用于检测碳纤维圆筒结构件缺陷的相控阵超声检测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种用于检测碳纤维圆筒结构件缺陷的相控阵超声检测系统。本相控阵超声检测系统包括扫查组件、运动控制组件及图像分析组件；扫查组件通过相控阵超声探头对碳纤维圆筒结构件的外圆周面进行扫查，获取碳纤维圆筒结构件的超声C扫描图像并发送至图像分析组件；运动控制组件与扫查组件电连接，用于控制扫查组件运动；图形分析组件与扫查组件电连接，用于对接收到的超声C扫描图像进行分析判断。本实用新型专利技术提供的检测系统，采用先进相控阵超声PAUT方法对碳纤维圆筒结构件碳纤维与金属粘接层脱粘缺陷进行检测，更直观的检测碳纤维与金属粘接层的脱粘缺陷，防止该结构类工件在使用过程中发生破坏。

【技术实现步骤摘要】
用于检测碳纤维圆筒结构件缺陷的相控阵超声检测系统
本技术涉及复合材料构件检测领域，涉及一种用于检测碳纤维圆筒结构件缺陷的相控阵超声检测系统，具体地涉及一种用于对碳纤维复合材料圆筒结构件的碳纤维与金属粘接层脱粘缺陷进行检测的相控阵超声检测系统。
技术介绍
超声波检测复合材料结构有专用的行业标准GJB1038.1A-2004，但是对于碳纤维圆筒结构件碳纤维与金属粘接的检测却没有相应可参照的标准，这样对于检测方法选取、成套检测装置及探头楔块设计、探头频率选择以及缺陷的评定造成了很大的技术难度，甚至使检测不能正常进行。另一方面，对于复合材料与金属材料粘接层质量状况的无损检测，目前还尚未有人使用自动相控阵超声以及带延时块的相控阵超声探头进行检测，而且目前的扫查装置主要是常规点聚焦式水浸超声检测或局部水浸式穿透式超声检测，对于该类材料及结构，当无法使用水浸法检测时，通常使用手动常规A型超声波脉冲回波检测或穿透式超声检测，该方法无法保证现场大批量筒体结构超声检测的效率要求，同时手动超声检测无法保证扫查的精度要求，因此也限制其在现场大批量及工况复杂条件下的使用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种对碳纤维圆筒结构件碳纤维与金属粘接层脱粘缺陷进行检测的相控阵超声检测系统，该装置能够直观的检测碳纤维与金属粘接层脱粘缺陷，防止该结构类产品在使用过程中发生破坏。本技术的用于检测碳纤维圆筒结构件缺陷的相控阵超声检测系统，用于检测碳纤维圆筒结构件的碳纤维与金属粘接层脱粘缺陷，其包括扫查组件、运动控制组件及图像分析组件；所述扫查组件通过相控阵超声探头对碳纤维圆筒结构件的外圆周面进行扫查，获取碳纤维圆筒结构件的超声C扫描图像并发送至所述图像分析组件；所述运动控制组件与所述扫查组件电连接，用于控制所述扫查组件运动；所述图像分析组件与所述扫查组件电连接，用于对接收到的超声C扫描图像进行分析判断；所述扫查组件包括整体支架、周向步进旋转装置、直线运动装置、相控阵超声探头、底部带有注水口和钢质防磨球的探头延时块以及向所述注水口供水的喷水管路；所述周向步进旋转装置设置于所述整体支架上，包括相互平行且水平设置的主动周向旋转滚子和从动周向旋转滚子，能够支撑并带动所述碳纤维圆筒结构件沿水平轴线周向步进转动，所述直线运动装置能够带动所述相控阵超声探头和探头延时块与所述碳纤维圆筒结构件的外壁接触并水平直线移动。优选地，所述周向步进旋转装置还包括能够带动所述主动周向旋转滚子转动的周向旋转电机及周向电机编码器，所述运动控制组件与所述周向旋转电机及周向电机编码器电连接。优选地，所述直线运动装置包括与所述主动周向旋转滚子平行的丝杠、由所述丝杠带动的水平滑块、驱动所述丝杠转动的丝杠电机和丝杠电机编码器，以及设置于所述水平滑块的探头夹持装置；所述探头夹持装置用于连接所述相控阵超声探头和探头延时块；所述运动控制组件与所述丝杠电机和丝杠电机编码器电连接。优选地，所述探头夹持装置包括转接块、连接杆、滑杆及夹持框；优选地，所述转接块转动设置于所述水平滑块并能够相对于所述水平滑块固定；所述连接杆滑动设置于所述转接块并能够相对于所述转接块固定；所述滑杆滑动设置于所述连接杆的前端，且在所述滑杆与所述连接杆之间设有用于向所述滑杆施加弹性力的弹簧；所述夹持框设置于所述滑杆前端并与所述探头延时块相连接；所述弹簧向所述滑杆施加弹性力时能够使所述探头延时块压紧在碳纤维圆筒结构件上。本技术的效果如下：①本技术提供的用于碳纤维圆筒结构件碳纤维与金属粘接层脱粘缺陷进行检测的相控阵超声检测系统，其采用先进相控阵超声PAUT方法对碳纤维圆筒结构件碳纤维与金属粘接层脱粘缺陷进行检测，更直观的检测碳纤维与金属粘接层的脱粘缺陷，防止该结构类工件在使用过程中发生破坏。②在本领域内，对于复合材料与金属粘接层的缺陷检测时，传统的使用接触式常规超声脉冲回波及穿透法，或者水浸超声脉冲回波或局部喷水式穿透法，接触式常规超声方法检测效率很低，无法满足现场大批量结构件的检测需求，同时更无法满足高精度及成像检测的要求，水浸或局部喷水式超声一般使用单探头点聚焦或线聚焦方式检测该类缺陷，该方法对于平板件比较合适，而对于尺寸较大的构件或异型结构件检测比较困难，有时甚至无法完成检测，本技术针对于圆柱形筒体结构，按照筒体直径范围区别性的选用合适的相控阵探头及延时块，不仅能够准确完成产品检测，并且检测效率及检测灵活性大幅提高，解决了本领域的技术偏见。