ES2300832T3 - Procedimiento y dispositivo para la verificacion de un componente, que presenta un contorno superficial complejo, por medio de ultrasonido. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la verificación de un componente (BT), que presenta un contorno superficial (OK) complejo por medio de ultrasonido, en el que al menos una cabeza de verificación por ultrasonido (UPK) es conducida por medio de un manipulador (MM), que presenta varios accionamientos axiales (MX, MY, MZ, MA, MB), en varios ejes a distancia (A) definida a lo largo del contorno de la superficie (OK) del componente (BT) y en el que de acuerdo con el movimiento de al menos un accionamiento se generan impulsos equidistancias como señales de disparo para la asociación geométricamente correcta de valores de medición de ultrasonido recibidos al contorno de la superficie (OK) del componente, caracterizado porque se calcula la longitud de una línea de la superficie (OL) que reproduce el contorno de la superficie (OK), porque se calculan puntos de apoyo para la conducción de la cabeza de verificación por ultrasonido (UPK), porque se desplazan de forma sincronizada los accionamientos axiales (MX, MY, MZ, MA, MB) del manipulador (MM) a lo largo de los puntos de apoyo previamente calculados y porque se activa un accionamiento de disparo (MRT) de forma sincronizada con los accionamientos axiales (MX, MY, MZ, MA, MB) y se desplaza junto con todos los accionamientos axiales acoplados de acuerdo con la línea de la superficie (OL) previamente calculada, en el que el accionamiento de disparo (MRT) es seguido de forma ficticia a lo largo de la línea de la superficie (OL) y se generan impulsos de disparo equidistantes con relación a la línea de la superficie (OL).

Description

Procedimiento y dispositivo para la verificación de un componente, que presenta un contorno superficial complejo, por medio de ultrasonido.

La invención se refiere a un procedimiento para la verificación de un componente, que presenta un contorno superficial complejo por medio de ultrasonido, en el que al menos una cabeza de verificación de ultrasonido es conducida por medio de un manipulador, que presenta varios accionamientos axiales, en varios ejes a distancia definida a lo largo del contorno de la superficie del componente y en el que de acuerdo con el movimiento de al menos un accionamiento se generan impulsos equidistancias como señales de disparo para la asociación geométricamente correcta de valores de medición de ultrasonido recibidos al contorno de la superficie del componente, así como a un dispositivo para la verificación de un componente, que presenta un contorno superficial complejo, que comprende un manipulador que se puede desplazar por medio de accionamientos axiales en uno o varios ejes, con el que se puede desplazar al menos una cabeza de verificación de ultrasonido a distancia definida a lo largo del contorno de la superficie del componente, en el que los accionamientos axiales se pueden activar por medio de un control y en el que está previsto al menos un codificador para la generación de impulsos de disparo para la asociación geométricamente correcta de valores de medición de ultrasonido recibidos al contorno de la superficie del componente.

Se conoce a partir del estado interno de la técnica un procedimiento para la verificación de un componente que presenta un contorno superficial complejo por medio de ultrasonido, estando dispuestos en un manipulador de verificación de varios ejes convencional uno o varios transmisores de ultrasonido, que se desplazan a lo largo de un contorno superficial recto o ligeramente curvado de un componente para la verificación de este componente. Al menos un accionamiento axial del manipulador está equipado para la generación de impulsos de disparo del manipulador para una unidad de control de ultrasonido de una manera preferida con un codificador óptico. Este codificador está asociado en cada caso a un eje principal como eje-X. En el caso de una verificación automática del componente, el codificador genera de acuerdo con el movimiento del accionamiento axial correspondiente impulsos equidistantes para un vector de movimiento del eje conectado. Los impulsos equidistantes son necesarios como disparadores para la asociación geométricamente correcta de los valores de medición de ultrasonido a la pieza de prueba.

