本發(fā)明涉及攪拌摩擦焊焊縫超聲相控陣檢測(cè)領(lǐng)域，具體地，涉及大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動(dòng)檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)使用不同形狀的多陣元換能器產(chǎn)生和接收超聲波束，通過(guò)控制換能器陣列中各陣元發(fā)射(或接收)脈沖的不同延遲時(shí)間，改變聲波到達(dá)(或來(lái)自)物體內(nèi)某點(diǎn)時(shí)的相位關(guān)系，實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)和聲束方向的變化，從而實(shí)現(xiàn)超聲波的波束掃描、偏轉(zhuǎn)和聚焦，然后采用機(jī)械掃描和電子掃描相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像成像。超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)已有近20多年的發(fā)展歷史，初期主要應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，醫(yī)學(xué)超聲成像中用相控陣換能器快速移動(dòng)聲束對(duì)被檢器官成像，根據(jù)得到的二維圖像判斷器官是否病變。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)逐漸應(yīng)用于工業(yè)無(wú)損檢測(cè)，特別是在核工業(yè)及航空航天工業(yè)等領(lǐng)域，如薄鋁板摩擦焊縫熱疲勞裂紋的檢測(cè)。

針對(duì)大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫，目前超聲相控陣檢測(cè)工藝流程如下：1)大直徑筒體焊接完后下架，對(duì)焊縫內(nèi)外表面進(jìn)行打磨，去除焊縫表面影響超聲探頭耦合和缺陷判定的毛刺、飛邊；2)檢測(cè)人員對(duì)焊縫進(jìn)行手動(dòng)相控陣超聲檢測(cè)，對(duì)超標(biāo)缺陷進(jìn)行標(biāo)記并通知焊接工藝人員；3)對(duì)需要補(bǔ)焊的焊縫部位，將大直徑筒體重新吊裝至焊接工位進(jìn)行裝夾和二次攪拌補(bǔ)焊；4)檢測(cè)人員對(duì)補(bǔ)焊部位進(jìn)行相控陣超聲檢測(cè)并確認(rèn)合格。不足的是：不僅工序繁瑣、檢測(cè)效率低，而且長(zhǎng)時(shí)間操作易出現(xiàn)手臂及視覺(jué)疲勞導(dǎo)致探頭耦合力不足、缺陷漏檢、漏判等情況，使得檢測(cè)結(jié)果的可靠性難以保證。因此，直接將超聲相控陣檢測(cè)探頭安裝到移動(dòng)機(jī)構(gòu)上，將移動(dòng)機(jī)構(gòu)推至待檢筒體焊縫下，利用原工位焊接工裝實(shí)現(xiàn)環(huán)縫的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和缺陷的及時(shí)處理，從而有效避免筒體來(lái)回下架場(chǎng)地周轉(zhuǎn)重復(fù)裝配工序繁瑣、效率低的問(wèn)題，同時(shí)解決手動(dòng)掃查曲面焊縫存在的接觸性差、缺陷漏檢、漏判等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動(dòng)檢測(cè)裝置。

本發(fā)明具體通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)：

大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動(dòng)檢測(cè)裝置，包括移動(dòng)底座、高度可調(diào)支撐機(jī)構(gòu)、探頭夾持裝置、耦合楔塊、超聲相控陣探頭、位移編碼器、噴水裝置、移動(dòng)式循環(huán)水泵、超聲相控陣檢測(cè)儀、控制計(jì)算機(jī)；所述高度可調(diào)支撐機(jī)構(gòu)與移動(dòng)底座導(dǎo)向配合用于調(diào)節(jié)超聲相控陣探頭上下高度；所述探頭夾持裝置用于夾持耦合楔塊與噴水裝置；所述位移編碼器與耦合楔塊固連，位移編碼器的信號(hào)輸出端與所述超聲相控陣檢測(cè)儀的位移信號(hào)輸入端相連接，超聲相控陣檢測(cè)儀用于讀取位移編碼器記錄的焊縫平面位置信息；所述噴水裝置通過(guò)水管與移動(dòng)式循環(huán)水泵連接；所述移動(dòng)式循環(huán)水泵用于為所述超聲相控陣探頭提供耦合用水，耦合用水噴涂于被檢筒體焊縫表面上；所述超聲相控陣檢測(cè)儀輸出端與控制計(jì)算機(jī)輸入端相連，控制計(jì)算機(jī)用于獲取、記錄超聲相控陣探頭自動(dòng)掃查記錄的圖像信息及位移編碼器記錄的焊縫平面位置信息，并將二者關(guān)聯(lián)起來(lái)，進(jìn)而獲得整條焊縫的C掃描圖像。

