CN216718047U - 一种基于曲率调节的真空加载检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于曲率调节的真空加载检测装置，装置包括移动小车、机械臂、曲率测量机构、真空加载机构、检测头和计算机；两个机械臂和计算机分别设置在移动小车上表面的底座上；曲率检测机构和真空加载机构分别设在两个机械臂的自由端；计算机分别与曲率测量机构和真空加载机构通信连接，曲率测量机构将测得的曲率数据传输至计算机后，计算机将曲率数据反馈至真空加载机构，真空加载机构根据不同的曲率数据对不同的曲面进行真空加载；检测头设在真空加载机构的正中心进内部缺陷检测。本发明解决了传统真空加载需要人为移动的问题，提高检测效率；同时通过对曲面曲率实时的测量，实现了不同曲面的真空加载。

Description

一种基于曲率调节的真空加载检测装置

技术领域

本实用新型涉及无损检测设备技术研究领域，具体是一种基于曲率调节的真空加载检测装置。

背景技术

激光剪切散斑干涉技术因具有高精度、全场实时测量等优点，在机械、航空航天等领域有广泛的应用。利用剪切散斑干涉技术进行无损检测需要对被测物体提供外部载荷，加载方式有热加载、真空加载、震动加载等，其中真空加载的加载检测应用最为广泛。

以往的真空加载有真空室加载、便携式真空加载。真空室加载是将被测物体置于密闭真空室实现抽真空加载，而这种加载方式在户外大型物体的内部缺陷检测存在了局限性；以往的便携式真空加载方式往往是对固定位置的样品进行检测，不需要时刻的移动检测设备和真空加载装置，但是在户外大型物体检测时，这种方式存在一定的局限性，而且真空罩体的橡胶底盘往往只能实现平面物体的吸附加载，无法对不同曲面进行吸附加载，因此，研究一种基于曲率调节的真空加载检测装置及检测方法便具有重要的意义和应用前景。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种基于曲率调节的真空加载检测装置，该装置既能解决传统真空加载需要人为移动的问题，大大减轻了劳动力，提高检测效率；同时该装置与方法还通过对曲面曲率实时的测量，实现了不同曲面的真空加载，从而大大的增加真空加载装置的应用范围。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种基于曲率调节的真空加载检测装置，包括移动小车、机械臂、曲率测量机构、真空加载机构、检测头和计算机；两个机械臂和计算机分别设置在移动小车上表面的底座上；曲率检测机构和真空加载机构分别设在两个机械臂的自由端，通过机械臂的转动实现曲率测量机构和真空加载机构的转动；计算机分别与曲率测量机构和真空加载机构通信连接，曲率测量机构将测得的曲率数据传输至计算机后，计算机将曲率数据反馈至真空加载机构，真空加载机构根据不同的曲率数据对不同的曲面进行真空加载；检测头设在真空加载机构的正中心，用于真空罩体加载曲面的内部缺陷检测，并将检测结果传输至计算机中。

所述的曲率测量机构，包括底板，底板的一侧面固定在机械臂的末端，底板另一侧面上设有十字型滑槽，十字型滑槽的横向和纵向槽上分别设有测量杆，测量杆的端部设有曲率测量头，测量杆上还设有位移传感器，测量杆通过测量杆控制电机带动其在滑槽上滑动，底板上还设有支撑杆，支撑杆的一端固定在底板上，另一端用于与被测曲面贴合；位移传感器与计算机通信连接。

所述的十字型滑槽，水平方向与垂直方向滑槽长度与相邻支撑杆之间的外端线的距离相等。

所述的测量杆为可伸缩式测量杆。

所述的真空加载机构，包括底座、液压升降杆、真空罩体、橡胶座，底座的一侧面固定在机械臂的末端，底座另一侧面的中部设置检测头，液压升降杆的一端固定在底座的四个边角处，液压升降杆的另一端与真空罩体固定连接，真空罩体远离液压升降杆的端面四周与弧形调节杆的一端连接，弧形调节杆的另一端与橡胶座连接；真空罩体与液压升降杆连接的端面设置透明玻璃；其中橡胶座的内测设有压力传感器，用于测量橡胶座与被测曲面间的压力；真空罩体的外侧设有弧形调节杆控制器，用于调节橡胶座与被测曲面间的贴合角度；检测头、压力传感器和弧形调节杆控制器分别与计算机连接。

