手持被動(dòng)式柔性臂定位超聲掃查檢測(cè)方法及檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲檢測(cè)方法，特別涉及一種手持被動(dòng)式柔性臂定位超聲掃查檢測(cè)方法及檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波檢測(cè)是目前工業(yè)上比較通用的無(wú)損檢測(cè)方法，超聲波檢測(cè)方法一般分為定性檢測(cè)和定量檢測(cè)。
[0003]定性超聲波檢測(cè)時(shí)，一般將工件固定后，手持超聲探頭，或者手工移動(dòng)固定超聲探頭的工裝夾具，在工件表面運(yùn)動(dòng)，使超聲探頭在不同位置發(fā)射和接受回波，從而反映工件內(nèi)部狀態(tài)。如專(zhuān)利號(hào)ZL200920254007.0，公開(kāi)了一種名稱(chēng)為《手持式鋼板檢測(cè)裝置》的實(shí)用新型專(zhuān)利。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以應(yīng)用于多曲率曲面的工件檢測(cè)，其缺點(diǎn)是由于手動(dòng)操作的速度、方向不均，只能對(duì)工件進(jìn)行定性的檢測(cè)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)定量檢測(cè)，更難以形成準(zhǔn)確的工件內(nèi)部狀態(tài)圖像。
[0004]定量超聲波檢測(cè)時(shí)，一般采用多軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)超聲探頭，在X-Y-Z方向分別采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，超聲探頭在工件表面運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)整合步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)位置信息和超聲探頭的超聲回波信號(hào)，從而得到超聲探頭確定位置相應(yīng)的工件內(nèi)部狀態(tài)。如專(zhuān)利號(hào)ZL201320651673.4，公開(kāi)了一種名稱(chēng)為《一種超聲波檢測(cè)設(shè)備》的實(shí)用新型專(zhuān)利。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以定位反應(yīng)工件內(nèi)部的狀態(tài)，并可以通過(guò)適當(dāng)?shù)能浖幚硇纬蓤D像。其缺點(diǎn)在于運(yùn)動(dòng)模塊的各個(gè)運(yùn)動(dòng)方向均需要絲杠螺母、伺服電機(jī)等構(gòu)件，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)復(fù)雜，成本提高，同時(shí)使驅(qū)動(dòng)裝置尺寸增大，因此也提高了檢測(cè)設(shè)備對(duì)使用空間的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種手持被動(dòng)式柔性臂定位超聲檢測(cè)方法及檢測(cè)裝置，以簡(jiǎn)單易用的方式解決傳統(tǒng)手持超聲探頭檢測(cè)方式無(wú)法定量，而自動(dòng)掃查檢測(cè)裝置機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、應(yīng)用局限性等問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的方法為:
[0007]采用手持被動(dòng)式柔性臂實(shí)現(xiàn)掃查路徑上超聲探頭定位信號(hào)的傳遞，超聲檢測(cè)系統(tǒng)讀取掃查路徑上該位置的A掃描波形信號(hào)，實(shí)現(xiàn)超聲的定位檢測(cè)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)所有掃查位置的超聲信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，從而實(shí)現(xiàn)工件內(nèi)部狀態(tài)的圖形化。
[0008]本發(fā)明的具體步驟如下:
[0009]第一步:啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，加載超聲檢測(cè)參數(shù)，加載第一角度傳感器、第二角度傳感器、第三角度傳感器、第四角度傳感器、第五角度傳感器和第六角度傳感器參數(shù)，加載信號(hào)預(yù)處理參數(shù)的設(shè)置；
