一种复杂模锻件超声波自动检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种复杂模锻件超声波自动检测装置，包括：模型获取模块，用于自动扫描获取锻件的三维数字模型；路径规划模块，用于将锻件的三维数字模型转换成超声波探头扫描路径；扫描模块，用于按照规划的扫描路径执行对锻件的超声波扫描；信号采集及仪器控制模块，用于实时采集扫描过程中的超声波信号和探头位置信号；缺陷成像模块，用于将信号采集模块获得的超声信号和探头位置信号实时转换成C扫描数字图像；缺陷分析及评定模块，用于对获得的数字图像进行处理，获取缺陷信息，并评判产品合格性。本发明专利技术解决了复杂模锻件结构复杂、类型多样造成的扫描路径规划困难、成像困难、缺陷分析评定困难等难题。缺陷分析评定困难等难题。缺陷分析评定困难等难题。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂模锻件超声波自动检测装置


[0001]本专利技术属于复杂模锻件超声波自动无损检测
，具体涉及一种复杂模锻件超声波自动检测装置。

技术介绍

[0002]复杂模锻件通常具有多台阶、变厚度、变曲率轮廓等不规则特征，且种类多样，传统的基于直角坐标系构建的超声自动检测设备已不能准确的对该类复杂模锻件实施自动成像检测，以类半球形模锻件为例，该锻件具有柱面、变厚度变曲率类球面、平面等结构，采用传统自动扫查设备检测时，存在着扫查路径复杂难以自动实现规划、成像困难的难题。
[0003]目前针对复杂模锻件仍缺少必要的全自动超声检测设备，如专利文献CN112730633A公开了一种不规则曲面工件的超声自动检测装置和方法，使用时先将待检测工件放置在传送带上的工件夹具之间，然后通过第一伺服电机驱动传送带匀速运动，传送带上方的阵列式激光传感器通过激光测得工件各个位置的高度，形成整个工件表面的形状信号，控制模块将形状信号转化为控制信号，控制第二伺服电机以及超声探测机构的第一电动推杆、第二电动推杆和第三电动推杆根据控制信号适时调节超声探头的位置和状态，保证待检测工件通过时超声探头能够完全贴合在待检测工件表面对其进行检测。但是该专利技术对于含多种结构(如上述类半球形模锻件)或曲率变化较大的结构不能很好获取形状信息，且该专利技术未见实现自动成像和缺陷自动分析评定。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种复杂模锻件超声波自动检测装置，以实现复杂模锻件的全自动智能化检测，解决复杂模锻件结构复杂、多样带来的扫描路径规划困难、成像困难、缺陷分析评定困难等难题，并进一步降低缺陷评定难度，并提高检测效率。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：
[0006]一种复杂模锻件超声波自动检测装置，包括：
[0007]模型获取模块，用于自动扫描获取锻件的三维数字模型；
[0008]路径规划模块，用于将锻件的三维数字模型转换成超声波探头扫描路径；
[0009]扫描模块，用于按照规划的扫描路径执行对锻件的超声波扫描；
[0010]信号采集及仪器控制模块，用于实时采集扫描过程中的超声波信号和探头位置信号；
[0011]缺陷成像模块，用于将信号采集模块获得的超声信号和探头位置信号实时转换成C扫描和B扫描数字图像；
[0012]缺陷分析及评定模块，用于对获得的数字图像进行处理，获取缺陷信息，并评判产品合格性。
[0013]本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：
[0014](1)结合三维激光扫描技术和机器人离线编程技术，实现了复杂模锻件扫描路径
的便捷快速自动规划。
[0015](2)通过超声波仪器在线控制技术实现电子闸门、增益的实时在线控制，解决了变厚度复杂模锻件超声扫描误触发闸门的问题。
[0016](3)结合超声波C扫描成像、B扫描成像和图像处理技术，实现了缺陷的自动分析及基于产品验收标准进行自动评定。
附图说明
[0017]图1是本专利技术系统组成框图。
[0018]图2是本专利技术硬件部分结构及连接关系示意图。
[0019]图3是本专利技术超声探头扫描过程及成像方法示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的介绍。
[0021]结合图1、图2、图3所示，本实施例的一种复杂模锻件超声波自动检测装置，针对种复杂模锻件的缺陷进行检测，该复杂模锻件为设有内腔且外径逐渐减小的回转体结构，具体的该检测装置包括模型获取模块、路径规划模块、自动扫描模块、信号采集及仪器控制模块、缺陷成像模块、缺陷分析及评定模块、报告自动生成模块。
