專利名稱：自動超聲波二維掃查定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種超聲波檢測儀器，更具體的涉及一種自動超聲波二維掃查定位裝置。使用這種裝置進(jìn)行超聲波檢測，檢測結(jié)果更直觀，檢測效率更高，測量更精確。
背景技術(shù)：
目前，公知的超聲波自動檢測裝置是將超聲波發(fā)射接收探頭和自動檢測機(jī)械裝置固定，沿機(jī)械裝置做直線掃查或曲線掃查，掃查記錄的數(shù)據(jù)是一個直線或者曲線上的超聲波信號，即常規(guī)的超聲波B掃描成像，這樣的檢測只能覆蓋一條線的掃查(定義為二維掃查X掃查方向)，對檢測對象可能出現(xiàn)漏檢，如果 要重復(fù)進(jìn)行二維掃查，在與超聲探頭行徑方向垂直方向(定義為二維掃查Y方向)，由于沒有定位和標(biāo)定的裝置，只能通過手動調(diào)整，造成在這個方向定位精度記錄的人為誤差很大，影響檢測結(jié)果。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提出了一種自動超聲波二維掃查定位裝置。該裝置能有效的定位超聲波二維掃查記錄過程中X，Y方向的定位精度，并且能夠在具有高定位精度的同時提高檢測效率和檢測覆蓋區(qū)域。為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案一種自動超聲波二維掃查定位裝置，包括超聲波探頭模塊，左直行電機(jī)模塊，右直行電機(jī)模塊，擺掃電機(jī)模塊，機(jī)械控制模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，擺掃橫梁導(dǎo)軌，其特征在于超聲波探頭模塊上彈簧導(dǎo)軌和擺掃電機(jī)模塊的隨動探頭擺叉通過螺絲固定，使超聲波探頭模塊隨著擺掃電機(jī)的左右運(yùn)動而運(yùn)動。擺掃電機(jī)模塊的隨動探頭擺叉與擺掃橫梁導(dǎo)軌底部安裝的銅齒條耦合，通過擺掃橫梁導(dǎo)軌的銅齒條和滑動軌道鎖定擺掃電機(jī)箱體高度方向位置，使擺掃電機(jī)模塊在擺掃橫梁導(dǎo)軌上滑動軌道位置左右滑動。擺掃橫梁導(dǎo)軌左右兩端通過螺絲分別固定左直行電機(jī)模塊和右直行電機(jī)模塊，左直行電機(jī)模塊和右直行電機(jī)模塊的控制信號通過線纜連接機(jī)械控制模塊，左直行電機(jī)模塊和右直行電機(jī)模塊均附帶距離編碼器輸出接口，通過線纜連接數(shù)據(jù)采集模塊。擺掃電機(jī)控制信號通過電纜連接機(jī)械控制模塊，擺掃電機(jī)距離編碼信號通過電纜連接數(shù)據(jù)采集模塊。超聲波探頭發(fā)射接收信號通過單層屏蔽線纜接入數(shù)據(jù)采集模塊。超聲波探頭模塊由超聲波聚焦探頭，探頭水包，彈簧導(dǎo)軌，探頭擺叉組成，其中探頭擺叉通過螺絲和彈簧導(dǎo)軌固定，將探頭水包通過探頭擺叉左右兩端螺絲固定，超聲波聚焦探頭通過探頭水包的螺紋固定，將超聲波聚焦探頭與探頭水包擰緊即可牢固固定。左直行電機(jī)模塊由伺服電機(jī)和距離編碼裝置箱體，電機(jī)控制信號接口，編碼信號輸出接口，左直行電機(jī)強(qiáng)力磁輪組成，其中伺服電機(jī)和距離編碼裝置箱體通過齒輪耦合固定，通過距離編碼器記錄強(qiáng)力磁輪運(yùn)行過程中產(chǎn)生編碼脈沖數(shù)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過讀取編碼脈沖值X，編碼器轉(zhuǎn)動一圈產(chǎn)生脈沖計數(shù)N，強(qiáng)力磁輪直徑D，計算出直行電機(jī)行走距離S = ( 31 XDXX ) +N右直行電機(jī)模塊由伺服電機(jī)和距離編碼裝置箱體，電機(jī)控制信號接口，編碼信號輸出接口，右直行電機(jī)強(qiáng)力磁輪組成，右直行電機(jī)模塊和左直行電機(jī)模塊完全對稱安裝在整個機(jī)械裝置兩邊，內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同，原理一致。擺掃電機(jī)模塊由擺掃電機(jī)，擺掃電機(jī)箱體，擺掃電機(jī)控制輸入接口，擺掃隨動拖鏈，探頭輸入信號和擺掃電機(jī)控制信號轉(zhuǎn)接盒組成，其中擺掃電機(jī)通過螺絲固定在擺掃電
