CN220894130U - 一种柱形结构件太赫兹检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柱形结构件太赫兹检测装置，包括线性位移模块、旋转支撑模块、旋转夹紧模块以及检测装置底座，线性位移模块、旋转支撑模块、旋转夹紧模块分别固定在检测装置底座上；旋转支撑模块与旋转夹紧模块同轴，旋转夹紧模块夹紧样件一端并通过旋转支撑模块连接样件另一端，旋转夹紧模块驱动样件周向旋转；线性位移模块设置在旋转支撑模块侧方，其包括扫描机构以及位移机构；位移机构包括轴向位移调整机构以及径向位移调整机构，径向位移调整机构安装在轴向位移调整机构上，扫描机构安装在径向位移调整机构上，位移机构用于调整扫描机构径向位置并驱动扫描机构按设定步距进行轴向运动；扫描机构用于对样件进行太赫兹信号检测。

Description

一种柱形结构件太赫兹检测装置

技术领域

本实用新型属于太赫兹检测技术领域，具体为一种柱形结构件太赫兹检测装置。

背景技术

复合绝缘子具有机械强度高，不易发生裂缝，老化速度慢等特点，广泛应用于电力领域，使电网运行更加安全可靠。复合绝缘子在制造和使用过程中的护套-芯棒界面易产生气隙，降低了复合绝缘子的绝缘性。目前，太赫兹无损检测技术已被证明可以有效检测复合绝缘子中护套-芯棒界面的气隙缺陷，但复合绝缘子的形状为圆柱形，在无损检测中，很难保证太赫兹波垂直入射复合绝缘子表面，导致检测成像分辨率效果不佳。

复合绝缘子的质量关乎国民生产安全，对于机械强度试验、电气性能试验、表面缺陷试验检测方法比较成熟，但是复合绝缘子内部缺陷检测手段比较欠缺，主要利用超声检测系统中的水囊耦合法定位内部缺陷，但采用水囊耦合法内部缺陷检测存在不直观的问题，并且操作繁琐，无法整体检测。

在现有技术中存在利用太赫兹进行无损检测的技术方案，广泛地应用于通信、雷达、生物医学、安全检测和无损检测等领域，但成像质量不能满足复合绝缘子检测的精度需求。太赫兹波是指频率范围在0.1～10THz，与其它频段的波相比，具有独特的优势，其中包括对非金属、非极性材料具有较强的穿透性；太赫兹光子能量低，不会损坏被测样品。

目前高精度的复合绝缘子检测装置是基于二维扫描平台或工业机器人，二维扫描平台检测样件主要是通过两个一维线性模组构成，对于平面样件检测效果较好，但对于曲面检测效果较差，如图1所示。工业器人检测复合绝缘子缺陷样件，操作繁琐且不能够360°全覆盖检测，尤其对于尺寸较小的复合绝缘子缺陷样件检测就变得就更加困难。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供一种柱形构件太赫兹检测装置，具备可以全覆盖检测的优点，解决了现有太赫兹检测设备检测圆柱形构件操作繁琐，太赫兹信号无法被接收到的问题，适用于非实验室环境。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种柱形结构件太赫兹检测装置，包括线性位移模块、旋转支撑模块、旋转夹紧模块以及检测装置底座，线性位移模块、旋转支撑模块、旋转夹紧模块分别固定在检测装置底座上；旋转支撑模块与旋转夹紧模块同轴，旋转夹紧模块夹紧样件一端并通过旋转支撑模块连接样件另一端，旋转夹紧模块驱动样件周向旋转；线性位移模块设置在旋转支撑模块侧方，其包括扫描机构以及位移机构；位移机构包括轴向位移调整机构以及径向位移调整机构，径向位移调整机构安装在轴向位移调整机构上，扫描机构安装在径向位移调整机构上，位移机构用于调整扫描机构径向位置并驱动扫描机构按设定步距进行轴向运动；扫描机构用于对样件进行太赫兹信号检测。

进一步地，所述轴向位移调整机构通过二号定位止口板与径向位移调整机构固定连接，轴向位移调整机构通过电机驱动径向位移调整机构轴向运动；径向位移调整机构通过一号定位止口板与扫描机构连接，径向位移调整机构驱动扫描机构径向运动。

