基于超声临界折射纵波检测风机叶片应力的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于超声临界折射纵波检测风机叶片应力的装置，包括机架，机架上设有控制模块，所述机架的内侧设有十字移动机构，十字移动机构即可实现X方向和Y方向移动。本申请还公开了一种基于超声临界折射纵波检测风机叶片应力的方法。本申请可以在不规则风机叶片的表面通过控制伸缩气缸一的伸长缩短和可控真空吸盘的吸附能力实现移动或固定；通过控制方向调节机构中伸缩气缸三的伸长和缩短以及十字移动机构的移动可以调节超声发射探头以及超声接收探头的朝向，实现两探头快速与待测表面贴合，基于超声临界折射纵波的特性，通过得到接收信号的声时变化量来间接得到应力集中的位置，再根据应力与声时的对应关系得到应力大小。得到应力大小。得到应力大小。

【技术实现步骤摘要】
基于超声临界折射纵波检测风机叶片应力的装置及方法


[0001]本专利技术涉及超声检测领域，具体为一种基于超声临界折射纵波检测风机叶片应力的装置及方法。

技术介绍

[0002]叶片是风电发电机的关键部件。在发电的过程中，风机叶片作为直接的风力接收机构，承受了强大应力，在日复一日的工作中，随着时间的推移，往往造成结构损坏，影响使用年限。
[0003]风机叶片一般是采用玻璃纤维或碳纤维的复合材料，其表面为不规则曲面，因此如何实现对其应力检测是一直是本领域的技术难题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于超声临界折射纵波检测风机叶片应力的装置及方法，解决了风机叶片应力检测的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于超声临界折射纵波检测风机叶片应力的装置，包括机架，机架上设有控制模块，所述机架的内侧设有十字移动机构，十字移动机构上安装有两个激光测距装置，机架的两侧均安装有两个水平设置的伸缩气缸一，伸缩气缸一另一端的底部通过支杆连接有可控真空吸盘；
[0006]所述激光测距装置包括与十字移动机构连接的安装块，安装块底面的四角均安装有激光传感器，安装块底面的中心固定有伸缩气缸二，伸缩气缸二的底端固定方向调节机构；
[0007]所述方向调节机构包括与所述伸缩气缸二底端连接的顶板，顶板底面的四角固定有伸缩气缸三，四个伸缩气缸三的底端通过万向球结构连接有底盘，底盘的中心开设有安装孔，其中一个底盘的安装孔内安装有超声发射探头，另一底盘的安装孔内安装有超声接收探头。
[0008]一种基于超声临界折射纵波检测风机叶片应力的方法，包括如下步骤：
[0009]S1：将机架放置在待测风机叶片上，使四个可控真空吸盘吸附于风机叶片表面，通过四个伸缩气缸一和四个可控真空吸盘的配合移动机架；
[0010]S2:通过激光测距装置确定待检位置，得到激光传感器排列成正方形且相互之间距离为L，定义每个传感器到待检位置的距离为h
ij
，得到待测表面的形状矩阵根据待测表面的形状矩阵拟合出待测平面的形状矩阵即得到待测平面与X轴和Y轴的夹角θ
x
和θ
y
,其中:
[0011][0012]S3:根据步骤二得到的待测位置的状态信息，相应调节所述方向调节机构，同时伸缩气缸三向下伸长使超声发射探头以及超声接收探头与待检平面贴合；
[0013]S4：超声发射探头发射信号，通过超声接收探头接收到的信号，控制模块控制十字移动机构移动使超声接收探头沿着超声发射探头的正方向移动，得到探头之间的距离S，在检测过程中，超声接收探头每次移动距离ΔS，则S＝nΔS，其中S为双探头之间的距离，n为移动次数；若声时变化量Δt恒为定值，则双探头之间不存在应力集中区域；
[0014]Δt
i
＝t
i
+Δt，若第i次移动超声接收探头后声时变化量Δt
i
发生改变，则双探头之间存在应力集中区域，可确定应力集中区域距离超声发射探头的距离为S
i
，则S
i
＝iΔS；
[0015]应力与声时变化量的对应关系：σ＝Kt
i
；
[0016]根据对应关系得出应力的大小，其中K定义为声弹性常数，其数值由材料本身性质确定。
[0017]进一步限定，S1中对机架移动的步骤包括：
[0018]设定可控真空吸盘吸力强度由弱到强分为一至四级强度，控制模块控制机架一侧的两个可控真空吸盘吸力强度为一或二级，此时吸力较弱，控制四个伸缩气缸一同步伸长，使得整个装置向前移动指定距离；
[0019]然后控制两个吸力较弱的可控真空吸盘吸力为三或四级使其固定，控制另外两个可控真空吸盘吸力为一或二级并控制四个伸缩气缸一同步收缩后，控制这两个可控真空吸盘吸力为三或四级使其固定。
[0020]进一步限定，步骤三中具体调节方式如下：
[0021]以方向调节机构的下表面中心为原点建立平面坐标系XOY,若要求平面绕X轴顺时针旋转θ