Un dispositivo 10 con sistema de disparo de un eje de acuerdo con el estado de la técnica se representa en la figura 1. El dispositivo 10 comprende un manipulador de varios ejes 2, en el que a cada eje, como por ejemplo eje-X, eje-Y, eje-Z así como, dado el caso, ejes de giro como eje-A o eje-B está asociado en cada caso un accionamiento MX, MY, MZ, MA, MB, que se pueden activar a través de cantos de control SX, SY, SZ, SA, SB correspondientes por medio de un control NC NCS. Uno de los accionamientos axiales, en el ejemplo representado el accionamiento MX del eje-X, está acoplado con un codificador E, que emite impulsos equidistantes, de acuerdo con el movimiento del accionamiento axial correspondiente, a un sistema de ultrasonido USS. En este caso, los impulsos de disparo son generados proporcionalmente al empuja al eje-X lineal. El sistema de ultrasonido USS está acoplado con un ordenador de control SR, que está conectado de nuevo con el control NC del manipulador múltiple.

Cuando la geometría del contorno superficial del componente a verificar está curvado de forma compleja en la dirección principal de prueba, no se puede garantizar con una generación de disparos uniaxiales una exactitud suficiente del registro de datos acortes con la superficie. El registro de datos acorde con la superficie significa en este sentido que se pone a disposición una rejilla de puntos de medición equidistantes sobre la superficie del componente para la representación posterior de los resultados de medición como imagen C fija.

En el documento DE-T-690 03 090 se describe un procedimiento de calibración de un sistema de detección de la forma tridimensional y un sistema para la realización del procedimiento mencionado. El procedimiento de calibración descrito tiene el objetivo de crear un procedimiento de calibración nuevo, que es independiente de la estructura de una unidad de sensor y de acuerdo con ello no requiere ninguna medición física previa de parámetros geométricos. En el procedimiento se sustituye el conocimiento de los parámetros geométricos de la unidad de sensor por el conocimiento de un objeto calibrado fácil de dimensionar. La creación de una transferencia intermedia se lleva a cabo directamente a través de una detección de la información bruta en las mismas condiciones que la medición posterior de los puntos de un objeto, de manera que con ello se puede evitar una acumulación de errores.

El documento EP-A-0 489 161 se refiere a un detector de grietas por ultrasonido. Unos sensores de distancia y una cabeza de exploración por ultrasonido están conectados entre sí como una estructura unitaria, de manera que el sensor de distancia es conducido junto con la cabeza de verificación por ultrasonido sobre las líneas de exploración. La exploración de las superficies de un objeto W por medio del sensor de distancia se lleva a cabo en paralelo con la detección de las grietas a través de la cabeza de verificación por ultrasonido. La zona de detección de las grietas está dividida en una pluralidad de zonas más pequeñas, siendo depositadas una pluralidad de zonas de memoria de una manera similar a una red en una memoria. Solamente un valor de la superficie de la zona de la memoria de posición contiene la zona de detección de las grietas y está memorizado en cada una de las zonas de la memoria. Sobre la base de estos datos de forma memorizados se puede controlar la posición y el ángulo o bien la situación de la cabeza de verificación por ultrasonido en cada uno de los puntos de detección de la grieta.

Partiendo de aquí, la invención se basa en el problema de desarrollar un procedimiento y un dispositivo del tipo mencionado anteriormente, en el sentido de que también en el caso de componentes con contorno superficial curvado complejo se garantiza una alta exactitud de medición.

El problema se soluciona, entre otras cosas, en lo que se refiere al procedimiento porque se calcula la longitud de una línea de la superficie que reproduce el contorno de la superficie, porque se calculan puntos de apoyo para la conducción de la cabeza de verificación por ultrasonido, porque se desplazan de forma sincronizada los accionamientos axiales del manipulador a lo largo de los puntos de apoyo previamente calculados y porque se activa un accionamiento de disparo de forma sincronizada con los accionamientos axiales y se desplaza junto con todos los accionamientos axiales acoplados de acuerdo con la línea de la superficie previamente calculada, en el que el accionamiento de disparo es seguido de forma ficticia a lo largo de la línea de la superficie y se generan impulsos de disparo equidistantes con relación a la línea de la superficie.

La idea básica del procedimiento consiste en garantizar con la ayuda de un motor o bien de un accionamiento adicional, que se puede desplazar de forma sincronizada con la trayectoria, con codificador conectado para la generación de impulsos de disparo una asociación del valor medido acorde con la superficie también en componentes con contornos superficiales curvados complejos.