[0010]第二步:接收到開(kāi)始檢測(cè)指令，手持被動(dòng)式柔性臂端部超聲探頭移動(dòng)到待檢區(qū)域并移動(dòng)掃查，確保掃查區(qū)域覆蓋工件的待檢區(qū)域；
[0011]第三步:在掃查過(guò)程中的每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行超聲檢測(cè)及被動(dòng)式柔性臂角度位置反饋信號(hào)數(shù)據(jù)采集;計(jì)算機(jī)根據(jù)角度位置數(shù)據(jù)計(jì)算超聲探頭位置坐標(biāo)信息，并進(jìn)行該坐標(biāo)信息的顯示、存儲(chǔ);在計(jì)算機(jī)上存儲(chǔ)超聲A回波信號(hào)信息，并進(jìn)行波形顯示。
[0012]第四步:按一定時(shí)間周期重復(fù)上述過(guò)程，直至掃查覆蓋所有的待檢測(cè)區(qū)域。
[0013]第五步:計(jì)算機(jī)根據(jù)內(nèi)置算法，先對(duì)每個(gè)A回波信號(hào)進(jìn)行去噪處理，并提取能夠反應(yīng)工件內(nèi)部狀態(tài)的特征量，構(gòu)成一個(gè)二維矩陣，然后按照一定的編碼規(guī)則將其轉(zhuǎn)化為該掃描區(qū)域的C掃描圖像。
[0014]該方法所用的檢測(cè)裝置是由計(jì)算機(jī)、超聲信號(hào)發(fā)射及采集裝置、超聲探頭和被動(dòng)式柔性臂組成；
[0015]被動(dòng)式柔性臂是由基座、立柱、第一角度傳感器、第二角度傳感器、第三角度傳感器、第四角度傳感器、第五角度傳感器、第六角度傳感器、測(cè)量臂和端部夾持機(jī)構(gòu)組成，超聲探頭夾持于被動(dòng)式柔性臂的端部，用于接收和發(fā)射超聲波，被動(dòng)式柔性臂的各關(guān)節(jié)處分別安裝第一角度傳感器、第二角度傳感器、第三角度傳感器、第四角度傳感器、第五角度傳感器和第六角度傳感器;第一角度傳感器、第二角度傳感器、第三角度傳感器、第四角度傳感器、第五角度傳感器和第六角度傳感器用于傳輸被動(dòng)式柔性臂各關(guān)節(jié)機(jī)械臂的角度位置信號(hào)；
[0016]超聲探頭通過(guò)信號(hào)線(xiàn)與超聲信號(hào)采集裝置相連;超聲信號(hào)采集裝置、第一角度傳感器、第二角度傳感器、第三角度傳感器、第四角度傳感器、第五角度傳感器和第六角度傳感器均通過(guò)信號(hào)線(xiàn)與計(jì)算機(jī)相連。
[0017]通過(guò)測(cè)量臂的多個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可使超聲探頭最遠(yuǎn)達(dá)到由立柱和測(cè)量臂總長(zhǎng)度為半徑所構(gòu)成的空間球體范圍內(nèi)可達(dá)到的任意點(diǎn)，通過(guò)各回轉(zhuǎn)部位的第一角度傳感器、第二角度傳感器、第三角度傳感器、第四角度傳感器、第五角度傳感器和第六角度傳感器，可反饋相鄰兩測(cè)量臂相對(duì)回轉(zhuǎn)的角度。利用空間齊次坐標(biāo)變換法，計(jì)算端部夾持機(jī)構(gòu)相對(duì)于被動(dòng)式柔性臂原點(diǎn)空間位置的坐標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)球半徑空間范圍內(nèi)可達(dá)到的任意點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)量。
[0018]檢測(cè)時(shí)，被動(dòng)式柔性臂通過(guò)基座固定于放置工件的工作臺(tái)上或工件本體上，檢測(cè)人員手持被動(dòng)式柔性臂端部夾持的超聲探頭，在工件的檢測(cè)區(qū)域，利用人力驅(qū)動(dòng)超聲探頭及被動(dòng)式柔性臂運(yùn)動(dòng)，并按通常的手動(dòng)操作方式進(jìn)行超聲掃描檢測(cè)作業(yè)。
[0019]掃描檢測(cè)過(guò)程中，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)根據(jù)被動(dòng)式柔性臂的第一角度傳感器、第二角度傳感器、第三角度傳感器、第四角度傳感器、第五角度傳感器和第六角度傳感器反饋的角度位置信號(hào)，利用其內(nèi)置的坐標(biāo)算法程序，計(jì)算當(dāng)下時(shí)刻超聲探頭的位置坐標(biāo)，并同時(shí)控制超聲信號(hào)發(fā)射及采集裝置發(fā)射及采集超聲信號(hào)，實(shí)現(xiàn)超聲探頭在當(dāng)下位置的超聲檢測(cè)；以一定的時(shí)間周期重復(fù)上述過(guò)程，獲得全部掃查區(qū)域三維位置坐標(biāo)數(shù)組，及與每一位置坐標(biāo)值一一對(duì)應(yīng)的超聲檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)數(shù)組。