集成激光测量与超声探伤的测头制造技术

本实用新型专利技术公开了集成激光测量与超声探伤的测头。现有几何量测量与探伤分步进行、检测过程繁琐。本实用新型专利技术的前面板和后面板固定；第一轴通过轴承支承在前面板和后面板上，第一传动齿轮固定在第一轴上，由驱动件驱动；激光发射器与第一轴固定；第二轴通过轴承支承在前面板和后面板上，第二传动齿轮固定在第二轴上，并与第一传动齿轮啮合；第一传动齿轮与第二传动齿轮的传动比为1；光超声波接收器与第二轴固定；固定座与前面板固定，激光位移传感器与固定座固定。本实用新型专利技术集成激光测量与激光超声探伤于一体，解决了现有技术中将几何量测量与探伤分步进行、检测过程繁琐的问题，降低了检测的时间成本。降低了检测的时间成本。降低了检测的时间成本。

【技术实现步骤摘要】
集成激光测量与超声探伤的测头


[0001]本技术属于非接触式测量及超声无损探伤领域，特别涉及一种集成激光测量与超声探伤的测头。

技术介绍

[0002]在非接触式测量领域，主要采用的方式有：激光三角法、结构光法、双目立体视觉法等。其中激光三角法由于同时兼具测量精度较高、测量速度快及测量成本相对低廉等特点，被广泛应用于逆向工程曲面测量、几何量测量、零件形状测量等方面。
[0003]在超声无损探伤领域，按是否与被测物体接触，分为接触式和非接触式两种。其中非接触式无损检测主要采用的方法有：空气耦合超声、电磁超声、激光超声等。并且，空气耦合超声检测由于其换能器与空气声阻抗的匹配较为困难，从而导致空气耦合超声换能器的效率低、频带窄，使整个检测系统的灵敏度和分辨率受到影响；电磁超声检测由于其仅仅适用于铁磁性材料，对于非金属材料或复合材料的探伤，具有一定的局限性；而激光超声探伤通过激光器发射脉冲激光，在被测物表面产生超声波，然后通过光学方法接收激光束在被检测材料中产生的超声波，并经过一系列处理，即可对被测物表面进行探伤，能够实现快速、实时检测，不但可以适用于金属、非金属材料的检测，还可以在气体、液体中发出超声信号，因此，激光超声检测技术得以广泛应用。
[0004]激光超声的产生机理主要有两种：
[0005]1、热弹机制：脉冲激光入射到被测物表面，当激光的光功率密度低于固体表面的损伤阈值，产生的热能不足以使固体表面熔化，部分激光能量被材料吸收引起局部温度升高，由材料热膨胀带动和单位面积动量变化引起压力变化而产生的表面运动形成超声波。
[0006]2、热蚀机制：脉冲激光入射到被测物表面，当激光功率密度较高时，其中一部分能量被被测物吸收而转化为热能，固体表面温度上升，使被测物表面局部出现熔化及气化而穿孔，或产生严重变形。虽然此时热弹激发效应仍然存在，但是烧蚀激发效应起决定性作用。
[0007]目前，在实际应用场景中，几何量测量及探伤操作过程大都采用分开、分时进行的检测方式，使检测的时间成本增高，检测效率降低，对于实际应用及生产现场，将是一个潜在的成本损耗环节。为此，公开号为CN201548222U的专利中公开了一种带超声波探伤系统的三坐标测量仪，主要包括：探测装置、数据采集处理系统及超声波探伤系统，实现了同时对被测物的测量兼探伤功能；但是，该方法涉及对三坐标测量机整体结构的改进，使三坐标测量机的功能性单一，成本相对较高，另外，其采用探针检测，为接触式测量，对于被测物会造成一定程度的损伤。此外，在公开号为CN110208373U的专利中公开了一种具有尺寸测量功能的钢管超声探伤装置，主要包括：箱体、滚轮机构、送料机构、探伤机构和尺寸测量机构等，实现了对钢管的几何尺寸测量及探伤功能；但是，该装置主要针对钢管进行设计，属于专用设备；同时，在公开号为CN109675820A的专利中公开了一种零件尺寸测量探伤机器人，主要包括：零件尺寸测量探伤机器人本体、入料机构、滑杆移动机构、机械手搬料机构、排料
机构等，实现了将测量与探伤的一体集成，但是，并不能实现对被测物某测量点的测量值与探伤情况进行实时反馈，实际也是将测量与探伤分步操作。
[0008]综上，当前针对测量与探伤集成一体的装置主要集中于三种方案：1、针对测量机本体结构进行改进，成本较高；2、针对被检测对象，设计专用设备，功能单一；3、将测量与探伤机构依次分别设置于一个装置中，实际也是分步进行，不能实现对被测点的几何量及损伤情况同时进行实时反馈。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的不足，本技术提供一种集成激光测量与超声探伤的测头，该测头集成激光测量与激光超声探伤于一体，并且通过步进电机驱动齿轮减速传动，以及通过传动比为1的两个齿轮传动保证激光发射器与激光超声波接收器的实时同步反向运动，能够迅速反应被测量点的几何参数及损伤情况，明显提高了检测效率。