所述的检测头与真空罩体的中心共轴设置，通过液压升降杆控制检测头与真空罩体的垂直距离。

所述的弧形调节杆与真空罩体外侧面处于共面状态。

所述的机械臂和移动小车分别由旋转电机和驱动电机控制机械臂的转动和小车的移动。

所述的两个机械臂中心对称式设置在移动小车上表面底座的两端。

用上述所述的一种基于曲率调节的真空加载检测装置进行真空加载的检测方法，包括如下步骤：

1）将小车移动到待测区域，启动旋转电机使曲率测量机构旋转到指定测量区域，通过机械臂调节高度，使曲率测量机构的支撑杆与被测曲面的贴合；

2）通过测量杆控制电机，分别控制测量杆在十字型滑槽内的水平方向和垂直水平方向的滑槽内部移动，以支撑杆头部为基准，设头部的中心点为原始坐标，当垂直水平方向的测量杆移动时，位移传感器依次获得水平方向的待测曲面的各坐标点，当水平方向的测量杆移动时，位移传感器依次获得垂直水平方向的待测曲面的各坐标点，位移传感器将位移信息实时输送到计算机；

3）将步骤2）得到的坐标点进行拟合，得到待测曲面水平方向和垂直方向的拟合曲线，利用曲率计算公式

得到各点的曲率，其中

分别代表拟合曲线的一阶导数和二阶导数；

4）控制系统控制机械臂转动，使曲率测量机构旋转到初始位置，控制系统控制另一个机械臂，使真空加载机构旋转到指定测量区域；

5）根据测量得到的被测面曲率，计算机下发指令控制至弧形调节杆控制器，弧形调节杆控制器根据指令，控制弧形调节杆转动，从而调节橡胶座精准贴合到被测曲面上；

6）通过控制系统控制液压升降杆移动，调节橡胶座与被测曲面的贴合力，当压力传感器感应到指定的压力大小时，液压升降杆不再移动，真空加载机构与被测曲面紧密贴合后，打开真空罩体上的抽气泵对曲面进行真空加载，最后通过真空加载机构底座上的检测头进行缺陷检测，检测头将检测结果传输至计算机中，即完成被测曲面的缺陷检测。

所述的被测曲面，当被测曲面为均匀曲面时，只需移动十字型滑槽内其中一个方向的测量杆即可获得被测曲面曲率。

本实用新型提供的一种基于曲率调节的真空加载检测装置，与现有技术相比，有如下优点：

（1）通过本装置可实现大型检测物体的移动真空加载检测，解决了传统真空加载装置不便于实时移动真空加载检测的问题，大大降低劳动力，提高了检测效率；

（2）本装置利用曲率测量装置实现对不同曲面曲率的测量，并通过相应测量方法实时获取曲率数据，同时该装置结构简单可靠，可获得不同位置的曲率，与真空加载装置相配合实现不同曲面的真空加载检测；

（3）采用弧形调节杆控制器和弧形调节杆的配合，实现真空罩体底部橡胶座角度的调节，解决了传统便携式罩体不能实时调节橡胶底座的问题，保证了对不同曲面的真空加载吸附，大大的增加了真空加载的户外加载检测能力；

（4）橡胶座的内侧分别置有压力传感器，并与液压升降杆的配合实现测量区域的真空加载，通过压力传感器可以避免被测曲面的过度挤压情况，具有较好的可靠性。

附图说明

图1为一种基于曲率调节的真空加载检测装置的总体结构示意图；

图2为曲率测量机构的结构示意图；

图3为真空加载机构的结构示意图；

图4为检测方法的流程图；

图5为本实用新型曲率测量方法的示意图；

图中：1.移动小车 2.移动小车上的底座 3.曲率测量机构 4.计算机 5.机械臂6.检测头 7.真空加载机构 3-1.底板 3-2.支撑杆 3-3.十字型滑槽 3-4.曲率测量头 3-5.位移传感器 3-6.测量杆 3-7.测量杆控制电机 7-1.底座 7-2.液压升降杆 7-3.弧形调节杆控制器 7-4.橡胶座 7-5.弧形调节杆 7-6.真空罩体 7-7.透明玻璃。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型内容做进一步阐述，但不是对本实用新型的限定。