A este respecto, está previsto que se realice un cálculo previo de una línea superficie, especialmente de su longitud de acuerdo con una geometría del componente a verificación, introducida manualmente o recibida a partir de datos CAD. El cálculo se realiza de una manera preferida en un ordenador de control del sistema de ultrasonido. Además, se calculan puntos de apoyo del manipulador de varios ejes para la conducción del sistema de cabezal de verificación por ultrasonido a distancia definida a lo largo del contorno de la superficie del componente en el ordenador de control del sistema de ultrasonido. En este caso, se lleva a cabo, por ejemplo, una pasada de medición en forma de meandro sobre el contorno de la superficie del componente.

A continuación, en el desplazamiento sincronizado de la pluralidad de ejes de accionamiento del manipulador de varios ejes en el espacio a lo largo de los puntos de apoyo previamente calculados y transmitidos al control NC, el motor adicional, sincronizado, por decirlo así, como accionamiento de disparo o bien como disparador espacial (eje virtual), es desplazado por el control NC junto con todos los otros accionamientos axiales que se encuentran engranados de acuerdo con la línea de la superficie previamente calculada. A través del desplazamiento sincronizado de los ejes de movimiento propiamente dichos para la conducción exacta del sistema de cabezal de verificación por ultrasonido a distancia definida a lo largo del contorno de la superficie del componente y del eje del disparador espacial se garantiza que el eje del disparador espacial siga de una manera ficticia la línea de la superficie y de esta manera emita impulsos equidistantes a través del codificador conectado hacia el sistema de ultrasonido.

El problema se soluciona a través de un dispositivo porque adicionalmente a los accionamientos axiales está previsto un accionamiento de disparo para la generación de los impulsos de disparo, porque el accionamiento de disparo se puede activar de forma sincronizada con los accionamientos axiales del manipulador, en el que los accionamientos axiales se pueden desplazar de forma sincronizada a lo largo de puntos de apoyo previamente calculados y el accionamiento de disparo se puede desplazar de forma sincronizada por el control junto con los accionamientos axiales de acuerdo con una longitud previamente calculada de una línea de la superficie que reproduce el contorno de la superficie y porque en el codificador (E) del accionamiento de disparo se encuentran impulsos de disparo, que están equidistantes sobre respecto a la línea de la superficie del contorno superficial complejo.

Adicionalmente a los accionamientos axiales existentes del manipulador de varios ejes se define otro eje o bien un accionamiento de disparo, es decir, que se sincroniza un motor conectado en el control NC, que durante el desplazamiento sincronizado de los accionamientos axiales del manipulador de varios ejes en el espacio a lo largo de los puntos de apoyo previamente calculados y es desplazado por el control NC, junto con todos los otros accionamientos axiales que se encuentran engranados de acuerdo con la línea de la superficie previamente calculada, de manera que se garantiza que el accionamiento del disparador siga de una manera ficticia la línea de la superficie y de esta manera emita impulsos equidistantes a través del codificador conectado hacia el sistema de ultrasonido.

Otros detalles, ventajas y características de la invención se deducen no sólo a partir de las reivindicaciones, de las características que se pueden deducir de éstas -por sí y/o en combinación-, sino también a partir de la descripción siguiente de los ejemplos de realización preferidos que se pueden deducir del dibujo.

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En este caso:

La figura 1 muestra una disposición para la verificación de un componente por medio de ultrasonido con sistema de disparo de un eje de acuerdo con el estado de la técnica.

Las figuras 2 a, b muestran representaciones de principio de un sistema manipulador.

La figura 3 muestra una disposición para la verificación de un componente por medio de ultrasonido con sistema de disparo de rejilla espacial, y

La figura 4 muestra un diagrama de flujo con etapas de ejecución para la realización del procedimiento para la verificación de un componente, que presenta un contorno superficial complejo, por medio de ultrasonido.

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La figura 1 muestra una disposición 10 para la verificación de un componente BT, que presenta un contorno superficial OK, por medio de un sistema de disparo de un eje, que ya se ha descrito en detalle en la introducción de la descripción.