優(yōu)選地，所述高度可調(diào)支撐機(jī)構(gòu)包括支撐塊、導(dǎo)向滑塊、鎖緊裝置，支撐塊與探頭夾持裝置的連接塊采用內(nèi)六角螺釘連接，導(dǎo)向滑塊與移動(dòng)底座上的滑槽配合用于調(diào)節(jié)超聲相控陣探頭上下高度，鎖緊裝置用于在超聲相控陣探頭高度調(diào)好后固定高度可調(diào)支撐機(jī)構(gòu)與移動(dòng)底座位置。

優(yōu)選地，所述探頭夾持裝置包括連接塊、卡爪、卡槽，卡爪用于夾持耦合楔塊，卡槽用于安裝噴水裝置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明提供的大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動(dòng)檢測(cè)裝置可以準(zhǔn)確建立超聲相控陣探頭自動(dòng)掃查記錄的圖像信息及位移編碼器記錄的焊縫平面位置信息關(guān)聯(lián)關(guān)系，方法簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高。

2、本發(fā)明提供的大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動(dòng)檢測(cè)裝置采用“固定角度的探頭+線性自動(dòng)掃查”的方式，利用位置編碼器獲得整條焊縫的C掃描圖像，在整條焊縫掃查結(jié)束后進(jìn)行圖像調(diào)取和判讀，與傳統(tǒng)的“大偏轉(zhuǎn)角度探頭+鋸齒形手動(dòng)掃查”方式相比，本發(fā)明能夠確保焊縫內(nèi)部缺陷全覆蓋、無(wú)漏檢，且檢測(cè)效率高。

3、本發(fā)明提供的大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動(dòng)檢測(cè)裝置不需要依賴外部?jī)x器和設(shè)備，實(shí)用性強(qiáng)，適合與多種場(chǎng)合的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動(dòng)檢測(cè)裝置工作原理示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動(dòng)檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動(dòng)檢測(cè)裝置中探頭與焊縫表面噴水耦合示意圖；

圖4為實(shí)施例大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動(dòng)檢測(cè)裝置中筒體環(huán)縫手動(dòng)鋸齒形及自動(dòng)線性掃查示意圖；

圖5為實(shí)施例大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動(dòng)檢測(cè)裝置中手動(dòng)掃查焊縫內(nèi)部A掃和S掃圖像；

圖6實(shí)施例大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動(dòng)檢測(cè)裝置中為自動(dòng)掃查時(shí)焊縫內(nèi)部A、B、C掃圖像。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明：以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動(dòng)檢測(cè)裝置，包括移動(dòng)底座、高度可調(diào)支撐機(jī)構(gòu)、探頭夾持裝置、耦合楔塊、超聲相控陣探頭、位移編碼器、噴水裝置、移動(dòng)式循環(huán)水泵、超聲相控陣檢測(cè)儀、控制計(jì)算機(jī)；移動(dòng)底座1實(shí)現(xiàn)將整個(gè)超聲相控陣自動(dòng)檢測(cè)裝置移動(dòng)到被檢筒體下；高度可調(diào)支撐機(jī)構(gòu)2調(diào)節(jié)超聲相控陣探頭高度，實(shí)現(xiàn)探頭與焊縫表面耦合接觸；探頭夾持裝置3用于夾持耦合楔塊與噴水裝置5；超聲相控陣探頭4的探頭端固定在耦合楔塊上；位移編碼器6與耦合楔塊固連，位移編碼器的信號(hào)輸出端與所述超聲相控陣檢測(cè)儀的位移信號(hào)輸入端相連接；噴水裝置5通過(guò)水管與移動(dòng)式循環(huán)水泵連接，水泵用于為所述超聲相控陣探頭提供耦合用水，耦合用水噴涂于被檢筒體焊縫表面上；超聲相控陣檢測(cè)儀輸出端與控制計(jì)算機(jī)輸入端相連，控制計(jì)算機(jī)獲取、記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)及相應(yīng)位置信息。

