一种用于测量大型曲面薄壁类合金工件厚度的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于测量大型曲面薄壁类合金工件厚度的系统和方法，系统包括：测量装置、供给和清除系统，测量装置用于贴在工件的壁面上，对工件的厚度进行测量，供给和清除系统用于在测量工件厚度之前对工件的指定位置喷涂耦合剂，并在测量之后对工件的指定位置进行清扫；供给和清除系统包括：多个耦合剂喷嘴，其固定在探头筒的外壁、且均匀设置，耦合剂气缸，其入口与外界压缩气体系统相连通，其出口通过管路与各耦合剂喷嘴连接，喷气管，固定在探头筒的外围，其入口与外界压缩气体系统相连通，其出口为条形且靠近工件指定位置处；本发明专利技术测量效率的点位控制精确度大大提高；测量时间从用手工测量的几天可以缩短到几个小时甚至几十分钟。甚至几十分钟。甚至几十分钟。

【技术实现步骤摘要】
一种用于测量大型曲面薄壁类合金工件厚度的系统和方法


[0001]本专利技术属于大型曲面薄壁类工件测量领域，尤其涉及一种用于测量大型曲面薄壁类合金工件厚度的系统和方法。

技术介绍

[0002]在加工制造和测量的过程中，大型薄壁件的厚度精度是一个相当重要的指标。以某型弯曲90
°
高温合金燃气弯管为例，在0
°
至90
°
范围内，要求每隔10
°
对壁厚进行一次测量，且每次测量值与标准值误差不能超过0.1mm。这是因为大型薄壁零件的厚度决定了整个工件的材料分布，工件的材料分布决定了工件的转动惯量、抗弯、抗扭等特征，进而影响整个工件的工作性能，所以大型薄壁零件的壁厚精确测量和控制显得尤为重要，只有满足足够精度和快速的测量方法才能保证最终的工件满足尺寸和精度要求。
[0003]随着航空航天领域的飞速发展，对零部件的精度和质量有了更高的要求。大型薄壁零件的测点较多，测量精度要求较高，传统的手工测量方式主要存在两个方面的不足，即测点位置的控制以手工控制为主，无法精确控制测点位置，且在测量过程中由于手工按压传感器时压力不断变化，导致测量结果处于波动状态，难以读取准确数值。无论是在测量效率还是测量质量和精度上都难以满足要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种用于测量大型曲面薄壁类合金工件厚度的系统和方法，以解决现有人工测量方法自动化程度低、测量效率不高、误差大的问题。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：一种用于测量大型曲面薄壁类合金工件厚度的系统，包括：测量装置、供给和清除系统，测量装置用于贴在工件的壁面上，对工件的厚度进行测量，供给和清除系统用于在测量工件厚度之前对工件的指定位置喷涂耦合剂，并在测量之后对工件的指定位置进行清扫；
[0006]测量装置包括：
[0007]超声探头，其下端用于贴在工件的壁面上，对其厚度进行测量，
[0008]探头筒，套设在超声探头的外围，
[0009]供给和清除系统包括：
[0010]多个耦合剂喷嘴，其固定在探头筒的外壁、且均匀设置，用于对待测量的工件的指定位置喷涂耦合剂，
[0011]耦合剂气缸，其入口与外界压缩气体系统相连通，其出口通过管路与各耦合剂喷嘴连接，用于在压缩气体的推动下向耦合剂喷嘴供给耦合剂；
[0012]喷气管，固定在探头筒的外围，其入口与外界压缩气体系统相连通，其出口为条形且靠近工件指定位置处。
[0013]进一步地，还包括：
[0014]移动机构，位于超声探头的上侧，并与探头筒固定连接，用于带动超声探头径向和
轴向移动，并到达工件的指定壁面。
[0015]进一步地，移动机构包括：
[0016]定位板，
[0017]导向架，与探头筒固定连接，
[0018]步进电机，固定在定位板上，
[0019]第一齿轮，其与步进电机的输出轴连接，用于在步进电机的带动下转动，
[0020]第二齿轮，与第一齿轮齿合，用于在第一齿轮的带动下转动，
[0021]螺杆，其上端与第二齿轮的中心固定连接，其下端与导向架连接，用于在第二齿轮的带动下相对于导向架轴向移动，进而带动超声探头轴向运动靠近或远离工件待测壁面。
[0022]进一步地，导向架还通过法兰盘与工业机器人连接，工业机器人用于通过导向架带动超声探头进行径向移动。
[0023]进一步地，导向架包括：
[0024]上导向板，水平设置，
[0025]下导向板，水平设置，并通过立板与上导向板固定连接，
[0026]固定板，位于上导向板的上侧、且第二齿轮的下侧，其中心位置开设定位孔，定位孔用于螺杆穿过，并对螺杆进行定位，使得螺杆的轴线与超声探头的轴线重合。
[0027]进一步地，导向架还包括：
[0028]多个导向柱，环绕螺杆设置，其上端穿过上导向板与固定板固定连接，其下端穿过下导向板与探头筒固定连接。
[0029]进一步地，定位板为L形，其横向段位于固定板和第二齿轮之间，步进电机固定在定位板的竖向段上，定位板的竖向段抵在立板的侧壁上，进而保证螺杆轴向运动的精度。
[0030]进一步地，供给和清除系统还包括：
[0031]连接板，其一端与耦合剂气缸固定连接，其另一端与导向架固定连接。