进一步地，所述径向位移调整机构包括手轮、锁扣、滑块、滚珠丝杠；手轮螺纹连接在滚珠丝杠外端，锁扣与滚珠丝杠由顶丝固定连接，滑块连接在滚珠丝杠上，所述扫描机构安装在滑块上。

进一步地，所述扫描机构包括手动位移台、太赫兹测头、角度调节机构以及运动支撑底座；运动支撑底座固定在所述径向位移调整机构上，角度调节机构固定连接运动支撑底座，手动位移台安装在角度调节机构上，太赫兹测头连接在手动位移台上。

进一步地，所述角度调节机构包括转动圆盘、挡块以及角度固定板，角度固定板滑动连接在转动圆盘上并通过挡块固定限位。

进一步地，所述手动位移台包括滑块以及位移调整底座，滑块安装在位移调整底座上，所述太赫兹测头固定在滑块上，位移调整底座通过滚珠丝杠提供动力，带动一号滑块前后移动，从而使滑块上安装的太赫兹测头做前进后退运动。

进一步地，所述旋转支撑模块包括旋转支撑底座、卡簧、一号轴承底座、一号轴套、二号轴承底座、一号阶梯轴、一号联轴器、套筒、二号联轴器、花键轴套、花键轴以及三号联轴器；三号联轴器右侧与被测样件夹紧连接，三号联轴器左侧与花键轴夹紧连接，花键轴与花键轴套键连接，二号联轴器与花键轴套夹紧连接，套筒左右两侧分别与一号联轴器、二号联轴器固定连接，一号联轴器与一号阶梯轴夹紧连接，一号阶梯轴分别与一号轴承底座、二号轴承底座间隙配合连接，一号轴套两端分别与一号轴承底座、二号轴承底座固定连接，一号轴承底座末端用卡簧固定连接，一号轴承底座、二号轴承底座与旋转支撑底座螺纹连接。

进一步地，所述旋转夹紧模块包括三爪卡盘、阶梯轴、旋转台、机架、法兰底座、端盖及二号电机；旋转台与机架固定连接，旋转台左侧与阶梯轴螺纹连接，阶梯轴左侧与三爪卡盘固定连接，阶梯轴通过深沟球轴承与法兰底座连接并通过圆螺母限位，法兰底座与机架螺纹连接，端盖与法兰底座固定连接，二号电机用于驱动旋转台转动。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过夹紧旋转样件进行太赫兹检测的方式，达到了全覆盖检测的效果，便于对柱形结构件太赫兹检测，解决了现有的太赫兹检测柱形结构件存在的问题，并且极大程度上提高了太赫兹检测的成像分辨率。

本实用新型为柱形结构件太赫兹成像装置能够实现现场圆柱结构件的在线监测。

本实用新型采用太赫兹信号作为柱形结构件太赫兹成像装置的主动光源，可以利用太赫兹的穿透性对圆柱结构件内部进行探测，同时不会对柱形结构件产生破坏，实现无损检测。

附图说明

图1现有技术检测柱形构件示意图；

图2为本实用新型实施例所述一种柱形结构件太赫兹检测装置结构等轴视图；

图3为本实用新型实施例使用状态参考图；

图4为本实用新型实施例所述线性位移模块三视图；

图5为本实用新型实施例所述位移机构的连接结构示意图；

图6为本实用新型实施例所述径向位移调整机构结构示意图；

图7为本实用新型实施例所述手动位移台仰视图及主视图；

图8为本实用新型实施例所述角度调节机构示意图；

图9为本实用新型实施例所述旋转支撑模块示意图；

图10为本实用新型实施例所述旋转夹紧模块示意图；

图11为图10中A-A截面图；

图中：

1-线性位移模块；2-旋转支撑模块；3-旋转夹紧模块；4-检测装置底座；5-样件；

101-扫描机构；102-位移机构；103-一号定位止口板；104-二号定位止口板；

1011-手动位移台；1012-太赫兹测头；1013-角度调节机构；1014-运动支撑底座；1021-轴向位移调整机构；1022-径向位移调整机构；

101101-一号滑块；101102-位移调整底座；102101-一号电机；102201-手轮；102202-锁扣；102203-封板；102204-二号滑块；102205-滚珠丝杠；102206-底板；101301-转动圆盘；101302-挡块；101303-角度固定板；

201-旋转支撑底座；202-卡簧；203-一号轴承底座；204-一号轴套；205-二号轴承底座；206-一号阶梯轴；207-一号联轴器；208-套筒；209-二号联轴器；210-花键轴套；211-花键轴；212-三号联轴器；