Las figuras 2a) y b) muestran dos formas de realización del manipulador de varios ejes MM para la conducción de un sistema de cabezal de verificación por ultrasonido UPS a distancia A definida a lo largo del contorno superficial OK del componente BK. De acuerdo con una primera forma de realización, el manipulador de varios ejes MM1 comprende un bastidor 12 esencialmente en forma de U, que se puede desplazar en el lado del suelo a lo largo de carriles de guía 14, 16 a lo largo de un primer eje como eje-X por medio de un accionamiento MX. En este caso, el bastidor en forma de U rodea, durante el desplazamiento en dirección-X, esencialmente el componente BT a verificar. En brazos 18, 20 del bastidor 12, que se extienden verticalmente, están colocados unos elementos de retención 22, 24 que se pueden desplazar a lo largo de otro eje, como el eje-Y, en los que está fijado el sistema de cabezal de verificación por ultrasonido. Además, los elementos de retención 22, 24 se pueden mover todavía a lo largo de otro eje, como el eje-Z, en dirección al componente BT a verificar y fuera de éste. Además, es posible una rotación del sistema de cabezal de verificación por ultrasonido UPS alrededor de un eje longitudinal, como el eje-A del elemento de retención 22, 24.

Un manipulador de varios ejes MM2 representado en la figura 2b se diferencia del manipulador MM1 representado en la figura 2 porque los elementos de retención 22, 24 no están dispuestos en los brazos 18, 20 del bastidor 12 que se extienden verticalmente, sino que se pueden desplazar a lo largo de un eje-Y de un soporte transversal superior 26 que se extiende horizontalmente. Además, los elementos de retención 22, 24 se pueden desplazar a lo largo de un eje-Z que se extiende verticalmente. El sistema de cabezal de verificación por ultrasonido UPS está dispuesto, además, de forma giratoria alrededor de un eje-A. De una manera opcional, está previsto que los elementos de retención 22, 24 sean giratorios alrededor de su eje longitudinal, en el presente caso alrededor de un eje-B.

La figura 3 muestra una disposición 28 para la verificación de un componente BT, que presenta un contorno superficial complejo OK, por medio de ultrasonido. La disposición comprende el manipulador de varios ejes MM para la conducción del sistema de cabezal de verificación por ultrasonido UPS a distancia A definida a lo largo del contorno superficial OK del componente BT. El manipulador de varios ejes MM comprende los accionamientos MX, MY, MZ, MA, MB para el accionamiento de los ejes individuales, como eje-X, eje-Y, eje-Z, eje-A y eje-B, que están acoplados a través de cantos de control SX, SY, SZ, SA, SB con el control NCS. De acuerdo con la invención, está previsto otro accionamiento o bien motor MRT, que está conectado a través de una tarjeta de control SRT con el control NCS. El motor MRT está acoplado con un codificador E, que suministra señales de disparo a un sistema de ultrasonido USS, que está conectado con un ordenador de control SR, que está conectado de nuevo con el control del manipulador de varios ejes NCS.

La figura 4 muestra un diagrama de flujo del procedimiento. En el ordenador de control para el sistema de ultrasonido SR se calcula una línea de la superficie OL, especialmente su longitud de acuerdo con la geometría del componente BT a verificar, introducida manualmente u obtenida a partir de datos CAD (sección S2). A continuación se lleva a cabo un cálculo previo de puntos de apoyo del manipulador de varios ejes MM para la conducción del sistema de cabezal de verificación por ultrasonido UPS a distancia definida A (sección S1). Este cálculo se realiza de la misma manera en el orden ador de control SR del sistema de ultrasonido.

De una manera preferida, se lleva a cabo una pasada de medición en forma de meandro sobre el contorno superficial OK del componente BT. En el caso de desplazamiento sincronizado de los ejes en el espacio a lo largo de los puntos de apoyo calculados previamente y transmitidos al control NCS, se desplaza el motor del disparador espacial MRT, que se puede considerar como eje virtual, sincronizado por el control NC NCS, junto con los otros ejes, que se encuentran engranados, de acuerdo con la línea de la superficie OL previamente calculada (sección S3). A través del desplazamiento sincronizado de los ejes de movimiento propiamente dichos, es decir, los ejes X, Y, Z, A y B para la conducción exacta del sistema de cabezal de verificación por ultrasonido UPS a distancia A definida a lo largo de la superficie OK así como a través del desplazamiento del eje del disparador espacial del motor del disparador espacial MRT se garantiza que el eje del disparador espacial siga de una manera ficticia la línea de la superficie OL (sección S4) y, por lo tanto, se emiten impulsos TI equidistantes a través del codificador E conectado hacia el sistema de ultrasonido USS (sección S5).

