一种六轴机械臂自动化超声成像检测方法和系统技术方案

本发明专利技术属于自动化超声成像检测技术领域，公开了一种六轴机械臂的自动化超声成像检测方法和系统，方法包括：运动控制卡控制六轴机械臂进行扫查，控制外部轴电机进行运动；扫查时，探头反馈回波信号；探头运动到下一个扫查线时，控制器发送探头沿步进轴方向位移信息到超声成像装置；当外部轴电机工作时，编码器反馈探头沿扫查轴方向位移信息到超声成像装置；外部轴电机在探头沿扫查线移动时工作；所述超声成像装置根据接收到的探头回波信号和位移信息生成二维超声扫描图像。有益效果在：超声成像装置可以根据编码器反馈的探头沿扫查轴方向的位移信息和控制器反馈的探头沿步进轴方向的位移信息得到探头相对于待检工件扫查起始点的位置。起始点的位置。起始点的位置。

【技术实现步骤摘要】
一种六轴机械臂自动化超声成像检测方法和系统


[0001]本专利技术涉及自动化超声成像检测
，特别是涉及一种六轴机械臂的自动化超声成像检测方法和系统。

技术介绍

[0002]自动化超声成像检测过程中，自动化扫查装置一般携带探头沿栅格扫查路径(扫查轴、步进轴)移动，超声成像装置综合接收到的探头回波信号和探头位移信息(扫查轴方向位移和步进轴方向位移)生成二维超声扫描图像，如工件投影方向的C扫描图像。
[0003]传统的基于直线运动单元技术的桁架式多轴自动化扫查系统检测大型或复杂曲面工件时，存在扫查系统占地面积大、实现复杂轨迹运动的控制系统开发难度高等应用场景受限问题。
[0004]六轴机械臂作为成熟的标准化产品，具有质量、价格、技术成熟和关节运动自由度高的优势。但现有的六轴机械臂控制系统核心高度封装，针对自动化超声波成像检测，机械臂工具末端(即探头)沿扫查路径运动过程中，探头相对扫查起始点的位移信息(扫查轴位移、步进轴位移)无法通过控制系统实时反馈给超声成像设备。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是：提供一种六轴机械臂自动化超声成像检测方法和系统，解决了机械臂携带探头沿扫查路径运动时，探头相对扫查起始点的位移信息实时反馈问题，避免二次开发面向六轴机械臂的运动控制技术，降低了开发六轴机械臂自动化超声检测系统的技术难度和成本。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种六轴机械臂自动化超声成像检测方法，包括：
[0007]通过示教器完成超声波探头扫查路径关键点采集和编程，将程序指令下发给控制器；控制器将下发的程序指令解析成六轴机械臂运行指令和外部轴电机的运行指令后发送给运动控制卡，以使运动控制卡根据六轴机械臂运行指令控制六轴机械臂带动探头在待测工件上方的扫查面进行扫查，以使运动控制卡根据外部轴电机运行指令控制外部轴电机转动；所述扫查面沿扫查轴方向分割为若干个扫查线，若干个扫查线在步进方向依次连接组成扫查路径；
[0008]所述探头设置于六轴机械臂末端法兰盘上，所述探头和超声成像装置的第一端口连接，当进行扫查时，探头反馈回波信号到超声成像装置；
[0009]所述控制器通过I/O接口模块和超声成像装置连接，当探头沿步进方向从上一个扫查线运动到下一个扫查线时，控制器发送探头沿步进方向的位移信息到超声成像装置；
[0010]所述外部轴电机的一端和运动控制卡连接，外部轴电机的另一端通过联轴器连接编码器，当外部轴电机工作时，外部轴电机带动编码器转动，以使编码器实时反馈探头沿扫查轴方向的位移信息到超声成像装置；所述外部轴电机在探头沿扫查轴方向移动时工作；
[0011]所述超声成像装置根据接收到的探头回波信号、探头沿步进方向的位移信息和探头沿扫查方向的位移信息生成二维超声扫描图像。
[0012]进一步的，所述I/O接口模块和超声成像装置之间还设置有信号转换器，所述信号转换器用于降低I/O接口模块发送信号的电平，以使I/O接口模块发送的探头沿步进轴方向的位移信息的信号可以匹配不同的超声成像装置。
[0013]进一步的，所述编码器和超声成像装置之间还设置有信号转换器，所述信号转换器用于降低编码器发送信号的电平，以使编码器发送的探头沿扫查轴方向的位移信息的信号可以匹配不同的超声成像装置。
[0014]进一步的，所述控制器和I/O接口模块通过EtherrCAT网络通信连接。
[0015]进一步的，所述控制器和示教器连接，所述示教器用于操控机器臂运动、编辑六轴机械臂运行指令和外部轴电机的运行指令。
[0016]本申请还公开了一种六轴机械臂自动化超声成像检测系统，包括超声成像装置、编码器、联轴器、外部轴电机、六轴机械臂机、运动控制卡、探头、控制器和I/O接口模块；
[0017]所述探头设置于六轴机械臂末端法兰盘上，六轴机械臂带动探头在待侧工件上方的扫查面进行扫查，所述探头和超声成像装置的第一端口连接；所述六轴机械臂的第一端口和运动控制卡的第一端口连接，所述运动控制卡的第二端口和外部轴电机的第一端口连接，所述外部轴电机的第二端口和联轴器的第一端口连接，所述联轴器的第二端口和编码器的第一端口连接，所述编码器的第二端口和超声成像装置的第二端口连接；所述运动控制卡的第三端口和控制器的第一端口连接，所述控制器的第二端口通过I/O接口模块和超声成像装置的第三端口连接；