如圖1所示，本具體實(shí)施工作時(shí)，移動(dòng)超聲相控陣自動(dòng)檢測(cè)裝置2至大直徑筒體1的下方，使超聲相控陣探頭及位移編碼器位于環(huán)形焊縫正下方，并固定自動(dòng)檢測(cè)裝置2，調(diào)節(jié)高度可調(diào)支撐機(jī)構(gòu)，使得探頭與焊縫表面處于耦合接觸狀態(tài)，并鎖緊導(dǎo)向滑塊，設(shè)置超聲相控陣檢測(cè)儀的檢測(cè)參數(shù)，利用焊接工裝實(shí)現(xiàn)筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)環(huán)形焊縫進(jìn)行檢測(cè)實(shí)施，控制計(jì)算機(jī)獲取和記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)和位置，獲得整條焊縫的C掃描圖像，最后對(duì)掃描圖像進(jìn)行分析和結(jié)果判讀。

具體包括如下步驟：

S1、人工推動(dòng)移動(dòng)底座運(yùn)動(dòng)，使超聲相控陣探頭及位移編碼器位于環(huán)形焊縫正下方，并固定自動(dòng)檢測(cè)裝置，調(diào)節(jié)高度可調(diào)支撐機(jī)構(gòu)，使得探頭與焊縫表面耦合接觸，并鎖緊導(dǎo)向滑塊；

S2、啟動(dòng)移動(dòng)式循環(huán)水泵，如圖3所示，調(diào)節(jié)壓縮彈簧1高度使得噴水裝置2噴出的耦合用水適量地附于被檢筒體焊縫表面上；

S3、設(shè)置超聲相控陣檢測(cè)儀的檢測(cè)參數(shù)，校準(zhǔn)超聲相控陣檢測(cè)儀，調(diào)節(jié)掃查靈敏度；

S4、利用焊接工裝實(shí)現(xiàn)筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖4所示，對(duì)環(huán)形焊縫進(jìn)行線性自動(dòng)掃查2，控制計(jì)算機(jī)獲取和記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)和位置信息，直至筒體旋轉(zhuǎn)一周，記錄下完整焊縫數(shù)據(jù)；

S5、建立超聲相控陣探頭自動(dòng)掃查記錄的圖像信息及位移編碼器記錄的焊縫平面位置信息關(guān)聯(lián)關(guān)系，獲得整條焊縫的C掃描圖像，最后對(duì)掃描圖像進(jìn)行分析和結(jié)果判讀。

如圖6所示，本實(shí)施例進(jìn)行上述步驟后生成整條焊縫的A、B、C掃圖像，圖像信息中除包含缺陷幅值、大小、深度等信息外還包括編碼器記錄的焊縫平面位置信息。而圖5所示，采用手動(dòng)掃查焊縫內(nèi)部A掃和S掃圖像，圖像中只包含缺陷的幅值、大小等信息，缺陷在焊縫中的平面位置需要人為結(jié)合探頭接觸點(diǎn)位置進(jìn)行測(cè)量、標(biāo)記。

本實(shí)施例以大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)形焊縫超聲相控陣自動(dòng)檢測(cè)為例，說(shuō)明了大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣自動(dòng)檢測(cè)裝置的組成及工作原理，采用“固定角度的探頭+線性自動(dòng)掃查”的方式，利用位置編碼器獲得整條焊縫的C掃描圖像，在整條焊縫掃查結(jié)束后進(jìn)行圖像調(diào)取和判讀，能夠確保焊縫內(nèi)部缺陷全覆蓋、無(wú)漏檢，且檢測(cè)效率高，適應(yīng)于大直徑筒體攪拌摩擦焊環(huán)縫超聲相控陣原工位、高效、自動(dòng)檢測(cè)。

此外，本發(fā)明提供的裝置不需要外部?jī)x器和設(shè)備，實(shí)用性強(qiáng)，適合與多種場(chǎng)合的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。