用于复合装甲板胶结质量的自动敲击检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于复合装甲板胶结质量的自动敲击检测系统，包括敲击头扫查运动单元、敲击控制检测单元；所述敲击头扫查运动单元采用三轴机械运动臂；所述敲击控制检测单元包括工控机、敲击驱动电路，传感器、信号处理电路和数据采集卡；所述敲击驱动电路的输入端连接数据采集卡的输出端，输出端连接电磁铁，所述电磁铁设置在敲击头上，所述敲击头的另一端固定设置传感器，所述传感器连接信号处理电路，所述信号处理电路连接数据采集的输入端，所述数据采集卡连接工控机。采用以太网控制的三轴机械运动臂带动敲击头实现自动扫描，不依赖昂贵的运动控制器，结构简单，操作简便，提高了工作效率。提高了工作效率。提高了工作效率。

【技术实现步骤摘要】
用于复合装甲板胶结质量的自动敲击检测系统


[0001]本技术涉及装甲板检测
，尤其涉及一种用于复合装甲板胶结质量的自动敲击检测系统。

技术介绍

[0002]敲击检测法是一种有效的无损检测手段，可以检测复合材料蒙皮脱粘、裂纹等缺陷，具有成本低，操作简单使用方便的特点。敲击检测采用电磁锤实现，电磁锤头部带有压电传感器。如图1所示是对具有蒙皮的复合材料内部脱粘状态进行检测的原理，当敲击头接触到材料表面时，传感器输出波形开始上升。直到复合材料板达到最大压缩时,弹簧常数即蒙皮之间的距离达到最小(相比正常区域小的多)。由于内部结构受到的负载力,材料的表面的蒙皮开始脱离内核的束缚向上凸起，在这个过程,直到敲击头表面；从以上动态描述可以得出材料弹簧常数的大小主要是内部结构所受的挤压程度。因此,通过给予敲击头一定的速度对表面进行冲击，根据表面的各个位置的得出弹簧系数的不同，相应的这些弹簧系数在传感器被转换成宽度不同的脉冲,因此脱粘的结构能被探测到。换句话说,蒙皮已经脱粘但是仍然和内部贴在一起,这种缺陷是超声无法检测到的，而敲击法可以检测。
[0003]传感器输出的信号经过运放隔离放大,然后通过比较器转换成脉冲,敲击正常材料的采集的脉冲周期为T0,有缺陷的材料的脉冲周期为T,T
‑
T0/T0表示材料缺陷的程度，从图中可以看出缺陷区域的脉冲宽度明显大于正常的区域。
[0004]目前现有技术方案多为手持式敲击检测，检测效率低，无法实现自动化，已有的自动敲击检测系统采用国外运动控制器和采集卡，系统复杂度及成本均较高，而且国内尚无针对复合装甲板的自动敲击检测系统方案。

