一种聚变堆偏滤器DOME板自动化超声波检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于核聚变装置制造技术领域，公开了一种EAST聚变装置偏滤器DOME板自动化超声检测方法及装置，包括搭建自动化超声检测系统；通过检测系统规划DOME板的扫查路径的方法包括：通过建立的工具坐标系和工件坐标系获取探头的位姿与检测槽的空间位置关联，通过示教方法采集扫查路径关键点探头位姿信息，根据DOME板曲面特征选择扫查路径关键点之间的运动指令，完成扫查路径规划，探头沿扫查路径移动对DOME板进行检测，根据扫查图像判断DOME板是否合格。有益效果：本发明专利技术采用六轴机械臂的示教采点技术方案，解决了DOME板产品与模型的尺寸误差导致的自动化超声检测曲面适应性难题，结合定制的超声检测工艺，实现了对DOME板双层结合界面脱粘缺陷的有效检测和评价。双层结合界面脱粘缺陷的有效检测和评价。双层结合界面脱粘缺陷的有效检测和评价。

【技术实现步骤摘要】
一种聚变堆偏滤器DOME板自动化超声波检测方法及装置


[0001]本专利技术涉及核聚变装置制造
，特别是涉及一种EAST聚变装置偏滤器DOME板自动化超声波检测方法及装置。

技术介绍

[0002]DOME板是由钨、铜和铬锆铜三种材料复合而成的曲面部件，在聚变装置放电过程中，直接面向等离子体的DOME板需要承受巨大的热载荷作用，而钨/铜和铜/铬锆铜结合面的质量直接影响部件的排热能力。因此，需要采用无损检测方法对DOME板的钨/铜、铜/铬锆铜两层结合面脱粘缺陷进行检测和评价。
[0003]常规的渗透和磁粉检测方法只能检测工件表面、近表面缺陷，而射线检测方法虽然可以检测工件的内部，但是对脱粘缺陷不敏感，容易漏检，现有的桁架式多轴自动化超声检测技术曲面适应性差，同时缺少现成的超声检测工艺来检测与评价DOME板双层结合面脱粘缺陷缺陷。
[0004]因此，需要对现有的检测方法和装置进行改进，解决缺少现有技术对DOME板双层结合界面脱粘缺陷的有效检测和评价问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是：提供一种聚变堆偏滤器DOME板自动化超声波检测方法及装置，解决了DOME板产品与模型的尺寸误差导致的自动化超声检测曲面适应性难题，结合定制的超声检测工艺，实现了对DOME板双层结合界面脱粘缺陷的有效检测和评价。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种聚变堆偏滤器DOME板自动化超声检测方法，包括：
[0007]通过六轴机械臂、机械臂控制柜、检测槽、超声波探伤仪、示教器和探头组成自动化超声检测系统；
[0008]根据自动化超声检测系统规划DOME板的扫查路径，所述扫查路径的规划方法包括：建立检测系统的工具坐标系和工件坐标系，通过建立的工具坐标系和工件坐标系获取探头的位姿与检测槽的空间位置、 DOME板的空间位置的关联，通过示教方法采集探头在扫查路径关键点的位姿信息，根据DOME板曲面特征选择扫查路径关键点之间的运动指令，得到扫查路径并根据扫查路径进行自动化检测程序编辑；
[0009]探头保持始终垂直DOME板曲面的位姿沿规划的扫查路径对DOME 板进行检测，通过超声探伤仪采集扫查图像，根据扫查图像判断DOME 板是否合格。
[0010]进一步的，所述通过六轴机械臂、机械臂控制柜、检测槽、超声波探伤仪、示教器和探头组成自动化超声检测系统，具体为：
[0011]所述探头设置于六轴机械臂末端法兰盘上，在进行扫查时，六轴机械臂带动探头沿扫查路径运动；所述探头和超声波探伤仪的第一端口连接，所述超声波探伤仪用于显示扫查图像；所述超声波探伤仪的第二端口和机械臂控制柜的第一端口连接，所述机械臂控