[0032]进一步地，供给和清除系统还包括：电磁阀，用于将外界压缩气体系统的压缩气体输送至耦合剂气缸内，还用于将外界压缩气体系统的压缩气体输送至喷气管，还用于在耦合剂气缸需要维修或添加耦合剂时将气缸进行泄压。
[0033]一种用于测量大型曲面薄壁类合金工件厚度的方法，由以下步骤组成：
[0034]利用移动机构将测量装置移动至靠近待测工件的指定位置处，
[0035]通过供给和清除系统的耦合剂喷嘴对待测工件的指定位置喷涂耦合剂，
[0036]将测量装置移动至超声探头抵紧待测工件的待测点表面，
[0037]利用测量装置对待测工件的厚度进行测量，
[0038]将测量装置再次移动至靠近待测工件的指定位置处，
[0039]通过喷气管对待测工件的指定位置吹出压缩气体，清理工件表面。
[0040]本专利技术的有益效果是：本专利技术的测量装置能够和工业机器人结合实现对工件的一次性装夹定位，测量精度高，在工件加工后就可以直接测量，测量过程中不需要移动工件，提高了测量精度，缩短了加工周期、减少了废品率、降低了原料成本；通过设置径向保护机构使得超声探头“悬浮”安装在探头筒内，使得超声探头具有一定角度的自动找正曲面法向功能；通过设置轴向保护机构可以对保护弹性件产生向下的推力避免超声探头因与待测工件产生冲击和挤压而损坏；
[0041]本专利技术测量效率的点位控制精确度大大提高；在工作过程中，可以通过工业机器人编程来适应不同类型的工件的测量，实现了自动化在线测量，测量时间从用手工测量的几天可以缩短到几个小时甚至几十分钟；
[0042]本专利技术将测量装置和供给和清除系统高效地整合到一个末端执行器上，大大提高了自动化测量系统的测量效率，整体结构紧凑，且工作性能稳定，生产成本较低。
附图说明
[0043]图1为本专利技术的结构示意图；
[0044]图2为本专利技术的结构示意图；
[0045]图3为本专利技术测量装置的结构示意图；
[0046]图4为本专利技术测量装置的径向保护机构的结构示意图。
[0047]其中：1、超声探头；11、探头筒；2、径向保护机构；21、支撑弹性件；22、弧形板；3、轴向保护机构；31、下保护环；32、上保护环；33、保护弹性件；34、轴向弹性件；41、耦合剂喷嘴；42、耦合剂气缸；43、喷气管；44、电磁阀； 5、移动机构；51、导向架；52、步进电机；53、第一齿轮；54、第二齿轮；55、螺杆；56、上导向板；57、下导向板；58、固定板；59、导向柱；6、连接板；7、定位板。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测量大型曲面薄壁类合金工件厚度的系统，其特征在于，包括：测量装置、供给和清除系统，所述测量装置用于贴在工件的壁面上，对工件的厚度进行测量，所述供给和清除系统用于在测量工件厚度之前对工件的指定位置喷涂耦合剂，并在测量之后对工件的指定位置进行清扫；所述测量装置包括：超声探头(1)，其下端用于贴在工件的壁面上，对其厚度进行测量，探头筒(11)，套设在所述超声探头(1)的外围，所述供给和清除系统包括：多个耦合剂喷嘴(41)，其固定在所述探头筒(11)的外壁、且均匀设置，用于对待测量的工件的指定位置喷涂耦合剂，耦合剂气缸(42)，其入口与外界压缩气体系统相连通，其出口通过管路与各耦合剂喷嘴(41)连接，用于在压缩气体的推动下向耦合剂喷嘴(41)供给耦合剂；喷气管(43)，固定在所述探头筒(11)的外围，其入口与外界压缩气体系统相连通，其出口为条形且靠近工件指定位置处。2.根据权利要求1所述的一种用于测量大型曲面薄壁类合金工件厚度的系统，其特征在于，还包括：移动机构(5)，位于所述超声探头(1)的上侧，并与探头筒(11)固定连接，用于带动超声探头(1)径向和轴向移动，并到达工件的指定壁面。3.根据权利要求2所述的一种用于测量大型曲面薄壁类合金工件厚度的系统，其特征在于，所述移动机构(5)包括：定位板(7)，导向架(51)，与所述探头筒(11)固定连接，步进电机(52)，固定在所述定位板(7)上，第一齿轮(53)，其与所述步进电机(52)的输出轴连接，用于在步进电机(52)的带动下转动，第二齿轮(54)，与所述第一齿轮(53)齿合，用于在第一齿轮(53)的带动下转动，螺杆(55)，其上端与第二齿轮(54)的中心固定连接，其下端与导向架(51)连接，用于在第二齿轮(54)的带动下相对于导向架(51)轴向移动，进而带动超声探头(1)轴向运动靠近或远离工件待测壁面。4.根据权利要求3所述的一种用于测量大型曲面薄壁类合金工件厚度的系统，其特征在于，所述导向架(51)还通过法兰盘与工业机器人连接，所述工业机器人用于通过导向架(51)带动超声探头(1)进行径向移动。5.根据权利要求3或4所述的一种用于测量大型曲面薄壁类合金工件厚度的系统和方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘维伟，罗子彦，王战玺，吴道生，吴宜洲，桑晨，
申请(专利权)人：陕西道博新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：