x
角度，则控制相邻两个伸缩气缸三收缩长度，同时向Y轴正方向移动长度；控制杆另外两个伸缩气缸三伸长长度，同时向Y轴负方向移动长度；
[0022]若要求平面绕Y轴顺时针旋转θ
y
角度，则控制相邻两个伸缩气缸三伸长长度，同时向X轴负方向移动长度；控制另外两个伸缩气缸三收缩长度，同时向X轴正方向移动长度；
[0023]其中l为两杆之间的长度，若要求平面以任一方向旋转θ角度，可以将其分解为绕X轴和绕Y轴旋转θ
x
角度和θ
y
角度。
[0024]本专利技术具备以下有益效果：本申请可以在不规则风机叶片的表面通过控制伸缩气缸一的伸长缩短和可控真空吸盘的吸附能力实现移动或固定；
[0025]通过控制方向调节机构中伸缩气缸三的伸长和缩短以及十字移动机构的移动可以调节超声发射探头以及超声接收探头的朝向，实现两探头快速与待测表面贴合。
[0026]基于超声临界折射纵波的特性，通过得到接收信号的声时变化量来间接得到应力集中的位置，再根据应力与声时的对应关系得到应力大小，其对应力的检测方便且准确。
附图说明
[0027]图1为本专利技术结构示意图；
[0028]图2为本专利技术俯视图；
[0029]图3为本专利技术方向调节机构示意图；
[0030]图4为本专利技术激光传感器位置示意图；
[0031]图5为本专利技术超声检测过程示意图。
[0032]图中：1、机架；2、控制模块；3、伸缩气缸一；4、弹簧减震机构；5、可控真空吸盘；6、激光测距装置；61、安装块；62、激光传感器；7、伸缩气缸二；8、方向调节机构；81、顶板；82、伸缩气缸三；83、底盘。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]请参阅图1
‑
5，本专利技术提供一种技术方案：一种用超声临界折射纵波检测风机叶片应力的装置，包括机架1，机架1上设有控制模块2，机架1的内侧设有十字移动机构，十字移动机构即可实现X方向和Y方向移动的机构，如采用丝杠和滑杠上套设滑块通过电机驱动丝杠转动以控制滑块沿Y向运动，并于滑块上设置一平台，平台上同样安装丝杠和另一滑块以实现X向运动，此为现有技术，此处仅为举例说明，十字移动机构上安装有两个激光测距装置6，机架1的两侧均安装有两个水平设置的伸缩气缸一3，伸缩气缸一3另一端的底部通过支杆连接有可控真空吸盘5，支杆上具有弹簧减震机构4；
[0035]如图4，激光测距装置6包括与十字移动机构连接的安装块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声临界折射纵波检测风机叶片应力的装置，包括机架，机架上设有控制模块，其特征在于：所述机架的内侧设有十字移动机构，十字移动机构上安装有两个激光测距装置，机架的两侧均安装有两个水平设置的伸缩气缸一，伸缩气缸一另一端的底部通过支杆连接有可控真空吸盘；所述激光测距装置包括与十字移动机构连接的安装块，安装块底面的四角均安装有激光传感器，安装块底面的中心固定有伸缩气缸二，伸缩气缸二的底端固定方向调节机构；所述方向调节机构包括与所述伸缩气缸二底端连接的顶板，顶板底面的四角固定有伸缩气缸三，四个伸缩气缸三的底端通过万向球结构连接有底盘，底盘的中心开设有安装孔，其中一个底盘的安装孔内安装有超声发射探头，另一底盘的安装孔内安装有超声接收探头。2.一种基于超声临界折射纵波检测风机叶片应力的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将机架放置在待测风机叶片上，使四个可控真空吸盘吸附于风机叶片表面，通过四个伸缩气缸一和四个可控真空吸盘的配合移动机架；S2:通过激光测距装置确定待检位置，得到激光传感器排列成正方形且相互之间距离为L，定义每个传感器到待检位置的距离为h
ij
，得到待测表面的形状矩阵根据待测表面的形状矩阵拟合出待测平面的形状矩阵即得到待测平面与X轴和Y轴的夹角θ
x
和θ
y
,其中:S3:根据步骤二得到的待测位置的状态信息，相应调节所述方向调节机构，同时伸缩气缸三向下伸长使超声发射探头以及超声接收探头与待检平面贴合；S4：超声发射探头发射信号，通过超声接收探头接收到的信号，控制模块控制十字移动机构移动使超声接收探头沿着超声发射探头的正方向移动，得到探头之间的距离S，在检测过程中，超声接收探头每次移动距离ΔS，则S＝nΔS其中S为双探头之间的距离，n为移动次数；若声时变化量Δt恒为定值，则双探头之间不存在应力集中区域；Δt<...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯庆镝，钱智敏，罗俊友，黄海鸿，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：