③采用探头结合成像显示及粘接层界面波或底波闸门设置方法，相比传统超声方法的波形显示，通过波形判断检测结果，成像显示更加直观、准确，如果局部存在碳纤维与金属粘接层脱粘缺陷，图像在缺陷处呈现红色；如果粘接层不存在该类粘接缺陷，图像整体显示为淡黄色或浅白色。由此能够直观判断该类筒体结构中粘接界面位置是否存在脱粘缺陷的问题。④本技术在该类结构检测中引入带延时块的接触式相控阵超声检测方法，利用该方法外加喷水式耦合，顺利实现了碳纤维复合材料与金属粘接层脱粘缺陷的检测，极大提高了检测效率及检测灵活性，充分保证了结构的安全。⑤本技术针对该类圆柱形筒体结构，设计制作了专用的自动化超声检测系统，检测精度及检测效率得到极大提升，检测系统使用灵活性高，适用面较宽。附图说明图1是本技术的一个实施方式的相控阵超声检测系统的结构框图；图2是本技术的一个实施方式的相控阵超声检测系统的外观立体图；图3是图2中的相控阵超声检测系统从另一角度观察时的示意图；以及图4是图2中的探头夹持装置的示意图。图中：100、扫查组件；200、运动控制组件；300、图像分析组件；400、碳纤维圆筒结构件；1、整体支架；11、主动周向旋转滚子；12、从动周向旋转滚子；13、周向旋转电机；14、周向电机编码器；31、丝杠；32、水平滑块；33、丝杠电机；34、丝杠电机编码器；35、探头夹持装置；351、转接块；352、连接杆；353、滑杆；354、夹持框；4、相控阵超声探头；5、探头延时块。具体实施方式以下，参照附图对本技术的实施方式进行说明。如图1～图4所示，本技术实施方式公开了一种用于检测碳纤维圆筒结构件缺陷的相控阵超声检测系统，用于检测碳纤维圆筒结构件400的碳纤维与金属粘接层脱粘缺陷。该系统包括扫查组件100、运动控制组件200及图像分析组件300。扫查组件100通过相控阵超声探头4对碳纤维圆筒结构件400的外圆周面进行扫查，获取碳纤维圆筒结构件400的超声C扫描图像并发送至图像分析组件300；运动控制组件200与扫查组件100电连接，用于控制扫查组件100运动；图像分析组件300与扫查组件100电连接，用于对接收到的超声C扫描图像进行分析判断。扫查组件100包括整体支架1、周向步进旋转装置、直线运动装置、相控阵超声探头4、底部带有注水口和钢质防磨球的探头延时块5以及向注水口供水的喷水管路；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测碳纤维圆筒结构件缺陷的相控阵超声检测系统，其特征在于，其包括扫查组件、运动控制组件及图像分析组件；/n所述扫查组件通过相控阵超声探头对碳纤维圆筒结构件的外圆周面进行扫查，获取碳纤维圆筒结构件的超声C扫描图像并发送至所述图像分析组件；/n所述运动控制组件与所述扫查组件电连接，用于控制所述扫查组件运动；/n所述图像分析组件与所述扫查组件电连接，用于对接收到的超声C扫描图像进行分析判断；以及/n所述扫查组件包括整体支架、周向步进旋转装置、直线运动装置、相控阵超声探头、底部带有注水口和钢质防磨球的探头延时块以及向所述注水口供水的喷水管路；所述周向步进旋转装置设置于所述整体支架上，包括相互平行且水平设置的主动周向旋转滚子和从动周向旋转滚子，能够支撑并带动所述碳纤维圆筒结构件沿水平轴线周向步进转动，所述直线运动装置能够带动所述相控阵超声探头和探头延时块与所述碳纤维圆筒结构件的外壁接触并水平直线移动。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于检测碳纤维圆筒结构件缺陷的相控阵超声检测系统，其特征在于，其包括扫查组件、运动控制组件及图像分析组件；
所述扫查组件通过相控阵超声探头对碳纤维圆筒结构件的外圆周面进行扫查，获取碳纤维圆筒结构件的超声C扫描图像并发送至所述图像分析组件；
所述运动控制组件与所述扫查组件电连接，用于控制所述扫查组件运动；
所述图像分析组件与所述扫查组件电连接，用于对接收到的超声C扫描图像进行分析判断；以及
所述扫查组件包括整体支架、周向步进旋转装置、直线运动装置、相控阵超声探头、底部带有注水口和钢质防磨球的探头延时块以及向所述注水口供水的喷水管路；所述周向步进旋转装置设置于所述整体支架上，包括相互平行且水平设置的主动周向旋转滚子和从动周向旋转滚子，能够支撑并带动所述碳纤维圆筒结构件沿水平轴线周向步进转动，所述直线运动装置能够带动所述相控阵超声探头和探头延时块与所述碳纤维圆筒结构件的外壁接触并水平直线移动。


2.根据权利要求1所述的用于检测碳纤维圆筒结构件缺陷的相控阵超声检测系统，其特征在于，所述周向步进旋转装置还包括能够带动所述主动周向旋转滚子转动的周向旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志毅，王俊涛，张祥春，石亮，郑友博，李锋，王池权，闫敏，邵成伟，张方洲，
申请(专利权)人：中国航空综合技术研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11