如图1所示，一种基于曲率调节的真空加载检测装置，包括移动小车1、机械臂5、曲率测量机构3、真空加载机构7、检测头6和计算机4；两个机械臂5和计算机4分别设置在移动小车1上表面的底座2上，其中两个机械臂5中心对称式设在小车1的底座2上，机械臂5和移动小车1分别由旋转电机和驱动电机控制机械臂5的转动和小车1的移动，旋转电机和驱动电机由控制系统控制；曲率检测机构3和真空加载机构7分别设在两个机械臂5的自由端，通过机械臂5的转动实现曲率测量机构3和真空加载机构7的转动；计算机4分别与曲率测量机构3和真空加载机构7通信连接，曲率测量机构3将测得的曲率数据传输至计算机4后，计算机4将曲率数据反馈至真空加载机构7，真空加载机构7根据不同的曲率数据对不同的曲面进行真空加载；检测头6设在真空加载机构7的正中心，用于真空罩体加载曲面的内部缺陷检测，并将检测结果传输至计算机4中。

如图2所示，所述的曲率测量机构3，包括底板3-1，底板3-1的一侧面固定在机械臂5的末端，底板3-1另一侧面上设有十字型滑槽3-3，十字型滑槽3-3的横向和纵向槽上分别设有测量杆3-6，测量杆3-6的端部设有曲率测量头3-4，测量杆3-6上还设有位移传感器3-5，测量杆3-6通过测量杆控制电机3-7带动其在十字型滑槽3-3上滑动，底板3-1的四个边角处还设有支撑杆3-2，支撑杆3-2的一端固定在底板3-2上，另一端用于与被测曲面贴合；位移传感器3-5与计算机4通信连接，测量杆控制电机3-7由控制系统控制。

所述的十字型滑槽3-3，水平方向与垂直方向滑槽长度与相邻支撑杆3-2之间的外端线的距离相等。所述的测量杆3-6为可伸缩式测量杆。

如图3所示，所述的真空加载机构7，包括底座7-1、液压升降杆7-2、真空罩体7-6、橡胶座7-4，底座7-1的一侧面固定在机械臂5的末端，底座7-1另一侧面的中部设置检测头6，液压升降杆7-2的一端固定在底座7-1的四个边角处，液压升降杆7-2的另一端与真空罩体7-6固定连接，液压升降杆7-2由液压控制器7-8控制其升降杆的升降，液压控制器7-8由控制系统控制，其中检测头6与真空罩体7-6的中心共轴设置，通过液压升降杆7-2控制检测头6与真空罩体7-6的垂直距离；真空罩体7-6远离液压升降杆7-2的端面四周与弧形调节杆7-5的一端连接，弧形调节杆7-5的另一端与橡胶座7-4连接；真空罩体7-6与液压升降杆7-2连接的端面设置透明玻璃7-7；其中橡胶座7-4的内测设有压力传感器，用于测量橡胶座7-4与被测曲面间的压力；真空罩体7-6的外侧设有弧形调节杆控制器7-3，用于调节橡胶座7-4与被测曲面间的贴合角度；检测头6、压力传感器和弧形调节杆控制器7-3分别与计算机连接。

所述的弧形调节杆7-5与真空罩体7-6外侧面处于共面状态。

如图4所示，用上述所述的一种基于曲率调节的真空加载检测装置进行真空加载的检测方法，包括如下步骤：

1）将小车1移动到待测区域，启动旋转电机使曲率测量机构3旋转到指定测量区域，通过机械臂5调节高度，使曲率测量机构3的支撑杆3-2与被测曲面的贴合；

2）通过测量杆控制电机3-7，分别控制测量杆3-2在十字型滑槽3-3内的水平方向和垂直水平方向的滑槽内部移动，以支撑杆3-2头部为基准，设头部的中心点为原始坐标，当垂直水平方向的测量杆3-2移动时，位移传感器3-5依次获得水平方向的待测曲面的各坐标点，当水平方向的测量杆移动时，位移传感器3-5依次获得垂直水平方向的待测曲面的各坐标点，位移传感器3-5将位移信息实时输送到计算机4；

3）将步骤2）得到的坐标点进行拟合，得到待测曲面水平方向和垂直方向的拟合曲线，利用曲率计算公式

得到各点的曲率，其中

分别代表拟合曲线的一阶导数和二阶导数；

4）控制系统控制机械臂5转动，使曲率测量机构3旋转到初始位置，控制系统控制另一个机械臂5，使真空加载机构7旋转到指定测量区域；

5）根据测量得到的被测面曲率，计算机4下发指令控制至弧形调节杆控制器7-3，弧形调节杆控制器7-3根据指令，控制弧形调节杆7-5转动，从而调节橡胶座7-4精准贴合到被测曲面上；