制柜的第二端口和六轴机械臂连接，所述机械臂控制柜用于控制六轴机械臂带动探头沿扫查路径运动；所述检测槽用于容纳DOME板和检测液，当探头进行扫查时，探头浸没于检测液；所述示教器和机械臂控制柜连接，所述示教器用于控制机械臂运动、编写和修改六轴机械臂的运行指令。
[0012]进一步的，所述通过示教方法采集探头在扫查路径关键点的位姿信息，根据DOME板曲面特征选择扫查路径关键点之间的运动指令，得到扫查路径并根据扫查路径进行自动化检测程序编辑，具体为：
[0013]根据工具坐标系和工件坐标系得到DOME板的位置信息并选取 DOME板的中心线作为路径规划参考线，所述DOME板包括N个钨瓦片， N个钨瓦片组成X行Y列的曲面板，所述曲面板包括第一平面段、第一曲面段和第二平面段，第一曲面段在第一平面段和第二平面段之间；所述路径规划参考线在第一平面段的起点和终点设置路径规划关键点，所述第一曲面段包括Z行曲面，所述路径规划参考线在第一曲面段中每行钨瓦片的起点和终点设置路径规划关键点，所述轨迹规划参考线在第二平面段的起点和终点设置路径规划关键点；依次调整探头到路径规划点的上方，通过超声波探伤仪A扫描汇报信号观察探头距离曲面水层高度和A扫描回波幅值信息，当探头距离曲面水层高度为第一高度，且超声波探伤仪的A扫描幅值最大时，记录此时探头的位姿信息；探头的多个扫查路径关键点的位姿信息组成参考扫查路径；将参考扫查路径沿DOME板宽度方向整体偏移半个DOME板的宽度，得到扫查路径的第一扫查线，根据DOME板的宽度在DOME板上偏移若干次第一扫查线，得到第二扫查线、第三扫查线
……
第X扫查线，通过步进线将第一扫查线到第X扫查线依次连接得到扫查路径。
[0014]进一步的，所述根据扫查图像判断DOME板是否合格，具体为：
[0015]根据扫查图像判断每个钨瓦片的铜/铬锆铜界面脱粘缺陷是否超过第一阈值，判断每个钨瓦片的钨/铜界面脱粘缺陷是否超过第二阈值，当且仅当钨瓦片的铜/铬锆铜界面脱粘缺陷不超过第一阈值且钨瓦片的钨/铜界面脱粘缺陷不超过第二阈值时，钨瓦片合格；
[0016]当N个钨瓦片中的合格的钨瓦片的数量大于第三阈值，则DOME板合格。
[0017]进一步的，在根据扫查图像判断DOME板是否合格之前，所述检测方法还包括：分析探头距离DOME板表面的检测液高度的变化范围是否超过第四阈值，判断探头收到的回波信号的变化范围是否超过第五阈值，若探头距离DOME板表面的检测液高度的变化范围不超过第四阈值且回波信号变化范围不超过第五阈值，则判断扫查图像可以用于判断 DOME板是否合格。
[0018]进一步的，所述检测槽内设置有定位孔和定位工装，定位工装根据定位孔的位置进行设置，所述定位工装上设置有夹持装置，所述夹持装置包括四个支撑杆，每个支撑杆上均设置有活动螺栓，通过活动螺栓与DOME板的铬锆铜基体配合将DOME板安装在定位工装上。
[0019]进一步的，所述探头通过十字交叉万向转接头、连接杆和转接法兰连接到六轴机械臂上，所述转接法兰和六轴机械臂的法兰盘连接，所述转接法兰下方设置有连接杆，所述十字交叉万向转接头包括两个连接孔，两个连接孔分别用于连接连接杆和探头。
[0020]进一步的，所述探头为低频带窄脉冲点聚焦探头，探头频率15MHz，探头压电晶片直径4mm，压电晶片前端声透镜曲率半径R＝17.5mm。
[0021]本专利技术还公开了一种聚变堆偏滤器DOME板自动化超声检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：六轴机械臂、机械臂控制柜、检测槽、超声波探伤仪、示教器和探头；所述六轴机械臂、机械臂控制柜、检测槽、超声波探伤仪、示教器和探头组成自动化超声检测系统，所述自动化超声检测系统应用上述的检测方法进行DOME板的检测。
[0022]进一步的，所述通过六轴机械臂、机械臂控制柜、检测槽、超声波探伤仪、示教器和探头组成自动化超声检测系统，具体为：