[0010]本技术包括前面板、后面板、驱动件、第一传动齿轮、第二传动齿轮、第一轴、激光发射器、第二轴、激光超声波接收器、固定座和激光位移传感器；所述的前面板和后面板固定；所述的第一轴通过轴承支承在前面板和后面板上，所述的第一传动齿轮固定在第一轴上，且位于前面板与后面板之间；第一传动齿轮由驱动件驱动；所述的激光发射器与第一轴固定；所述的第二轴通过轴承支承在前面板和后面板上，所述的第二传动齿轮固定在第二轴上，且位于前面板与后面板之间；第二传动齿轮与第一传动齿轮啮合，且第一传动齿轮与第二传动齿轮的传动比为1：1；所述的光超声波接收器与第二轴固定；所述的固定座与前面板固定，激光位移传感器与固定座固定；所述激光位移传感器和激光超声波接收器的信号输出端均接控制器，驱动件由控制器控制。激光位移传感器的激光束平行于前面板，且激光位移传感器的激光束与激光发射器的激光束共面；激光发射器的激光束和与激光发射器的激光束共面的激光超声波接收器的中心轴线的交点位于激光位移传感器的激光束所在直线上；第一轴的中心轴线与激光位移传感器的激光束垂直，激光位移传感器的投光透镜中心位于经过第一轴的中心轴线和第二轴中心轴线的平面上。
[0011]优选地，第一固持架A固定在第一轴一端；第一固持架A与第一固持架B通过第一螺栓和第一螺母连接，并夹紧激光发射器。
[0012]优选地，第二固持架A固定在第二轴一端；第二固持架A与第二固持架B通过第一螺栓和第一螺母连接，并夹紧激光超声波接收器。
[0013]优选地，所述的固定座由一体成型的固定座翼板和固定座底板组成；所述的固定座底板与前面板通过第二螺栓和第二螺母连接，激光位移传感器通过第一螺钉固定在固定座翼板上。
[0014]优选地，所述的驱动件包括步进电机和主动齿轮；所述步进电机的壳体与后面板通过第二螺钉固定连接；步进电机的输出轴上固定有主动齿轮；主动齿轮与第一传动齿轮啮合；主动齿轮与第一传动齿轮的传动比为大于1；步进电机由控制器控制。
[0015]更优选地，所述的主动齿轮与第一传动齿轮的传动比为Z2/Z1＝4，其中，Z1为主动齿轮的齿数，Z2为第一传动齿轮20的齿数。
[0016]优选地，连接座与前面板和后面板通过第三螺钉连接；所述的连接座设有一体成型的圆柱杆。
[0017]优选地，所述的前面板与后面板之间通过四个双头螺柱连接，双头螺柱的两端分别连接有压紧前面板和后面板的第三螺母；双头螺柱中间无螺纹段的直径大于两端有螺纹段的螺纹大径。
[0018]优选地，所述的激光发射器为脉冲激光发射器。
[0019]优选地，所述的激光位移传感器为点式激光位移传感器。
[0020]本技术具有的有益效果是：
[0021]1.本技术集成激光测量与激光超声探伤于一体，解决了现有技术中将几何量测量与探伤分步进行、检测过程繁琐的问题，降低了检测的时间成本。
[0022]2.本技术采用步进电机驱动，通过齿轮减速传动，且通过传动比为1的两个齿轮传动保证激光发射器与激光超声波接收器的同步反向运动，实现对激光位移传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.集成激光测量与超声探伤的测头，包括前面板、后面板、固定座和激光位移传感器，所述的前面板和后面板固定；其特征在于：还包括驱动件、第一传动齿轮、第二传动齿轮、第一轴、激光发射器、第二轴和激光超声波接收器；所述的第一轴通过轴承支承在前面板和后面板上，所述的第一传动齿轮固定在第一轴上，且位于前面板与后面板之间；第一传动齿轮由驱动件驱动；所述的激光发射器与第一轴固定；所述的第二轴通过轴承支承在前面板和后面板上，所述的第二传动齿轮固定在第二轴上，且位于前面板与后面板之间；第二传动齿轮与第一传动齿轮啮合，且第一传动齿轮与第二传动齿轮的传动比为1∶1；所述的光超声波接收器与第二轴固定；所述的固定座与前面板固定，激光位移传感器与固定座固定；所述激光位移传感器和激光超声波接收器的信号输出端均接控制器，驱动件由控制器控制；激光位移传感器的激光束平行于前面板，且激光位移传感器的激光束与激光发射器的激光束共面；激光发射器的激光束和与激光发射器的激光束共面的激光超声波接收器的中心轴线的交点位于激光位移传感器的激光束所在直线上；第一轴的中心轴线与激光位移传感器的激光束垂直，激光位移传感器的投光透镜中心位于经过第一轴的中心轴线和第二轴中心轴线的平面上。2.根据权利要求1所述集成激光测量与超声探伤的测头，其特征在于：第一固持架A固定在第一轴一端；第一固持架A与第一固持架B通过第一螺栓和第一螺母连接，并夹紧激光发射器。3.根据权利要求1所述集成激光测量与超声探伤的测头，其特征在于：第二固持架A固定在第二轴一端；第二固持...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦鑫晨，卢科青，王文，王传勇，居冰峰，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：新型
国别省市：