301-三爪卡盘；302-二号阶梯轴；303-旋转台；304-机架；305-一号深沟球轴承；306-二号轴套；307-二号深沟球轴承；308-三号轴套；309-一号圆螺母；310-二号圆螺母；311-法兰底座；312-端盖；313-二号电机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图2所示，本实施例为一种柱形结构件太赫兹检测装置，包括线性位移模块1、旋转支撑模块2、旋转夹紧模块3和检测装置底座4；线性位移模块1、旋转支撑模块2、旋转夹紧模块3分别固定在检测装置底座4上，旋转支撑模块2与旋转夹紧模块3同轴，旋转夹紧模块3夹紧样件5一端并通过旋转支撑模块2连接样件5另一端，旋转夹紧模块3驱动样件5周向旋转；线性位移模块1设置在旋转支撑模块2侧方，其包括扫描机构101以及位移机构102，位移机构102用于调整扫描机构101径向位置并驱动扫描机构按设定步距进行轴向运动，扫描机构101用于对样件5进行太赫兹信号检测。

如图3至图8所示，所述线性位移模块1由扫描机构101及位移机构102组成，扫描机构101安装在位移机构102上；位移机构102包括轴向位移调整机构1021以及径向位移调整机构1022，径向位移调整机构1022安装在轴向位移调整机构1021上，扫描机构101安装在径向位移调整机构1022上。

轴向位移调整机构1021与二号定位止口板104螺纹连接，二号定位止口板104与径向位移调整机构1022固定连接，轴向位移调整机构1021通过一号电机102101驱动径向位移调整机构1022轴向运动；径向位移调整机构1022通过滑块102204与一号定位止口板103螺纹连接，一号定位止口板103与扫描机构101固定连接，径向位移调整机构1022驱动扫描机构101径向运动。

径向位移调整机构1022包括手轮102201、锁扣102202、二号滑块102204、滚珠丝杠102205、封板102203、底板102206，手轮102201螺纹连接在滚珠丝杠102205外端，锁扣102202与滚珠丝杠102205由顶丝固定连接，二号滑块102204连接在滚珠丝杠102205上，一号定位止口板103固定在二号滑块102204上，封板102203与底板102206固定，滚珠丝杠102206设置在封板102203与底板102206内部，将径向位移调整机构1022固定。

所述扫描机构101包括手动位移台1011、太赫兹测头1012、角度调节机构以及运动支撑底座1014；运动支撑底座1014与一号定位止口板103螺纹连接，角度调节机构1013固定连接运动支撑底座1014，手动位移台1011安装在角度调节机构1013上，太赫兹测头1012连接在手动位移台1011上。所述角度调节机构1013包括转动圆盘101301、挡块101302以及角度固定板101303，角度固定板101303滑动连接在转动圆盘101301上并通过挡块101302固定限位。所述手动位移台1011包括一号滑块101101以及位移调整底座101102，一号滑块101101安装在位移调整底座101102上，太赫兹测头1012固定在一号滑块101101上，位移调整底座101102通过滚珠丝杠提供动力，带动一号滑块101101前后移动，从而使滑块上安装的太赫兹测头做细微的前进后退运动，提高检测装置的聚焦能力，同时通过转动圆盘的旋转可实现太赫兹探测器角度调节功能，解决了太赫兹现有技术中太赫兹信号无法被接收的问题。

如图9所示，所述旋转支撑模块2是由旋转支撑底座201、卡簧202、一号轴承底座203、一号轴套204、二号轴承底座205、一号阶梯轴206、一号联轴器207、套筒208、二号联轴器209、花键二号轴套210、花键轴211和三号联轴器212构成。通过三号联轴器212右侧与被测样件5夹紧连接，三号联轴器212左侧与花键轴211夹紧连接，花键轴211与花键轴套210键连接，二号联轴器209与花键轴套210夹紧连接，套筒208左右两侧分别与一号联轴器207、二号联轴器209固定连接，一号联轴器207与一号阶梯轴206夹紧连接，一号阶梯轴206与一号轴承底座203、二号轴承底座205间隙配合连接，一号轴套204两端分别与一号轴承底座203、二号轴承底座205固定连接，一号轴承底座203末端用卡簧202固定连接，一号轴承底座203、二号轴承底座205与旋转支撑底座201螺纹连接。所述旋转支撑模块中与花键轴连接的联轴器可对被测样件5一侧夹紧，并利用花键轴、花键轴套、套筒、联轴器连接夹紧阶梯轴，阶梯轴与两个轴承底座固定连接，两个轴承底座之间用轴套固定相对位置，并在轴承底座末端用卡簧固定，最后将轴承底座与旋转支撑底座固定连接。