最后，分析整合超聲探頭三維位置坐標(biāo)及相應(yīng)超聲檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)數(shù)組信息，獲得超聲掃描檢測(cè)圖像數(shù)據(jù)信息，在計(jì)算機(jī)的顯示屏上呈現(xiàn)出所檢測(cè)區(qū)域的圖像，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量檢測(cè)及缺陷分析。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
[0021]通過(guò)對(duì)被動(dòng)式柔性臂角度位置信號(hào)處理獲得超聲探頭的檢測(cè)位置坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)定位超聲檢測(cè)。當(dāng)掃查路徑覆蓋工件檢測(cè)區(qū)域表面時(shí)，對(duì)采集到的超聲定位檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像化處理，并通過(guò)屏幕反映工件的內(nèi)部狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)超聲定位檢測(cè)及檢測(cè)結(jié)果的定量分析。
[0022]手持式掃查方式，最遠(yuǎn)可達(dá)到由被動(dòng)式柔性臂立柱和測(cè)量臂總長(zhǎng)度為半徑所構(gòu)成的空間球體范圍內(nèi)可達(dá)到的任意點(diǎn)，因此對(duì)工件表面無(wú)形狀要求，可以實(shí)現(xiàn)多曲率表面的超聲波掃描檢測(cè)。
[0023]超聲探頭及被動(dòng)式柔性臂由手持人工驅(qū)動(dòng)，無(wú)需電機(jī)及相應(yīng)的傳動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的原理圖。
[0025]圖2為本發(fā)明所用裝置的第一工作示意圖。
[0026]圖3為本發(fā)明所用裝置的第二工作示意圖。
[0027]圖4為本發(fā)明的流程圖。
[0028]圖5為本發(fā)明所用裝置的被動(dòng)式柔性臂結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本發(fā)明的方法為:
[0030]采用手持被動(dòng)式柔性臂4實(shí)現(xiàn)掃查路徑上超聲探頭3定位信號(hào)的傳遞，超聲檢測(cè)系統(tǒng)讀取掃查路徑上該位置的A掃描波形信號(hào)，實(shí)現(xiàn)超聲的定位檢測(cè)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)I對(duì)所有掃查位置的超聲信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，從而實(shí)現(xiàn)工件內(nèi)部狀態(tài)的圖形化。
[0031 ]本發(fā)明的具體步驟如下:
[0032]第一步:啟動(dòng)計(jì)算機(jī)I，加載超聲檢測(cè)參數(shù)，加載第一角度傳感器9、第二角度傳感器10、第三角度傳感器11、第四角度傳感器12、第五角度傳感器14和第六角度傳感器15參數(shù)，加載信號(hào)預(yù)處理參數(shù)的設(shè)置；
[0033]第二步:接收到開(kāi)始檢測(cè)指令，手持被動(dòng)式柔性臂端部超聲探頭3移動(dòng)到待檢區(qū)域并移動(dòng)掃查，確保掃查區(qū)域覆蓋工件6的待檢區(qū)域；
[0034]第三步:在掃查過(guò)程中的每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行超聲檢測(cè)及被動(dòng)式柔性臂4角度位置反饋信號(hào)數(shù)據(jù)采集;計(jì)算機(jī)I根據(jù)角度位置數(shù)據(jù)計(jì)算超聲探頭3位置坐標(biāo)信息，并進(jìn)行該坐標(biāo)信息的顯示、存儲(chǔ);在計(jì)算機(jī)I上存儲(chǔ)超聲A回波信號(hào)信息，并進(jìn)行波形顯示。
[0035]第四步:按一定時(shí)間周期重復(fù)上述過(guò)程，直至掃查覆蓋所有的待檢測(cè)區(qū)域。
[0036]第五步:計(jì)算機(jī)I根據(jù)內(nèi)置算法，先對(duì)每個(gè)A回波信號(hào)進(jìn)行去噪處理，并提取能夠反應(yīng)工件內(nèi)部狀態(tài)的特征量，構(gòu)成一