检查设备制造技术

本发明专利技术描述一种与坐标定位设备(50)一起使用的超声检查设备(56；330)。该设备(56；330)包含基底模块(58；321)，其可附接到该坐标定位设备(50)的可移动部件。该基底模块(58；321)包括超声变换器(92)和第一连接器部分(98；322)。还提供多个耦合模块(60、66；180‑191；332)，其各自包含可以可释放地附接到该基底模块(58；321)的该第一连接器部分(98；322)的第二连接器部分(100)。该耦合模块(60、66；180‑191；332)还包含耦合元件(104)，其可为例如水凝胶等自润滑材料的球面，用于接触和声学上耦合到待检查的物件。此允许不同耦合模块(60、66；180‑191；332)附接到该基底模块(58；321)以执行不同超声检查任务。

Inspection equipment

An ultrasonic inspection apparatus (56; 330) used in conjunction with a coordinate positioning device (50) is described. The apparatus (56; 330) comprises a base module (58; 321) that can be attached to a movable part of the coordinate positioning device (50). The base module (58; 321) includes an ultrasonic converter (92) and a first connector portion (98; 322). Also provides a plurality of coupling modules (60, 66; 180 191; 332), each contain can be releasably attached to the base module (58; 321) of the first connector portion (98; 322) of the second connector part (100). The coupling module (60, 66; 180 191; 332) also includes a coupling element (104), for example the hydrogel self-lubricating materials such as spherical, for contact and acoustically coupled to the object to be inspected. This allows different coupling modules (60, 66; 180 191; 332) attached to the base module (58; 321) to perform different ultrasonic inspection tasks.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检查设备
本专利技术涉及超声检查设备，且特定来说涉及用于与例如坐标测量机(CMM)等坐标定位设备一起使用的模块化超声检查设备。
技术介绍
测量所制造物件的尺寸以确保其符合容差是众所周知的。在高价值组件(例如航空涡轮机叶片)的情况中，可以使用安装在CMM上的表面接触探针以亚微米准确性来测量物件的外部形状。US5189806和WO2009/024783描述了用于使用安装有表面接触(例如扫描)探针的CMM来测量物件的表面上的多个点的位置的技术实例。除表面测量之外，常常还必需测量物件的内部特征。举例来说，涡轮机叶片通常为中空的以使其能够既重量轻又坚固以用于极端温度和压力下的操作。对此类中空涡轮机叶片的内部检查通常使用超声检查设备来进行，例如超声浸没系统或超声厚度计量探针。超声浸没系统通常涉及将测试件完全浸没在水槽内。使用计算机控制的机器人臂而相对于零件恰当地布置单一脉冲回波变换器或一对发射/接收变换器。水提供与零件的良好声学耦合，但该布置昂贵且复杂，尤其对于较大零件。超声浸没系统的实例在GB2440959中有所描述。超声厚度计量探针虽然并不要求将该零件浸没在水中，但是通常依赖于将耦合剂材料(例如耦合凝胶或液体)局部施加到该零件。这些探针趋向于是手持型的，但之前均是描述如何将这些探针安装到CMM的套管轴。举例来说，US2009/0178482描述了安装到CMM的套管轴的超声探针。US2009/0178482的超声探针包含万向接头安装件，其允许当建立了与物件的接触时传感器对准物件的表面法线。如US2009/0178482的段落19中所解释的，例如凝胶或润滑脂等耦合剂材料必须在检查之前施加到物件的相关区域以确保超声探针与物件之间的适当声学耦合。施加局部耦合剂材料的需要加上万向接头安装件的有限角程使得使用此系统进行的零件的内部性质的超声检查成为一项耗时且复杂的任务。还已知使用干燥耦合剂层的手持型超声厚度计量探针，但此类装置的耦合效率和性能可较差，尤其在需要较高超声频率下的操作时。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供一种与坐标定位设备一起使用的超声检查设备，该超声检查设备包括；基底模块，其可附接到坐标定位设备的可移动部件，该基底模块包括超声变换器和第一连接器部分，以及多个耦合模块，每一耦合模块包括可以可释放地附接到基底模块的第一连接器部分的第二连接器部分，和用于接触和声学上耦合到待检查的物件的耦合元件。本专利技术因此提供一种与坐标定位设备(CMM)一起使用的模块化超声检查设备。该模块化设备包含基底模块和可附接到基底模块的多个耦合模块。模块化超声设备的基底模块可自身附接到坐标定位设备的可移动部件。举例来说，基底模块可包含准许其附接到CMM的套管轴或旋转头的附接特征或机构。基底模块还包含超声变换器，例如脉冲回波超声变换器，其包含用于发射高频时间离散纵向波形(下文中被称为“L-波”)的压电元件。第一连接器部分被布置在基底模块上以允许该多个耦合模块中的任一者经由布置在每一耦合模块上的第二连接器部分而附接到基底模块。该多个耦合模块中的每一者还包含被设计为接触和声学上耦合到正检查的物件的耦合元件(例如亲水性的球面或如下文所描述的其它尖端)。