如图10、图11所示，所述旋转夹紧模块3包括三爪卡盘301、阶梯轴302、旋转台303、机架304、法兰底座311、端盖312及二号电机313；旋转台303与机架304固定连接，旋转台303左侧与阶梯轴302螺纹连接，阶梯轴302左侧与三爪卡盘301固定连接，阶梯轴302通过深沟球轴承与法兰底座311连接并通过圆螺母限位，法兰底座311与机架304螺纹连接，端盖312与法兰底座311固定连接，二号电机313用于驱动旋转台303转动。阶梯轴302依次与一号深沟球轴承305、二号深沟球轴承307间隙配合连接，二号轴套306两端分别与一号深沟球轴承305、二号深沟球轴承307固定连接，一号圆螺母309、二号圆螺母310将三号轴套308与二号深沟球轴承307固定连接。所述的夹紧机构中旋转台与机架固定连接，旋转台台面与阶梯轴固定连接，阶梯轴轴肩处安装深沟球轴承，利用轴套与深沟球轴承配合连接，并用两个圆螺母固定，最后用法兰底座、端盖密封，阶梯轴前端固定连接三爪卡盘，再经三爪卡盘夹紧被测样件另一侧。该夹紧方法可有效避免被测样件在旋转时受到扭力的影响，样件被损坏，解决了太赫兹检测柱形结构件现有技术中分区域检测，检测繁琐、精度较低的问题，同时，利用旋转被测样件并进行线性扫描的方法，解决了太赫兹检测柱形结构件全覆盖扫描的问题。

本实用新型的工作原理及使用流程：

1)将复合绝缘子样件5一端由旋转支撑模块中的三号联轴器212顶丝固定，另一端由三爪卡盘301通过齿轮咬合，使卡爪向内运动夹紧。

2)根据太赫兹测头1012的焦距，移动径向位移调整机构1022距离并利用手动位移台1011细微调整焦距，同时，为了使太赫兹探测器1012能够接收到太赫兹反射信号，利用角度调节机构1013按照同轴旋转原理转动角度能够使太赫兹探测器1012接收信号的能量达到最强，角度调节工作结束后，锁扣10202拧紧固定滚珠丝杠10205，防止装置运动时径向位移调整机构1022发生位移，导致接收信号能量变低。

3)根据被检测的柱形结构件长度确定轴向位移调整机构1021移动范围，轴向位移调整机构1021移动的步距跟检测精度有关，步距通常设置为0.5mm，根据圆柱结构件周长设置旋转台303的转动速度，并设置旋转台303转动范围为360°。

4)在参数设置完成后，由上位机控制柱形结构件太赫兹检测装置开始进行检测，轴向位移调整机构1021通过一号电机102101驱动齿轮传动，再经皮带传动，从而带动轴向位移调整机构1021中丝杠转动，移动滑块使太赫兹探头1012移动到预先规定的起点位置，同时，旋转台303通过二号电机313驱动齿轮传动，使得旋转台303台面转动，根据设置转动相应位置。

5)柱形结构件太赫兹检测装置发出旋转信号给旋转台303，旋转台303带动柱形结构件(复合绝缘子样件5)，根据预设转动速度旋转，轴向位移调整机构1021不动，柱形结构件太赫兹检测装置开始检测复合绝缘子样件。

6)旋转台303转动复合绝缘子样件5一周时，旋转台303停止，柱形构件太赫兹检测装置将直线移动的脉冲信号发出给轴向位移调整机构1021，轴向位移调整机构101根据设置的步距移动一步。

7)等待1s，轴向位移调整机构1021移动一个步距后，轴向位移调整机构1021停止运动，柱形构件太赫兹检测装置将继续发出旋转信号给旋转台303，如此往复运动则完成对柱形结构件的全覆盖检测。

