一种考虑工件偏心装夹误差的超声C扫描路径校正方法技术

本发明专利技术公开了一种在采用超声纵波垂直入射回转体工件检测内部缺陷时，回转体工件中心与转盘旋转轴产生装夹偏心的情况下，对超声C扫描路径进行校正补偿的方法。首先通过固定的超声探头来测出工件的实际偏离量，然后计算出工件坐标系到世界坐标系的路径变换矩阵，将工件在工件坐标系下的扫描目标路径经过矩阵变换计算得到探头在世界坐标系下的运动路径。

An ultrasonic C scanning path correction method considering workpiece eccentricity clamping error

The invention discloses a method for using ultrasonic wave vertical incidence of rotary workpiece detection of inner defects, and the rotary body workpiece center rotating shaft eccentric clamp under the condition that the correction method for compensating for the ultrasonic C scan path. First through the ultrasonic probe to measure the actual workpiece fixed deviation, and then calculate the path transformation matrix of the workpiece coordinate system to the world coordinate system, will scan the target path in the workpiece coordinate system of workpiece is obtained through matrix transform probe in the world coordinate system of motion path.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑工件偏心装夹误差的超声C扫描路径校正方法
本专利技术涉及一种考虑工件偏心装夹误差的超声C扫描路径校正方法
技术介绍
超声检测是一种应用广泛的无损检测方法，其中采用纵波垂直入射的超声C型扫描是通过放置水中的超声探头根据被测对象的形状按照一定的路径进行扫描，可以快速，有效，直观地检测出被测对象内部某一深度的缺陷图像，因此成为工业上常用的零部件内部缺陷检测方法。采用超声C扫描检测回转体零部件时，通常使用转盘装夹工件，三坐标运动仪或机械手夹持探头，利用转盘，三坐标运动仪以及机械手的复合运动路径进行扫描。在装夹工件方面，由于三爪卡盘装夹工件具有装夹方便，自动定心等优点，通常采用三爪卡盘装夹回转体工件。但是随着使用时间的增长，三爪卡盘往往会失去原本的精度，三爪卡盘前端会出现严重的磨损，而后端磨损较轻，另一方面由于长时间在水中作业造成三爪卡盘生锈，导致在装夹工件时，前后端受力不均匀，使工件装夹不稳，被测工件装夹时往往出现倾斜或偏心等问题，降低了装夹精度。当三爪卡盘自动对心精度降低，回转体工件产生偏心装夹误差，在没有对路径进行矫正的情况下，按照原扫描路径检测，一方面会由于装夹不正确导致工件部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑工件偏心装夹误差的超声C扫描路径校正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：固定超声探头，旋转工件，通过分析水声距的变化情况，计算工件的实际偏离量；步骤2：根据实际偏离量，分别在世界坐标系、夹具坐标系以及工件坐标系下，推导探头、夹具及工件在其对应坐标系下的运动轨迹，建立偏心误差修正的运动学模型；步骤3：根据偏心误差修正的运动学模型，计算工件坐标系到世界坐标系的路径变换矩阵，最后将工件在工件坐标系下的扫描目标路径经过矩阵变换计算得到探头在世界坐标系下的运动路径。

【技术特征摘要】
1.一种考虑工件偏心装夹误差的超声C扫描路径校正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：固定超声探头，旋转工件，通过分析水声距的变化情况，计算工件的实际偏离量；步骤2：根据实际偏离量，分别在世界坐标系、夹具坐标系以及工件坐标系下，推导探头、夹具及工件在其对应坐标系下的运动轨迹，建立偏心误差修正的运动学模型；步骤3：根据偏心误差修正的运动学模型，计算工件坐标系到世界坐标系的路径变换矩阵，最后将工件在工件坐标系下的扫描目标路径经过矩阵变换计算得到探头在世界坐标系下的运动路径。2.根据权利要求1所述的一种考虑工件偏心装夹误差的超声C扫描路径校正方法，其特征在于，步骤1中工件的实际偏离量通过以下步骤计算：以固定工件的转盘中心为坐标原点O，r、表征管状工件的偏移量和初相角，初始位置时工件中心为(x0,y0)，超声探头晶片中心固定在T(xT,0)位置，lw为水声距，当管状工件随转盘以ω匀速转动，工件中心(x0(0),y0(0))形成一个动态圆，圆心表达式为：动态圆与X轴交点P(xP,0)的横坐标xP的表达式为：水声距lw与P点横坐标的关系式为：lw＝xT-xP故得到：然后根据实际测量的水声距lw值，得到lw-t曲线，与偏心识别模型进行最小二乘法拟合，得到偏心表征量r、3.根据权利要求1所述的一种考虑工件偏心装夹误差的超声C扫描路径校正方法，其特征在于，步骤2中世界坐标系O1的原点位于整个系统的中心固定不变，坐标系O1原点位于转盘卡爪中心位置，Z1轴为垂直向上的方向，Y1轴为探头中心轴由Z轴指向探头的方向；夹具坐标系O2的原点位于装夹工具的中心，初始位置与坐标系O1重合，若装夹工具静止，则坐标系O2与坐标系O1重合，若装夹工具旋转，则坐标系O2随着装夹工具的旋转或平移而运动；工件坐标系O3的原点位于工件的中心，与坐标系O2的相对位置固定不变，偏心装夹时与坐标系O2的相对位置为(Δx，Δy，0)T。4.根据权利要求3所述的一种考虑工件偏心装夹误差的超声C扫描路径校正方法，其特征在于，步骤3中，探头在世界坐标系下的运动路...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雄兵，王炫润，倪培君，张荣繁，宋永峰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43