[0018]通过示教器完成超声波探头扫查路径关键点采集和编程，将程序指令下发给控制器；控制器将下发的六轴机械臂运行指令和外部轴电机运行指令解析后发送给运动控制卡，以使运动控制卡根据六轴机械臂运行指令控制六轴机械臂带动探头在待测工件上方的扫查面进行扫查，以使运动控制卡根据外部轴电机运行指令控制外部轴电机转动；所述扫查面沿扫查轴方向分割为若干个扫查线，若干个扫查线在步进方向依次连接组成扫查路径；
[0019]当进行扫查时，探头反馈回波信号到超声成像装置；当探头沿步进方向从上一个扫查线运动到下一个扫查线时，控制器发送探头沿步进方向的位移信息到超声成像装置；当外部轴电机工作时，外部轴电机带动编码器转动，以使编码器反馈探头沿扫查轴方向的位移信息到超声成像装置；所述外部轴电机在探头沿扫查线移动时工作；
[0020]所述超声成像装置根据接收到的探头回波信号、探头沿步进方向的位移信息和探头沿扫查方向的位移信息生成二维超声扫描图像。
[0021]进一步的，所述I/O接口模块和超声成像装置之间还设置有信号转换器，所述信号转换器用于降低I/O接口模块发送信号的电平，以使I/O接口模块发送的探头沿步进轴方向的位移信息的信号可以匹配不同的超声成像装置。
[0022]进一步的，所述编码器和超声成像装置之间还设置有信号转换器，所述信号转换器用于降低编码器发送信号的电平，以使编码器发送的探头沿扫查轴方向的位移信息的信号可以匹配不同的超声成像装置。
[0023]进一步的，所述机器人控制器和I/O接口模块通过EtherrCAT网络通信连接。
[0024]进一步的，所述控制器和示教器连接，所述示教器用于操控机械臂运动、编辑六轴机械臂运行指令和外部轴电机运行指令。
[0025]本专利技术实施例一种六轴机械臂自动化超声成像检测方法和系统与现有技术相比，其有益效果在于：本专利技术通过外部轴电机带动编码器转动，通过编码器将探头在扫查线的位置反馈到超声成像装置，使得超声成像装置可以根据编码器反馈的扫查信息和控制器反馈的步进信息得到探头相对于待扫查件的位置，不必开发上位机获取探头位置，降低了系统的集成难度和成本。
附图说明
[0026]图1是本专利技术一种六轴机械臂自动化超声成像检测系统的第一整体结构示意图；
[0027]图2是本专利技术一种六轴机械臂自动化超声成像检测系统的第二整体结构示意图。
[0028]图3是探头扫查路径的示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六轴机械臂自动化超声成像检测方法，其特征在于，包括：通过示教器完成超声波探头扫查路径关键点采集和编程，将程序指令下发给控制器；控制器将下发的程序指令解析成六轴机械臂运行指令和外部轴电机的运行指令后发送给运动控制卡，以使运动控制卡根据六轴机械臂运行指令控制六轴机械臂带动探头在待测工件上方的扫查面进行扫查，以使运动控制卡根据外部轴电机运行指令控制外部轴电机转动；所述扫查面沿扫查轴方向分割为若干个扫查线，若干个扫查线在步进方向依次连接组成扫查路径；所述探头设置于六轴机械臂末端法兰盘上，所述探头和超声成像装置的第一端口连接，当进行扫查时，探头反馈回波信号到超声成像装置；所述控制器通过I/O接口模块和超声成像装置连接，当探头沿步进方向从上一个扫查线运动到下一个扫查线时，控制器发送探头沿步进方向的位移信息到超声成像装置；所述外部轴电机的一端和运动控制卡连接，外部轴电机的另一端通过联轴器连接编码器，当外部轴电机工作时，外部轴电机带动编码器转动，以使编码器实时反馈探头沿扫查轴方向的位移信息到超声成像装置；所述外部轴电机在探头沿扫查轴方向移动时工作；所述超声成像装置根据接收到的探头回波信号、探头沿步进方向的位移信息和探头沿扫查方向的位移信息生成二维超声扫描图像。2.根据权利要求1所述的一种六轴机械臂自动化超声成像检测方法，其特征在于，所述I/O接口模块和超声成像装置之间还设置有信号转换器，所述信号转换器用于降低I/O接口模块发送信号的电平，以使I/O接口模块发送的探头沿步进轴方向的位移信息的信号可以匹配不同的超声成像装置。3.根据权利要求1所述的一种六轴机械臂自动化超声成像检测方法，其特征在于，所述编码器和超声成像装置之间还设置有信号转换器，所述信号转换器用于降低编码器发送信号的电平，以使编码器发送的探头沿扫查轴方向的位移信息的信号可以匹配不同的超声成像装置。4.根据权利要求1所述的一种六轴机械臂自动化超声成像检测方法，其特征在于，所述控制器和I/O接口模块通过EtherrCAT网络通信连接。5.根据权利要求1－4任意一项所述的一种六轴机械臂自动化超声成像检测方法，其特征在于，所述控制器和示教器连接，所述示教器用于操控机器臂运动、编辑六轴机械臂运行指令和外部轴电机的运行指令。6.一种六轴机械臂自动化超声成像检测系统，其特征在于，包括超声成像装置、编码器、联轴器、外部轴电机、六轴机械臂机、运动控制卡、探头、控制器和I/O接口模块；所述探头设置于六轴机械臂末端法兰盘上，六轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志宏，王锐，吉海标，姜北燕，范小松，马建国，文伟，李波，周能涛，吴杰峰，
申请(专利权)人：淮南新能源研究中心合肥聚能电物理高技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：