機(jī)箱體內(nèi)，擺掃電機(jī)控制輸入信號通過電纜經(jīng)擺掃隨動拖鏈連接在轉(zhuǎn)接盒上，超聲波探頭信號通過電纜經(jīng)擺掃隨動拖鏈連接在轉(zhuǎn)接盒上，轉(zhuǎn)接盒通過三角形金屬固定片和擺掃橫梁導(dǎo)軌通過螺絲固定，轉(zhuǎn)接盒上兩個固定連接插座分別連接超聲波信號插座和擺掃電機(jī)控制信號插座，超聲波信號插座通過電纜連接數(shù)據(jù)采集模塊，擺掃電機(jī)控制信號插座通過電纜連接數(shù)據(jù)采集模塊和機(jī)械控制模塊，擺掃電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)，控制方式為+5V TTL脈沖控制，機(jī)械控制模塊輸出+5V TTL脈沖控制電機(jī)左右行走距離，數(shù)據(jù)采集模塊讀取控制脈沖個數(shù)，通過步進(jìn)電機(jī)行走一圈的脈沖數(shù)P，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動軸連接磁輪半徑R，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)讀取脈沖數(shù)Q，計算出步進(jìn)電機(jī)行走距離Dis = ( 2X 31 XRXQ ) +P機(jī)械控制模塊通過單片機(jī)AT89C51輸出電平或者脈沖控制左直行電機(jī)模塊，右直行電機(jī)模塊和擺掃電機(jī)模塊，有手動控制和自動控制兩種模式，手動模式通過按鈕直接輸入控制，自動模式通過單片機(jī)編程實現(xiàn)控制電機(jī)自動行走模式。數(shù)據(jù)采集模塊采用HS810型超聲波檢測儀采集超聲波信號和距離編碼信號，形成橫向X軸和縱向Y軸方向的超聲波圖形。擺掃橫梁導(dǎo)軌包括鋁合金橫梁，銅齒條，軌道組成，通過螺絲從上往下由鋁合金橫梁，銅齒條，軌道堆疊固定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果本實用新型在獲得較高的定位精度同時，還能自動檢測被檢工件，提高檢測效率。

圖I為一種超聲波二維掃查裝置的結(jié)構(gòu)布局連線圖圖2為一種超聲波二維掃查裝置的正面俯視結(jié)構(gòu)圖圖3為一種超聲波二維掃查裝置的反面俯視結(jié)構(gòu)圖其中1_超聲波探頭模塊，2-左直行電機(jī)模塊，3-右直行電機(jī)模塊，4-.擺掃電機(jī)模塊，5-機(jī)械控制模塊，6-數(shù)據(jù)采集模塊，7-擺掃橫梁導(dǎo)軌，11-超聲波聚焦探頭、12-探頭水包、13-探頭擺叉、14-彈簧導(dǎo)軌、21a-左邊伺服電機(jī)和距離編碼裝置箱體、21b-右邊伺服電機(jī)和距離編碼裝置箱體、22a-左直行電機(jī)強(qiáng)力磁輪、22b-右直行電機(jī)強(qiáng)力磁輪、23a-左邊電機(jī)控制信號接口、23b-右邊電機(jī)控制信號接口、24a-左邊電機(jī)編碼信號輸出接口、24b-右邊電機(jī)編碼信號輸出接口、41_擺掃電機(jī)、42-擺掃電機(jī)箱體、43-擺掃電機(jī)控制接口、44_擺掃電機(jī)隨動拖鏈、45-轉(zhuǎn)接盒、46-超聲波信號插座、47-擺掃電機(jī)控制信號插座、48-三角固定金屬片、71-鋁合金橫梁、72-銅齒條、73-銅滑道。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實用新型的具體實施方式
一種自動超聲波二維掃查定位裝置，包括超聲波探頭模塊1，左直行電機(jī)模塊2，右直行電機(jī)模塊3，擺掃電機(jī)模塊4，機(jī)械控制模塊5，數(shù)據(jù)采集模塊6，擺掃橫梁導(dǎo)軌7，其特征在于超聲波探頭模塊I上彈簧導(dǎo)軌14和擺掃電機(jī)模塊4的隨動探頭擺叉13通過螺絲固定，使超聲波探頭模塊I隨著擺掃電機(jī)41的左右運(yùn)動而運(yùn)動。擺掃電機(jī)模塊4的隨動探頭擺叉13與擺掃橫梁導(dǎo)軌7底部安裝的銅齒條72耦合，通過擺掃橫梁導(dǎo)軌7的銅齒條72和滑動軌道73鎖定擺掃電機(jī)箱體42高度方向位置，使擺