6）通过控制系统控制液压升降杆7-2移动，调节橡胶座7-4与被测曲面的贴合力，当压力传感器感应到指定的压力大小时，液压升降杆7-2不再移动，真空加载机构7与被测曲面紧密贴合后，打开真空罩体7-6上的抽气泵对曲面进行真空加载，最后通过真空加载机构7底座上的检测头6进行缺陷检测，检测头6将检测结果传输至计算机4中，即完成被测曲面的缺陷检测。

如图5所示，当被测曲面为均匀曲面时，此时只需通过控制测量杆沿垂直移动，即CB从O点沿OG方向进行移动，并由位置传感器实时获取各点的坐标数据，并将数据通过计算机分析处理获得待测曲线OBG的曲率，将获得的曲率反馈给弧形调节杆控制器，从而调节了水平方向和垂直方向的橡胶座角度，完成待测曲面的真空加载调节，最后再通过检测头实现待测曲面的内部缺陷检测，获取实时的缺陷检测数据。

Claims (8)

1.一种基于曲率调节的真空加载检测装置，其特征在于，包括移动小车、机械臂、曲率测量机构、真空加载机构、检测头和计算机；两个机械臂和计算机分别设置在移动小车上表面的底座上；曲率检测机构和真空加载机构分别设在两个机械臂的自由端，通过机械臂的转动实现曲率测量机构和真空加载机构的转动；计算机分别与曲率测量机构和真空加载机构通信连接，曲率测量机构将测得的曲率数据传输至计算机后，计算机将曲率数据反馈至真空加载机构，真空加载机构根据不同的曲率数据对不同的曲面进行真空加载；检测头设在真空加载机构的正中心，用于真空罩体加载曲面的内部缺陷检测，并将检测结果传输至计算机中。

2.根据权利要求1所述的一种基于曲率调节的真空加载检测装置，其特征在于，所述的曲率测量机构，包括底板，底板的一侧面固定在机械臂的末端，底板另一侧面上设有十字型滑槽，十字型滑槽的横向和纵向槽上分别设有测量杆，测量杆的端部设有曲率测量头，测量杆上还设有位移传感器，测量杆通过测量杆控制电机带动其在滑槽上滑动，底板上还设有支撑杆，支撑杆的一端固定在底板上，另一端用于与被测曲面贴合；位移传感器与计算机通信连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于曲率调节的真空加载检测装置，其特征在于，所述的十字型滑槽，水平方向与垂直方向滑槽长度与相邻支撑杆之间的外端线的距离相等。

4.根据权利要求2所述的一种基于曲率调节的真空加载检测装置，其特征在于，所述的测量杆为可伸缩式测量杆。

5.根据权利要求1所述的一种基于曲率调节的真空加载检测装置，其特征在于，所述的真空加载机构，包括底座、液压升降杆、真空罩体、橡胶座，底座的一侧面固定在机械臂的末端，底座另一侧面的中部设置检测头，液压升降杆的一端固定在底座的四个边角处，液压升降杆的另一端与真空罩体固定连接，真空罩体远离液压升降杆的端面四周与弧形调节杆的一端连接，弧形调节杆的另一端与橡胶座连接；真空罩体与液压升降杆连接的端面设置透明玻璃；其中橡胶座的内测设有压力传感器，用于测量橡胶座与被测曲面间的压力；真空罩体的外侧设有弧形调节杆控制器，用于调节橡胶座与被测曲面间的贴合角度；检测头、压力传感器和弧形调节杆控制器分别与计算机连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于曲率调节的真空加载检测装置，其特征在于，所述的检测头与真空罩体的中心共轴设置，通过液压升降杆控制检测头与真空罩体的垂直距离。

7.根据权利要求5所述的一种基于曲率调节的真空加载检测装置，其特征在于，所述的弧形调节杆与真空罩体外侧面处于共面状态。

8.根据权利要求1所述的一种基于曲率调节的真空加载检测装置，其特征在于，所述的机械臂和移动小车分别由旋转电机和驱动电机控制机械臂的转动和小车的移动；两个机械臂中心对称式设置在移动小车上表面底座的两端。

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