[0023]所述探头设置于六轴机械臂末端法兰盘上，在进行扫查时，六轴机械臂带动探头沿扫查路径运动；所述探头和超声波探伤仪的第一端口连接，所述超声波探伤仪用于显示扫查图像；所述超声波探伤仪的第二端口和机械臂控制柜的第一端口连接，所述机械臂控制柜的第二端口和六轴机械臂连接，所述机械臂控制柜用于控制六本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚变堆偏滤器DOME板自动化超声检测方法，其特征在于，包括：通过六轴机械臂、机械臂控制柜、检测槽、超声波探伤仪、示教器和探头组成自动化超声检测系统；根据自动化超声检测系统规划DOME板的扫查路径，所述扫查路径的规划方法包括：建立检测系统的工具坐标系和工件坐标系，通过建立的工具坐标系和工件坐标系获取探头的位姿与检测槽的空间位置、DOME板的空间位置的关联，通过示教方法采集探头在扫查路径关键点的位姿信息，根据DOME板曲面特征选择扫查路径关键点之间的运动指令，得到扫查路径并根据扫查路径进行自动化检测程序编辑；探头保持始终垂直DOME板曲面的位姿沿规划的扫查路径对DOME板进行检测，通过超声探伤仪采集扫查图像，根据扫查图像判断DOME板是否合格。2.根据权利要求1所述的一种聚变堆偏滤器DOME板自动化超声检测方法，其特征在于，所述通过六轴机械臂、机械臂控制柜、检测槽、超声波探伤仪、示教器和探头组成自动化超声检测系统，具体为：所述探头设置于六轴机械臂末端法兰盘上，在进行扫查时，六轴机械臂带动探头沿扫查路径运动；所述探头和超声波探伤仪的第一端口连接，所述超声波探伤仪用于显示扫查图像；所述超声波探伤仪的第二端口和机械臂控制柜的第一端口连接，所述机械臂控制柜的第二端口和六轴机械臂连接，所述机械臂控制柜用于控制六轴机械臂带动探头沿扫查路径运动；所述检测槽用于容纳DOME板和检测液，当探头进行扫查时，探头浸没于检测液；所述示教器和机械臂控制柜连接，所述示教器用于控制机械臂运动、编写和修改六轴机械臂的运行指令。3.根据权利要求1所述的一种聚变堆偏滤器DOME板自动化超声检测方法，其特征在于，所述通过示教方法采集探头在扫查路径关键点的位姿信息，根据DOME板曲面特征选择扫查路径关键点之间的运动指令，得到扫查路径并根据扫查路径进行自动化检测程序编辑，具体为：根据工具坐标系和工件坐标系得到DOME板的位置信息并选取DOME板的中心线作为路径规划参考线，所述DOME板包括N个钨瓦片，N个钨瓦片组成X行Y列的曲面板，所述曲面板包括第一平面段、第一曲面段和第二平面段，第一曲面段在第一平面段和第二平面段之间；所述路径规划参考线在第一平面段的起点和终点设置路径规划关键点，所述第一曲面段包括Z行曲面，所述路径规划参考线在第一曲面段中每行钨瓦片的起点和终点设置路径规划关键点，所述轨迹规划参考线在第二平面段的起点和终点设置路径规划关键点；依次调整探头到路径规划点的上方，通过超声波探伤仪A扫描汇报信号观察探头距离曲面水层高度和A扫描回波幅值信息，当探头距离曲面水层高度为第一高度，且超声波探伤仪的A扫描幅值最大时，记录此时探头的位姿信息；探头的多个扫查路径关键点的位姿信息组成参考扫查路径；将参考扫查路径沿DOME板宽度方向整体偏移半个DOME板的宽度，得到扫查路径的第一扫查线，根据DOME板的宽度在DOME板上偏移若干次第一扫查线，得到第二扫查线、第三扫查线
……
第X扫查线，通过步进线将第一扫查线到第X扫查线依次连接得到扫查路径。4.根据权利要求1所述的一种聚变堆偏滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜北燕，王锐，周能涛，刘志宏，王丽芳，李波，吉海标，马建国，范小松，吴杰峰，
申请(专利权)人：淮南新能源研究中心中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：