掃電機(jī)模塊4在擺掃橫梁導(dǎo)軌7上滑動軌道73位置左右滑動。擺掃橫梁導(dǎo)軌7左右兩端通過螺絲分別固定左直行電機(jī)模塊2和右直行電機(jī)模塊3，左直行電機(jī)模塊2和右直行電機(jī)模塊3的控制信號通過線纜連接機(jī)械控制模塊5，左直行電機(jī)模塊2和右直行電機(jī)模塊3均附帶距離編碼器輸出接口，通過線纜連接數(shù)據(jù)采集模塊6。 擺掃電機(jī)41控制信號通過電纜連接機(jī)械控制模塊5，擺掃電機(jī)41距離編碼信號通過電纜連接數(shù)據(jù)采集模塊6。超聲波探頭發(fā)射接收信號通過單層屏蔽線纜接入數(shù)據(jù)采集模塊6。超聲波探頭模塊I由超聲波聚焦探頭11，探頭水包12，彈簧導(dǎo)軌14，探頭擺叉13組成，其中探頭擺叉13通過螺絲和彈簧導(dǎo)軌14固定，將探頭水包12通過探頭擺叉13左右兩端螺絲固定，超聲波聚焦探頭11通過探頭水包12的螺紋固定，將超聲波聚焦探頭11與探頭水包12擰緊即可牢固固定。左直行電機(jī)模塊2由伺服電機(jī)和距離編碼裝置箱體21a，電機(jī)控制信號接口 23a，編碼信號輸出接口 24a，左直行電機(jī)強(qiáng)力磁輪22a組成，其中伺服電機(jī)和距離編碼裝置箱體21a通過齒輪耦合固定，通過距離編碼器記錄強(qiáng)力磁輪運(yùn)行過程中產(chǎn)生編碼脈沖數(shù)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過讀取編碼脈沖值X，編碼器轉(zhuǎn)動一圈產(chǎn)生脈沖計數(shù)N，強(qiáng)力磁輪直徑D，計算出直行電機(jī)行走距離S = ( 31 XDXX ) +N右直行電機(jī)模塊3由伺服電機(jī)和距離編碼裝置箱體21b，電機(jī)控制信號接口 23b，編碼信號輸出接口 24b,右直行電機(jī)強(qiáng)力磁輪22b組成,右直行電機(jī)模塊3和左直行電機(jī)模塊2完全對稱安裝在整個機(jī)械裝置兩邊，內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同，原理一致。擺掃電機(jī)模塊4由擺掃電機(jī)41，擺掃電機(jī)箱體42，擺掃電機(jī)控制輸入接口 43，擺掃隨動拖鏈44，探頭輸入信號和擺掃電機(jī)控制信號轉(zhuǎn)接盒45組成，其中擺掃電機(jī)41通過螺絲固定在擺掃電機(jī)箱體42內(nèi)，擺掃電機(jī)控制輸入信號通過電纜經(jīng)擺掃隨動拖鏈44連接在轉(zhuǎn)接盒45上，超聲波探頭信號通過電纜經(jīng)擺掃隨動拖鏈44連接在轉(zhuǎn)接盒45上，轉(zhuǎn)接盒45通過三角形金屬固定片48和擺掃橫梁導(dǎo)軌7通過螺絲固定，轉(zhuǎn)接盒45上兩個固定連接插座分別連接超聲波信號插座46和擺掃電機(jī)控制信號插座47，超聲波信號插座46通過電纜連接數(shù)據(jù)采集模塊6，擺掃電機(jī)控制信號插座47通過電纜連接數(shù)據(jù)采集模塊6和機(jī)械控制模塊5，擺掃電機(jī)41為步進(jìn)電機(jī)，控制方式為+5V TTL脈沖控制，機(jī)械控制模塊5輸出+5VTTL脈沖控制電機(jī)左右行走距離，數(shù)據(jù)采集模塊6讀取控制脈沖個數(shù)，通過步進(jìn)電機(jī)行走一圈的脈沖數(shù)P，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動軸連接磁輪半徑R，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)讀取脈沖數(shù)Q，計算出步進(jìn)電機(jī)行走距離Dis = ( 2X XRXQ ) +P機(jī)械控制模塊5通過單片機(jī)AT89C51輸出電平或者脈沖控制左直行電機(jī)模塊2，右直行電機(jī)模塊3和擺掃電機(jī)模塊4，有手動控制和自動控制兩種模式，手動模式通過按鈕直接輸入控制，自動模式通過單片機(jī)編程實現(xiàn)控制電機(jī)自動行走模式。