综上所述：本实用新型提供的柱形结构件太赫兹检测装置通过线性位移模块达到太赫兹探测器线性位移、聚焦以及太赫兹探测器角度调节效果。

通过旋转支撑模块2与旋转夹紧模块3的配合使用，达到可以全覆盖检测的效果，解决了现有的太赫兹检测操作繁琐、无法全覆盖检测、太赫兹波反射回波无法被接收的问题。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种柱形结构件太赫兹检测装置，其特征在于，包括线性位移模块、旋转支撑模块、旋转夹紧模块以及检测装置底座，线性位移模块、旋转支撑模块、旋转夹紧模块分别固定在检测装置底座上；旋转支撑模块与旋转夹紧模块同轴，旋转夹紧模块夹紧样件一端并通过旋转支撑模块连接样件另一端，旋转夹紧模块驱动样件周向旋转；线性位移模块设置在旋转支撑模块侧方，其包括扫描机构以及位移机构；位移机构包括轴向位移调整机构以及径向位移调整机构，径向位移调整机构安装在轴向位移调整机构上，扫描机构安装在径向位移调整机构上，位移机构用于调整扫描机构径向位置并驱动扫描机构按设定步距进行轴向运动；扫描机构用于对样件进行太赫兹信号检测。

2.如权利要求1所述的一种柱形结构件太赫兹检测装置，其特征在于，所述轴向位移调整机构通过二号定位止口板与径向位移调整机构固定连接，轴向位移调整机构通过电机驱动径向位移调整机构轴向运动；径向位移调整机构通过一号定位止口板与扫描机构连接，径向位移调整机构驱动扫描机构径向运动。

3.如权利要求1所述的一种柱形结构件太赫兹检测装置，其特征在于，所述径向位移调整机构包括手轮、锁扣、滑块、滚珠丝杠；手轮螺纹连接在滚珠丝杠外端，锁扣与滚珠丝杠由顶丝固定连接，滑块连接在滚珠丝杠上，所述扫描机构安装在滑块上。

4.如权利要求1所述的一种柱形结构件太赫兹检测装置，其特征在于，所述扫描机构包括手动位移台、太赫兹测头、角度调节机构以及运动支撑底座；运动支撑底座固定在所述径向位移调整机构上，角度调节机构固定连接运动支撑底座，手动位移台安装在角度调节机构上，太赫兹测头连接在手动位移台上。

5.如权利要求4所述的一种柱形结构件太赫兹检测装置，其特征在于，所述角度调节机构包括转动圆盘、挡块以及角度固定板，角度固定板滑动连接在转动圆盘上并通过挡块固定限位。

6.如权利要求4所述的一种柱形结构件太赫兹检测装置，其特征在于，所述手动位移台包括滑块以及位移调整底座，滑块安装在位移调整底座上，所述太赫兹测头固定在滑块上，位移调整底座通过滚珠丝杠提供动力，带动一号滑块前后移动，从而使滑块上安装的太赫兹测头做前进后退运动。

7.如权利要求1所述的一种柱形结构件太赫兹检测装置，其特征在于，所述旋转支撑模块包括旋转支撑底座、卡簧、一号轴承底座、一号轴套、二号轴承底座、一号阶梯轴、一号联轴器、套筒、二号联轴器、花键轴套、花键轴以及三号联轴器；三号联轴器右侧与被测样件夹紧连接，三号联轴器左侧与花键轴夹紧连接，花键轴与花键轴套键连接，二号联轴器与花键轴套夹紧连接，套筒左右两侧分别与一号联轴器、二号联轴器固定连接，一号联轴器与一号阶梯轴夹紧连接，一号阶梯轴分别与一号轴承底座、二号轴承底座间隙配合连接，一号轴套两端分别与一号轴承底座、二号轴承底座固定连接，一号轴承底座末端用卡簧固定连接，一号轴承底座、二号轴承底座与旋转支撑底座螺纹连接。

8.如权利要求1所述的一种柱形结构件太赫兹检测装置，其特征在于，所述旋转夹紧模块包括三爪卡盘、阶梯轴、旋转台、机架、法兰底座、端盖及二号电机；旋转台与机架固定连接，旋转台左侧与阶梯轴螺纹连接，阶梯轴左侧与三爪卡盘固定连接，阶梯轴通过深沟球轴承与法兰底座连接并通过圆螺母限位，法兰底座与机架螺纹连接，端盖与法兰底座固定连接，二号电机用于驱动旋转台转动。