De esta manera se garantiza una exactitud suficiente del registro de los datos acorde con la superficie, es decir, una rejilla de puntos de medición equidistantes en la superficie del componente para la representación posterior de los resultados de la medición como imagen C de píxeles.

Claims (6)

1. Procedimiento para la verificación de un componente (BT), que presenta un contorno superficial (OK) complejo por medio de ultrasonido, en el que al menos una cabeza de verificación por ultrasonido (UPK) es conducida por medio de un manipulador (MM), que presenta varios accionamientos axiales (MX, MY, MZ, MA, MB), en varios ejes a distancia (A) definida a lo largo del contorno de la superficie (OK) del componente (BT) y en el que de acuerdo con el movimiento de al menos un accionamiento se generan impulsos equidistancias como señales de disparo para la asociación geométricamente correcta de valores de medición de ultrasonido recibidos al contorno de la superficie (OK) del componente, caracterizado porque se calcula la longitud de una línea de la superficie (OL) que reproduce el contorno de la superficie (OK), porque se calculan puntos de apoyo para la conducción de la cabeza de verificación por ultrasonido (UPK), porque se desplazan de forma sincronizada los accionamientos axiales (MX, MY, MZ, MA, MB) del manipulador (MM) a lo largo de los puntos de apoyo previamente calculados y porque se activa un accionamiento de disparo (MRT) de forma sincronizada con los accionamientos axiales (MX, MY, MZ, MA, MB) y se desplaza junto con todos los accionamientos axiales acoplados de acuerdo con la línea de la superficie (OL) previamente calculada, en el que el accionamiento de disparo (MRT) es seguido de forma ficticia a lo largo de la línea de la superficie (OL) y se generan impulsos de disparo equidistantes con relación a la línea de la superficie (OL).

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se calcula la longitud de la línea de la superficie (OL) para cada desplazamiento de medición lineal individual de la cabeza de verificación por ultrasonido (UPK) a lo largo del contorno de la superficie del componente a verificar.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se calculan los puntos de apoyo para la realización de un desplazamiento de medición en forma de meandro a lo largo del contorno de la superficie (OK) del componente a verificar.

4. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la activación de todos los accionamientos axiales (MX, MY, MZ, MA, MB) y del accionamiento de disparo (MRT) se realiza a través de un control NC.

5. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los impulsos de disparo para un aparato de ultrasonido que activa la cabeza de verificación son generados de forma equidistante a lo largo de la línea de la superficie (OL).

6. Dispositivo para la verificación de un componente (BT), que presenta un contorno superficial (OK) complejo, que comprende un manipulador (MM) que se puede desplazar por medio de accionamientos axiales (MX, MY, MX, MA, MB) en uno o varios ejes, con el que se puede desplazar al menos una cabeza de verificación por ultrasonido (UPK) a distancia definida a lo largo del contorno de la superficie (OK) del componente (BT), en el que los accionamientos axiales se pueden activar por medio de un control (NCS) y en el que está previsto al menos un codificador (E) para la generación de impulsos de disparo para la asociación geométricamente correcta de valores de medición de ultrasonido recibidos al contorno de la superficie del componente, caracterizado porque adicionalmente a los accionamientos axiales (MX, MY, MZ, MA, MB) está previsto un accionamiento de disparo (MRT) para la generación de los impulsos de disparo, porque el accionamiento de disparo (MRT) se puede activar de forma sincronizada con los accionamientos axiales (MX, MY, MZ, MA, MB) del manipulador (MM), en el que los accionamientos axiales se pueden desplazar de forma sincronizada a lo largo de puntos de apoyo previamente calculados y el accionamiento de disparo (MRT) se puede desplazar de forma sincronizada por el control (NCS) junto con los accionamientos axiales de acuerdo con una longitud previamente calculada de una línea de la superficie (OL) que reproduce el contorno de la superficie (OK) y porque en el codificador (E) del accionamiento de disparo (RMT) se encuentran impulsos de disparo, que están equidistantes sobre respecto a la línea de la superficie (OL) del contorno superficial (OK) complejo.