數(shù)據(jù)采集模塊6采 用HS810型超聲波檢測儀采集超聲波信號和距離編碼信號，形成橫向X軸和縱向Y軸方向的超聲波圖形。擺掃橫梁導(dǎo)軌7包括鋁合金橫梁71，銅齒條72，軌道73組成，通過螺絲從上往下由鋁合金橫梁71，銅齒條72，軌道73堆疊固定。在圖I中，通過螺絲固定超聲波探頭模塊I擺掃電機(jī)模塊4，將擺掃電機(jī)模塊4通過擺掃橫梁導(dǎo)軌7滑到固定，同時擺掃電機(jī)連接器轉(zhuǎn)接盒通過三角固定金屬片和擺掃橫梁導(dǎo)軌7使用螺絲固定，左右直行電機(jī)2和3通過螺絲和擺掃橫梁導(dǎo)軌7固定，通過單層屏蔽同軸電纜連接超聲波探頭模塊I和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)HS810超聲波檢測儀6，通過多芯電纜分別連接左右電機(jī)控制接口到機(jī)械控制系統(tǒng)5，連接左右電機(jī)編碼輸出信號到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)HS810超聲波檢測儀6，通過多芯電纜連接擺掃電機(jī)模塊4，機(jī)械控制系統(tǒng)5和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6。在圖2中，超聲波聚焦探頭11，通過自身螺紋和探頭水包12螺紋匹配，擰緊固定，擰緊探頭的探頭水包12通過螺絲和探頭擺叉13固定，再將探頭擺叉13和彈簧導(dǎo)軌14通過螺絲固定，形成超聲波探頭模塊，將超聲波探頭模塊通過螺絲和擺掃電機(jī)模塊固定，擺掃電機(jī)模塊通過擺掃橫梁導(dǎo)軌滑道耦合固定，擺掃電機(jī)控制線纜和超聲波信號線纜通過拖鏈接入擺掃電機(jī)模塊接口轉(zhuǎn)接盒45，轉(zhuǎn)接盒45通過三角固定金屬片48和擺掃橫梁導(dǎo)軌7利用螺絲固定，這樣使電機(jī)擺掃過程中，電機(jī)控制信號和超聲波信號通過拖鏈移動，外部接入信號接入轉(zhuǎn)接盒48，固定不動，保證外部線纜的信號接入固定良好。在圖3中，左右直行電機(jī)強(qiáng)力磁輪22a、22b安裝固定在直行電機(jī)箱體內(nèi)，構(gòu)成直行電機(jī)模塊，中間擺掃橫梁導(dǎo)軌通過螺絲將鋁合金橫梁71，銅齒條72，銅滑道73互相交錯堆疊固定，是擺掃電機(jī)模塊能夠在擺掃橫梁導(dǎo)軌上左右滑動。啟動機(jī)械控制系統(tǒng)5和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6，機(jī)械控制系統(tǒng)5在手動控制模式下，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6軟件按步驟校準(zhǔn)擺掃電機(jī)模塊4距離記錄精度和直行電機(jī)距離記錄精度，校準(zhǔn)完畢后，通過電機(jī)控制系統(tǒng)的手動模式調(diào)整擺掃電機(jī)到擺掃橫梁導(dǎo)軌最左邊，調(diào)整左右直行電機(jī)相對位置，使之在同一水平線上，開啟機(jī)械控制自動模式，同時打開數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄模式，則超聲波二維掃查裝置的左右電機(jī)開始做同步直行運(yùn)動，擺掃電機(jī)做從左至右，再從右至左橫向擺掃運(yùn)動，這樣達(dá)到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過編碼器同時記錄直行電機(jī)縱向方向位置及Y軸定位，通過記錄擺掃電機(jī)步進(jìn)電機(jī)脈沖數(shù)記錄橫向方向位置即X軸定位，以及在相關(guān)位置的超聲波回波信號。
