一种自适应盘环件曲面的超声C扫描检测设备制造技术

本发明专利技术公开了一种自适应盘环件曲面的超声C扫描检测设备，包括自适应曲面C扫描检测系统和扫描检测结构，所述扫描检测结构包括水槽、扫描装置框架和运动调节机构，自适应曲面C扫描检测系统通过对盘环件曲面进行预扫查，从而对盘环件曲面进行三维重构，根据重构结果，系统能够自动规划扫查路径，对盘环件曲面热障涂层粘接结构进行全自动检测。涂层粘接结构进行全自动检测。涂层粘接结构进行全自动检测。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应盘环件曲面的超声C扫描检测设备


[0001]本专利技术涉及超声检测
，尤其涉及一种自适应盘环件曲面的超声C扫描检测设备。

技术介绍

[0002]环盘件作为各类火箭或者导弹发动机中工作条件最为苛刻和重要的零部件之一，在国防及宇航工业具有广泛且重大的战略需求。
[0003]随着发动机性能的提高，发动机各部件的工作环境也更加恶劣，这对发动机各部件的可靠性要求也相应的提高了，特别是位于发动机尾喷口的盘环件，承受着高温高压的恶劣工况，为了保护盘环件免遭高温气流侵蚀从而导致结构失效，一般会在盘环件与高温气流接触的曲面上涂上热障涂层，从而保护盘环件。但盘环件上的涂层是靠粘接工艺粘接于盘环件金属面上的，在生产过程中，由于生产工艺的瑕疵，热障涂层极易与盘环件金属曲面产生脱粘，从而导致热障涂层失效，盘环件被烧蚀，威胁发动机的运行安全。现有的C扫描检测方法，需要人工手动测量盘环件的曲面信息，重构曲面函数，再根据所得曲面信息，人工规划扫查路径，确保每个采样点的所接收的能量幅值最大。这样下来，针对不同规格的盘环件，在检测时都需要人工重构曲面函数，工作量大，检测效率低。
[0004]因此开发一套能够自适应不同盘环件曲面，对盘环件热障涂层脱粘缺陷进行有效检测的设备就显得十分有必要了。本项专利技术所开发的检测设备，能够自适应不同曲面曲率的盘环件，自动规划扫查路径，提高了检测效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的技术问题，提供一种自适应盘环件曲面的超声C扫描检测设备。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种自适应盘环件曲面的超声C扫描检测设备，包括自适应曲面C扫描检测系统和扫描检测结构，所述扫描检测结构包括水槽、扫描装置框架和运动调节机构，所述水槽内设置定位卡盘，所述水槽外底部设置有减速机，所述减速机上设置有水槽转台，所述水槽转台通过八根紧固螺丝与所述定位卡盘刚性连接，所述运动调节机构包括通过紧固螺丝刚性连接在所述扫描装置框架上的X轴模组，所述X轴模组上滑动连接有X轴滑块，所述X轴滑块上通过定位销和紧固螺丝刚性连接有Y轴模组，所述Y轴模组上滑动连接有Y轴滑块，所述Y轴滑块通过定位销和紧固螺丝刚性连接有Z轴模组，所述Z轴模组上滑动连接有Z轴滑块，所述Z轴滑块通过紧固螺丝和定位销刚性连接有探头夹具，所述探头夹具的上端设置有双摆角调整机构，所述双摆角调整机构包括摆动转台，摆动转台上设置有转动轴以及与所述转动轴啮合的主动带轮，所述探头夹具的下端通过从动带轮设置有超声探头。
[0007]优选的，所述运动调节机构配置X、Y、Z、U、A、B共6个运动坐标轴，包括：所述X轴滑块带动所述Y轴模组在所述水槽上的纵向平移即X方向运动；所述Y轴滑块带动所述Z轴模组
横向平移即Y方向运动；所述Z轴滑块带动所述探头夹具上下移动即Z方向运动；所述探头夹具带动所述超声探头和摆动转台绕垂直轴旋转即A方向运动；所述探头夹具带动所述超声探头绕水平轴旋转即B方向运动，所述水槽转台带动所述定位卡盘旋转即U方向运动；自动扫描时，所述运动调节机构可实现X、Y、Z、U摆角A及转台B的多轴联动。
[0008]优选的，所述扫描装置框架上通过紧固螺丝刚性连接有电气安装柜。
[0009]优选的，所述自适应曲面C扫描检测系统包括工控机、脉冲发生器和伺服电机，所述工控机上插有信号采集卡和运动控制卡，所述自适应曲面C扫描检测系统采用曲界面数字重建方法，通过控制工控机控制所述超声探头沿盘环件曲界面切线移动，所述信号采集卡按照指定步长采集超声信号并解算采样点，在信号丢失时，根据已知点计算所述超声探头偏移角，所述超声探头完成偏转后，如果所述超声探头信号恢复，则继续沿界面切线移动，直至信号完全丢失，并重复上述步骤；如信号在所述超声探头偏转后仍未恢复，则仿形采样结束，最后通过所有已知点计算预测曲面走向。
[0010]优选的，所述自适应曲面C扫描检测系统的扫面检测步骤如下：
[0011]步骤1：打开所述自适应曲面C扫描检测系统，将待检测的盘环件置于所述水槽转台上的所述定位卡盘上，在所述水槽中注满水作为耦合剂；