[0022]所述模型获取模块用于自动扫描获取复杂锻件的三维数字模型；所述路径规划模块将获取的复杂锻件三维模型自动转换成超声波探头扫描路径；所述扫描模块自动按照规划的扫描路径执行对复杂锻件的超声波扫描；所述信号采集及仪器控制模块实时采集扫描过程中的超声波信号和探头位置信号，并按需要实时在线控制数字超声波仪器的电子闸门、增益；所述缺陷成像模块将信号采集模块获得的超声信号(回波波幅、声程)和探头位置信号实时自动转换成C扫描数字图像或B扫描图像坐标系中对应点处的像素值，C扫描图像中的像素值代表的是波幅、B扫描图像中的像素值代表的是声程；所述缺陷分析及评定模块自动对获得的数字图像进行降噪处理、缺陷识别分析，并依据产品验收标准和分析结果自动评判产品合格性；所述报告自动生成模块将缺陷分析和评定结果按格式自动生成检测报告。
[0023]所述超声波探头扫描路径具体为：
[0024]超声波探头在世界坐标系XYOZ中沿回转形复杂模锻件底部外圆上任一点P
W1，1
(x
w1,1
，y
w1,1
，z
w1,1
)作为起始点，由机器人带动做周向扫描(获得一个扫描圆)，扫描一周后回到起始点，该一周扫描圆上等间隔的获得n个扫描点：P
W1，1
、P
W1，2
、
…
P
W1，j
、
…
、P
W1，n
；扫描一周后沿母线向上步进距离d到点P
W2，2
(x
w2,1
，y
w2,2
，z
w2,2
)，然后继续做周向扫描，同样获得n个扫描点：P
W2，1
、P
W2，2
、
…
、P
W2，n
；扫描一周后继续向上步进第i个距离d，同理获得第i个扫描圆的n个扫描点：P
Wi，1
、P
Wi，2
、
…
、、P
Wi，j
…
、P
Wi
，
n
；如此重复上述扫描直至整件模锻件扫描结束。其中i＝1，2
…
m，i表示第i个扫描圆，m为扫描圆的总个数，j＝1，2
…
n，j表示单个扫描圆上的第j个扫描点，n为单个扫描圆上的扫描点的总数。扫描路径点位P
Wi，j
、P
Wi，j+1
、
…
、P
Wi，n
由机器人离线编程单元根据复杂模锻件三维模型在世界坐标系XYOZ中的空间位置按机器人运动学方程计算给出，并将该系列空间点位及复杂模锻件模型第i个扫描圆上的几何中心点P
i
(x
wi
，y
wi
，z
wi
)自动保存在txt路径文件中。
[0025]所述C扫描和B扫描数字图像是通过近似环形成像实现的，具体实现过程为：
[0026]通过机器人控制器经上位机采集及仪器控制单元实时获取超声波探头在世界坐标系XYOZ中的i个扫描圆的第j个扫描点P
Wi，j
(x
wi,j
，y
wi,j...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂模锻件超声波自动检测装置，其特征在于，包括：模型获取模块，用于自动扫描获取锻件的三维数字模型；路径规划模块，用于将锻件的三维数字模型转换成超声波探头扫描路径；扫描模块，用于按照规划的扫描路径执行对锻件的超声波扫描；信号采集及仪器控制模块，用于实时采集扫描过程中的超声波信号和探头位置信号；缺陷成像模块，用于将信号采集模块获得的超声信号和探头位置信号实时转换成C扫描和B扫描数字图像；缺陷分析及评定模块，用于对获得的数字图像进行处理，获取缺陷信息，并评判产品合格性。2.根据权利要求1所述的复杂模锻件超声波自动检测装置，其特征在于，超声波探头扫描路径具体为：超声波探头在世界坐标系中沿回转形复杂模锻件底部外圆上任一点P
Wi，j
(x
wi,j
，y
wi,j
，z
wi,j
)作为起始点，由机器人带动做周向扫描，扫描一周后回到起始点，该周扫描圆上等间隔的获得n个扫描点；扫描一周后沿母线向上步进距离d到点P
Wi+1，j
(x
wi+1,j
，y
wi+1,j
，z
wi+1,j
)，然后继续做周向扫描，同样获得n个扫描点，如此直至整件模锻件扫描结束，并保存第i个扫描圆上的几何中心点P
i
(x
wi
，y
wi
，z
wi
)。3.根据权利要求2所述的复杂模锻件超声波自动检测装置，其特征在于，C扫描和B扫描数字图像的实现过程为：读取第i个扫描圆上的几何中心点，计算世界坐标系的横截面外径r
i
，然后将第i个扫描圆上的横截面坐标系下的第j个扫描点经顺时针90度旋转、缩小d倍、横向偏移
‑
r
i
、纵向偏移
‑
r
i
变换为图像坐标系下的点，同时设置成像画板上该点处的像素值的数字；该数字与此处的超声波幅成正比；扫描完成即可得到整个锻件的成像。4.根据权利要求3所述的复杂模锻件超声波自动检测装置，其特征在于，第i个扫描圆的横截面外径其中(x
wi,j
，y
wi,j
)为第i个扫描圆上的横截面坐标系外圆上第j个扫描点二维坐标；(x
wi
，y
w
)为第i个扫描圆上的几何中心点二维坐标。5.根据权利要求3所述的复杂模锻件超声波自动检测装置，其特征在于，横截面坐标系到图像坐标系的变换过程为：其中(x
wi,j
，y
wi,j
)为第i个扫描...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振，许有昌，刘硕，胡伟叶，平德佳，孟哲，单政，孙露，
申请(专利权)人：南京晨光集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：