本专利技术的模块化超声检查设备的优点在于不同耦合模块可在需要时附接到基底模块。耦合模块的附接和拆卸优选地通过坐标定位设备的适当编程以自动化方式执行。该多个耦合模块可包含用于测量零件的不同内部特征的一系列不同耦合模块(例如在不同方向上和/或以不同发散量引导声音)。该多个耦合模块可替代地或附加地包含一系列类似耦合模块，它们的寿命有限(例如归因于软耦合元件的磨损或损坏)而以此方式能够在损坏、磨损时或使用了特定时间周期之后被更换。该多个耦合模块可因此为与基底模块相比具有短寿命的消耗品。更换耦合模块的能力意味着，一系列超声测量(例如超声厚度测量)可事先编程且以自动化方式执行。执行这些自动化测量的能力由本专利技术的超声设备的模块化性质提供，并且还使得能够与同一零件的表面接触测量结果(例如使用常规触摸触发探针)一起来获取厚度测量结果。用于表面接触测量的自动化检查过程可因此扩展到内部厚度测量结果的获取，由此极大地改进由坐标定位设备(例如CMM)提供的检查能力。本专利技术因此准许许多不同耦合模块与共用基底模块一起使用。一个或多个耦合模块可因此被构造成具有包括干燥耦合剂材料(例如聚硅氧橡胶等)的耦合元件。一个或多个耦合模块可被构造成具有需要在测量之前施加耦合材料(例如水或凝胶)的耦合元件。一个或多个耦合元件可包括具有低声学衰减性质的可压缩且可易于弯曲的油基热软化塑料。有利的是，该多个耦合模块中的至少一者具有包括自润滑材料的耦合元件。自润滑材料优选地以受控方式从其外表面释放润滑剂，例如水和/或油。自润滑材料可包括亲油性弹性体。有利的是，自润滑材料包括亲水性弹性体。举例来说，亲水性弹性体可包括不可压缩的胶状亲水性弹性体材料，例如轻度交联亲水性乙烯基弹性体或高吸水性聚合水凝胶。高含水量亲水性聚合链化合物的实例为MMA:VP(即，N-乙烯基吡咯啶酮和甲基丙烯酸甲酯的共聚物)。对于此化合物，含水量可在约35％到95％的范围内变化，且展现极好的声学性质，但随着含水量增加，撕裂强度减小。通常，自润滑材料被构造成球面。优选实施例因此包括包含亲水性弹性体球面的耦合元件。构造包括亲水性弹性体球面的耦合模块具有若干优点。举例来说，水泡胀亲水性聚合物球面从其表面释放有限量的水(即，其“渗出”水)。此经释放的水通过填充超声探针与物件的粗糙表面之间的任何空气凹穴而使得改进与物件的声学耦合。从亲水性弹性体球面释放的水的量可通过适当选择聚合材料的化学性质来控制。举例来说，经释放的水量可被配置为极小的且因此在大气中将非常易于汽化，而不会留下任何残余污染物。此外，此类亲水性弹性体球面可以是柔软的且有弹性以构造抵靠经弯曲检查表面的高度适应。此弹性另外的益处在于其允许要进行的触摸接触测量是可重复的且是准确的，如下文更详细地描述。水的释放还可充当润滑剂，其准许沿着物件表面上的路径来扫描此类球面。此外，亲水性材料具有固有较低声学衰减和声学阻抗值，其非常适合于陶瓷变换器耐磨板与金属零件之间的超声透射。有利的是，该多个耦合模块中的至少一个包括延迟线。举例来说，耦合模块中的一个或多个可包含还充当延迟线的耦合元件。就上文提及的实施例而言，至少一个耦合模块可构造为包括亲水性弹性体球面，该亲水性弹性体球面具有用于接触待检查物件的突起部分。亲水性弹性体球面还可在相关耦合模块附接到基础模式时直接声学上接触基底模块。举例来说，球面可接合基底模块中的变换器的耐磨板。亲水性弹性体球面接着可用作耦合元件和延迟线两者。通常，该多个耦合模块中的至少一个包括耦合到耦合元件的延迟线。换句话说，可提供与耦合元件分离的延迟线(例如固体塑料延迟线)。此延迟线优选地为刚性，且可例如由聚苯乙烯或聚碳酸酯形成。亲水性弹性体球面可耦合到延迟线的远端。延迟线可因此置于变换器与亲水性弹性体球面之间的声学路径中。有利的是，该多个耦合模块中的至少一个包括超声束控制元件。超声束控制元件优选地操纵(例如折射、引导或聚焦)发射到正检查物件和/或从正检查物件接收的超声波前。优选地，延迟线被构造为用作超声束控制元件。举例来说，耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与坐标定位设备一起使用的超声检查设备，所述超声检查设备包括；基底模块，其可附接到所述坐标定位设备的可移动部件，所述基底模块包括超声变换器和第一连接器部分，以及多个耦合模块，每一耦合模块包括可释放地附接到所述基底模块的所述第一连接器部分的第二连接器部分，以及用于接触和声学上耦合到待检查的物件的耦合元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.29 GB 1417162.31.一种与坐标定位设备一起使用的超声检查设备，所述超声检查设备包括；基底模块，其可附接到所述坐标定位设备的可移动部件，所述基底模块包括超声变换器和第一连接器部分，以及多个耦合模块，每一耦合模块包括可释放地附接到所述基底模块的所述第一连接器部分的第二连接器部分，以及用于接触和声学上耦合到待检查的物件的耦合元件。2.根据前述权利要求中任一权利要求所述的设备，其中，所述多个耦合模块中的至少一者具有包括自润滑材料的耦合元件。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述自润滑材料包括亲水性弹性体球面。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的设备，其中，所述多个耦合模块中的至少一者包括延迟线。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的设备，其中，所述多个耦合模块中的至少一者包括超声光束控制元件。6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的设备，其中，所述多个耦合模块中的至少一者包括超声吸收壳。7.根据权利要求1所述的设备，包括用于保持所述多个耦合模块的保持器。8.根据权利要求2所述的设备，其中，所述保持器在使用之前是被密闭性密封的。9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的设备，其中，所述保持器包括用于接纳所述多个耦合模块的多个凹部，所述凹部和耦合模块被布置为防止耦合模块在凹部中旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：里尔姆·哈尔，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB