，所述超声检测组件(300)还包括编码器(330)，所述编码器(330)与所述超声探头(310)电连接，且固定在所述检测块(200)上，所述编码器(330)用于采集编码超声信号。

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