技术实现思路

[0005]因此，本技术的目的在于提供一种用于复合装甲板胶结质量的自动敲击检测系统，采用以太网控制的步进电机驱动器实现自动扫描，不依赖昂贵的运动控制器。采用多个传感器，构成多通道敲击检测系统，大大提高了检测效率。
[0006]为了实现上述目的，本技术的一种用于复合装甲板胶结质量的自动敲击检测系统，包括敲击头扫查运动单元、敲击控制检测单元；
[0007]所述敲击头扫查运动单元采用三轴机械运动臂；所述敲击控制检测单元包括工控机、敲击驱动电路，传感器、信号处理电路和数据采集卡；
[0008]所述敲击驱动电路的输入端连接数据采集卡的输出端，输出端连接电磁铁，所述电磁铁设置在敲击头上，所述敲击头的另一端固定设置传感器，所述传感器连接信号处理电路，所述信号处理电路连接数据采集的输入端，所述数据采集卡连接工控机。
[0009]每一个所述敲击头、电磁铁和传感器为一组，多组敲击头、电磁铁和传感器并排设置。
[0010]所述敲击驱动电路采用两个三极管，两个所述三极管的基极连接数据采集卡的输
出端；集电极连接电磁铁；
[0011]所述数据采集卡通过以太网口连接工控机。
[0012]所述传感器采用压电陶瓷传感器。
[0013]所述信号处理电路采用型号为OPA的信号放大器。
[0014]所述三轴机械运动臂包括四个驱动电机以及安装四个驱动电机的X轴扫描轴、Y轴步进轴和Z轴驱动轴；所述X轴扫描轴上安装第一驱动电机、第二驱动电机，所述第一、二驱动电机之间设有同步连杆；所述Y轴步进轴和Z轴驱动轴上分别安装第三驱动电机和第四驱动电机。
[0015]所述X轴扫描轴的第一驱动电机和第二驱动电机上方，安装基板，所述基板上固定安装Y轴步进轴。
[0016]所述Y轴步进轴的第三驱动电机上方安装运动台板，所述运动台板上安装Z轴驱动轴，所述Z轴驱动轴，用于调节敲击的升降；所述Z轴驱动轴上安装电磁铁和敲击头的固定臂。
[0017]本申请公开的复合装甲板胶结质量的自动敲击检测系统，采用以太网控制的三轴机械运动臂带动敲击头实现自动扫描，不依赖昂贵的运动控制器。采用多个传感器，构成多通道敲击检测系统，大大提高了检测效率。
附图说明
[0018]图1为本技术
技术介绍
中提供的内部脱粘动态行为原理图。
[0019]图2为本技术提供的复合装甲板胶结质量的自动敲击检测系统的结构示意图。
[0020]图3为本技术提供的敲击头结构示意图。
[0021]图4为本技术提供的敲击驱动电路示意图。
[0022]图5为本技术提供的OPA的信号放大器电路图。
[0023]图6为本技术提供的敲击头扫查运动单元的结构示意图。
[0024]图7为本技术提供的敲击头扫查运动单元另一运动状态的结构示意图。
[0025]图中：
[0026]1、X向直线单元支撑座；2、Y向直线单元支撑座3、X直线单元台板4、Y向直线单元支撑板
[0027]5、Y向拖链支撑板6、Z向直线单元安装板7、Z向拖链安装弯角8、Z向拖链连接弯角
[0028]9、弹簧调节外六方螺钉10、弹簧调节座11、Z向直线单元台板12、敲击头安装板
[0029]13、电磁铁安装板14、敲击头定位弯板15、X向拖链连接板16、电气箱
具体实施方式
[0030]以下通过附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。
[0031]如图2所示，本技术一方面实施例提供的一种用于复合装甲板胶结质量的自动敲击检测系统，包括敲击头扫查运动单元、敲击控制检测单元；
[0032]敲击头扫查运动单元采用三轴机械运动臂；所述敲击控制检测单元包括工控机、
敲击驱动电路，传感器、信号处理电路和数据采集卡；
[0033]所述敲击驱动电路的输入端连接数据采集卡的输出端，输出端连接电磁铁，所述电磁铁设置在敲击头上，所述敲击头的另一端固定设置传感器，所述传感器连接信号处理电路，所述信号处理电路连接数据采集的输入端，所述数据采集卡连接工控机。
[0034]在本实施例中三轴机械运动臂，对被测工件进行扫描，同时控制敲击锤进行敲击，采集到信号后读取三轴机械运动臂当前坐标，最后合成图像。其中X轴为扫描轴，Y轴为步进轴，为了使设备具有较快的扫描速度，X轴采用两路步进电机同步驱动。步进距离可通过设置工控机进行设定。在扫描过程中，数据采集卡每次收到有效信号，同时读取X，Y轴坐标，将测量得到的敲击后传感器采集的信号持续时间存入由X，Y坐标对应的二维数组元素中，用于显示成像。
[0035]如图3所示，每一个所述敲击头、电磁铁和传感器为一组，多组敲击头、电磁铁和传感器并排设置。
[0036]如图4所示，所述敲击驱动电路采用两个三极管，两个所述三极管的基极连接数据采集卡的输出端；集电极连接电磁铁；工控机下发敲击指令时，通过数据采集卡向敲击驱动电路输出电平信号，敲击驱动电路的三极管根据基极电压，对信号进行放大，三极管工作在放大区，集电极电压升高，触发电磁铁得电，电磁铁得电斥离，带动敲击头向被测工件敲击，设置在敲击头上的传感器同步采集敲击信号，利用信号处理电路进行放大，并将放大后的信号利用数据采集卡发送至工控机，工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于复合装甲板胶结质量的自动敲击检测系统，其特征在于，包括敲击头扫查运动单元、敲击控制检测单元；所述敲击头扫查运动单元采用三轴机械运动臂；所述敲击控制检测单元包括工控机、敲击驱动电路，传感器、信号处理电路和数据采集卡；所述敲击驱动电路的输入端连接数据采集卡的输出端，输出端连接电磁铁，所述电磁铁设置在敲击头上，所述敲击头的另一端固定设置传感器，所述传感器连接信号处理电路，所述信号处理电路连接数据采集的输入端，所述数据采集卡连接工控机。2.根据权利要求1所述的用于复合装甲板胶结质量的自动敲击检测系统，其特征在于，每一个所述敲击头、电磁铁和传感器为一组，多组敲击头、电磁铁和传感器并排设置。3.根据权利要求1所述的用于复合装甲板胶结质量的自动敲击检测系统，其特征在于，所述敲击驱动电路采用两个三极管，两个所述三极管的基极连接数据采集卡的输出端；集电极连接电磁铁。4.根据权利要求1所述的用于复合装甲板胶结质量的自动敲击检测系统，其特征在于，所述数据采集卡通过以太网口连接工控机。5.根据权利要求1所述的用于复合装甲板胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤振鹤，孙良文，段剑，孙岩，高铁成，杨凯，蒋志强，赵付宝，凡丽梅，董方旭，王从科，郑素萍，
申请(专利权)人：山东非金属材料研究所，
类型：新型
国别省市：