[0012]步骤2：在所述工控机操作界面上选择二维仿形，将所述超声探头移动到盘环件曲面顶部，微调所述超声探头与曲面顶部的距离，并使所述超声探头垂直于采样点，令回波幅值最大，以此为仿形扫查起点，开始仿形；
[0013]步骤3：仿形结束后，设置扫查速度，仿形步长扫查参数，所述自适应曲面C扫描检测系统根据仿形数据以及扫查参数设置，自动生成扫查路径；
[0014]步骤4：点击开始检测，所述超声探头将自行移动到仿形扫查起点，以此为扫查起点，所述超声探头每完成曲面一周的采样将沿曲面移向下一个采样位置，直至扫查完整个盘环件曲面，所述工控机将自动保存盘环件扫查数据，以供数据处理与查看。
[0015]优选的，所述步骤4中的采样位置间距可自行设置。
[0016]本专利技术有益效果：
[0017]1.本专利技术能够通过对未知型号参数的盘环件进行三维仿形重构曲面函数，再根据重构结果，自动设置扫查路径，对盘环件曲面热障涂层粘接结构进行全自动检测，提高了对盘环件曲面热障涂层脱粘缺陷的检测效率，降低了检测成本。
[0018]2.本专利技术能够适应不同型号的盘环件，并能够对其进行快速的三维仿形重构，从而可以检测不同型号的盘环件，极大地提高了检测效率，降低了人工成本，满足了相关工业部门提出的要求，通用性更强。
附图说明
[0019]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0020]图1是本专利技术整体结构示意图；
[0021]图2是本专利技术X轴模组的结构示意图：
[0022]图3是本专利技术Y轴模组及电机的结构示意图；
[0023]图4是本专利技术Z轴模组及电机的结构示意图；
[0024]图5是本专利技术自动扫描时，所述运动调节机构X、Y、Z方向运动示意图；
[0025]图6是本专利技术自动扫描时，所述运动调节机构U方向运动示意图；
[0026]图7是本专利技术自动扫描时，所述运动调节机构A、B方向运动示意图；
[0027]图8是本专利技术水槽转台、定位卡盘和水槽连接示意图；
[0028]图9是本专利技术仿形流程图；
[0029]图10是本专利技术自动检测流程图
[0030]图11是本专利技术中实施例1盘环件曲面的幅值成像图
[0031]图12是本专利技术整体系统图。
[0032]附图标注：
[0033]1‑
扫描装置框架、2
‑
减速机、3
‑
水槽、4
‑
X轴模组、5
‑
探头夹具、6
‑
Z轴模组、7
‑
Y轴模组、8
‑
电气安装柜、9
‑
X轴滑块、10
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应盘环件曲面的超声C扫描检测设备，其特征在于：包括自适应曲面C扫描检测系统和扫描检测结构，所述扫描检测结构包括水槽(3)、扫描装置框架(1)和运动调节机构，所述水槽(3)内设置定位卡盘(15)，所述水槽(3)外底部设置有减速机(2)，所述减速机(2)上设置有水槽转台，所述水槽转台通过八根紧固螺丝与所述定位卡盘(15)刚性连接，所述运动调节机构包括通过紧固螺丝刚性连接在所述扫描装置框架(1)上的X轴模组(4)，所述X轴模组(4)上滑动连接有X轴滑块(9)，所述X轴滑块(9)上通过定位销和紧固螺丝刚性连接有Y轴模组(7)，所述Y轴模组(7)上滑动连接有Y轴滑块(12)，所述Y轴滑块(12)通过定位销和紧固螺丝刚性连接有Z轴模组(6)，所述Z轴模组(6)上滑动连接有Z轴滑块(14)，所述Z轴滑块(14)通过紧固螺丝和定位销刚性连接有探头夹具(5)，所述探头夹具(5)的上端设置有双摆角调整机构，所述双摆角调整机构包括摆动转台(16)，摆动转台(16)上设置有转动轴(11)以及与所述转动轴(11)啮合的主动带轮，所述探头夹具(5)的下端通过从动带轮设置有超声探头(18)。2.根据权利要求1所述的一种自适应盘环件曲面的超声C扫描检测设备，其特征在于：所述运动调节机构配置X、Y、Z、U、A、B共6个运动坐标轴，包括：所述X轴滑块(9)带动所述Y轴模组(7)在所述水槽(3)上的纵向平移即X方向运动；所述Y轴滑块(12)带动所述Z轴模组(6)横向平移即Y方向运动；所述Z轴滑块(14)带动所述探头夹具(5)上下移动即Z方向运动；所述探头夹具(5)带动所述超声探头(18)和摆动转台(16)绕垂直轴旋转即A方向运动；所述探头夹具(5)带动所述超声探头(18)绕水平轴旋转即B方向运动，所述水槽转台带动所述定位卡盘(15)旋转即U方向运动；自动扫描时，所述运动调节机构可实现X、Y、Z、U摆角A及转台B的多轴联动。3.根据权利要求1所述的一种自适应盘环件曲面的超声C扫描检测设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勋丰，苗文崧，黄靖强，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：