權(quán)利要求1.一種自動超聲波二維掃查定位裝置，包括超聲波探頭模塊(I)，左直行電機(jī)模塊(2),右直行電機(jī)模塊(3),擺掃電機(jī)模塊(4),機(jī)械控制模塊(5),數(shù)據(jù)米集模塊(6),擺掃橫梁導(dǎo)軌(7)，其特征在于 超聲波探頭模塊(I)上彈簧導(dǎo)軌(14)和擺掃電機(jī)模塊(4)的隨動探頭擺叉(13)通過螺絲固定； 擺掃電機(jī)模塊(4)的隨動探頭擺叉(13)與擺掃橫梁導(dǎo)軌(7)底部安裝的銅齒條(72)耦合，通過擺掃橫梁導(dǎo)軌(7)的銅齒條(72)和滑動軌道(73)鎖定擺掃電機(jī)箱體(42)高度方向位置； 擺掃橫梁導(dǎo)軌(7)左右兩端通過螺絲分別固定左直行電機(jī)模塊(2)和右直行電機(jī)模塊(3 )，左直行電機(jī)模塊(2 )和右直行電機(jī)模塊(3 )的控制信號通過線纜連接機(jī)械控制模塊(5)，左直行電機(jī)模塊(2)和右直行電機(jī)模塊(3)均附帶距離編碼器輸出接口，通過線纜連接數(shù)據(jù)采集模塊(6); 超聲波探頭模塊(I)由超聲波聚焦探頭(11)，探頭水包(12)，彈簧導(dǎo)軌(14)，探頭擺叉(13)組成，其中探頭擺叉(13)通過螺絲和彈簧導(dǎo)軌(14)固定，將探頭水包(12)通過探頭擺叉(13)左右兩端螺絲固定，超聲波聚焦探頭(11)通過探頭水包(12)的螺紋固定； 左直行電機(jī)模塊(2)由伺服電機(jī)和距離編碼裝置箱體(21a)，電機(jī)控制信號接口(23a)，編碼信號輸出接口(24a)，左直行電機(jī)強(qiáng)力磁輪(22a)組成，其中伺服電機(jī)和距離編碼裝置箱體(21a)通過齒輪耦合固定； 右直行電機(jī)模塊(3)由伺服電機(jī)和距離編碼裝置箱體(21b)，電機(jī)控制信號接口(23b),編碼信號輸出接口(24b),右直行電機(jī)強(qiáng)力磁輪(22b)組成,右直行電機(jī)模塊(3)和左直行電機(jī)模塊(2)完全對稱安裝在整個機(jī)械裝置兩邊，內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同； 擺掃電機(jī)模塊(4)由擺掃電機(jī)(41)，擺掃電機(jī)箱體(42)，擺掃電機(jī)控制輸入接口(43)，擺掃隨動拖鏈(44)，轉(zhuǎn)接盒(45)組成，其中擺掃電機(jī)(41)通過螺絲固定在擺掃電機(jī)箱體(42)內(nèi)，轉(zhuǎn)接盒(45)通過三角形金屬固定片(48)和擺掃橫梁導(dǎo)軌(7)通過螺絲固定,轉(zhuǎn)接盒(45)上兩個固定連接插座分別連接超聲波信號插座(46)和擺掃電機(jī)控制信號插座(47)，超聲波信號插座(46)通過電纜連接數(shù)據(jù)采集模塊(6)，擺掃電機(jī)控制信號插座(47)通過電纜連接數(shù)據(jù)采集模塊(6 )和機(jī)械控制模塊(5 )，擺掃電機(jī)(41)為步進(jìn)電機(jī)； 擺掃橫梁導(dǎo)軌(7)由鋁合金橫梁(71)，銅齒條(72)，軌道(73)組成，通過螺絲從上往下由鋁合金橫梁(71)，銅齒條(72)，軌道(73)堆疊固定。
專利摘要本實用新型公開了一種自動超聲波二維掃查定位裝置，超聲波探頭模塊上彈簧導(dǎo)軌和擺掃電機(jī)模塊的隨動探頭擺叉通過螺絲固定；擺掃電機(jī)模塊的隨動探頭擺叉與擺掃橫梁導(dǎo)軌底部安裝的銅齒條耦合；擺掃橫梁導(dǎo)軌左右兩端通過螺絲分別固定左直行電機(jī)模塊和右直行電機(jī)模塊，左直行電機(jī)模塊和右直行電機(jī)模塊的控制信號通過線纜連接機(jī)械控制模塊，左直行電機(jī)模塊和右直行電機(jī)模塊通過線纜連接數(shù)據(jù)采集模塊；擺掃電機(jī)控制信號通過電纜連接機(jī)械控制模塊，擺掃電機(jī)距離編碼信號通過電纜連接數(shù)據(jù)采集模塊；超聲波探頭發(fā)射接收信號通過單層屏蔽線纜接入數(shù)據(jù)采集模塊；本實用新型在獲得較高的定位精度同時，還能自動檢測被檢工件，提高檢測效率。
文檔編號G01N29/265GK202583135SQ20122018214
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者王子成, 韓志雄, 陳義訓(xùn) 申請人:武漢中科創(chuàng)新技術(shù)股份有限公司