一种多自由度大型超声扫查自动化装置，主要由零件表面扫查轨迹生成部分、运动执行部分、成像及处理软件部分组成；运动执行部分由机械手系统、Y、X轴运动系统和框架本体组成；机械手系统由超声探头、超声探头夹持机构、工业机械手、机械手安装座组成；Y轴运动系统由纵梁和纵梁运动伺服系统组成；X轴运动系统由前横梁及前横梁运动伺服系统和后横梁及后横梁运动伺服系统组成；框架系统由左辅助纵梁、右辅助纵梁、立柱、高度调整装置、底座组成。本发明专利技术的多自由度大型超声扫查自动化装置能用于复杂表面形状的工件进行超声自动扫查探伤，具有应用范围广，自动化程度高，布局美观等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无损检测自动化领域，所专利技术的超声检测自动化装置具有运动范围大，自由度多，能对复杂形状的工件表面进行超声自动化检测和超声探头的自动化检验。
技术介绍
超声检测是利用超声换能器(检测探头)发出的超声波作用在被检测工件上，通过测量反射波来确定缺陷的大小、位置，是目前应用最广泛的无损检测形式，具有操作简单，成本低，对环境和操作者无害的优点。超声检测工作时首先要对超声探头的灵敏度、性能等指标在实验室进行预先的筛选、校正、检验，然后在被检测工件上进行超声检测，若发现反射波异常表明有缺陷，需要通过在实验室在预先埋置缺陷的试块上对比确定缺陷的位置，需要操作者大量手动操作，且手动操作时移动速度靠操作者的经验和感觉进行，无法精确控制，故无法精确计量。用超声探头进行工件表面扫查时需要超声探头的中心线和被检测面的法线重合，且需要一定的压紧力，对于复杂曲面需要多个自由度才能完成超声扫查，故目前使用的超声检测自动化装置普遍存在自动化程度低，只能对简单形状的工件如圆柱或平面进行检测，专利号为201210273739.0专利技术的超声扫查自动化装置只能对管材和平板工件进行检测，通用性差，专利号为01131937.2专利技术的超声扫查自动化装置只能对大口径环焊缝进行自动扫查。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供一种具有运动精度高，可重复性强，应用范围大，可用于大型复杂曲面，自动化程度高，能大大减轻操作者劳动强度的超声检测自动化装置。本专利技术的技术解决 方案为:一种多自由度大型超声扫查自动化装置，主要由零件表面扫查轨迹生成部分、运动执行部分、成像及处理软件部分组成，运动执行部分主要由机械手系统、Y轴运动系统、X轴运动系统和框架本体组成，机械手系统包括:超声探头、超声探头夹持机构、工业机械手、机械手安装座，轴运动系统包括:纵梁和纵梁运动伺服系统；X轴运动系统包括:前横梁和前横梁运动伺服系统、后横梁和后横梁运动伺服系统；框架系统由左辅助纵梁、右辅助纵梁、前右立柱、前左立柱、后左立柱、后右立柱、高度调整装置、底座等组成，超声探头通过超声探头夹持机构安装在工业机械手的端部，工业机械手通过螺钉安装在机械手安装座上，机械手安装座通过螺钉安装在纵梁运动伺服系统上，纵梁前端通过螺钉安装前横梁运动伺服系统上，纵梁后端通过螺钉安装在后横梁运动伺服系统上，左辅助纵梁、右辅助纵梁通过两端螺钉连接到前横梁和后横梁之间，前右立柱、前左立柱通过螺钉安装在前横梁两端，后左立柱、后右立柱通过螺钉安装在后横梁两端，每个立柱下面都安装有高度调整装置，高度调整装置通过地脚螺栓安装在底座上，底座放置在地面；所述的纵梁，前横梁、后横梁为焊接的箱型结构梁；所述的前横梁运动伺服系统和后横梁运动伺服系统同步运行，和纵梁运动伺服系统联动；所述的探头夹持机构为被动空气预紧式；所述的工业机械手为六自由度工业机械手；所述的纵梁，两端安装滑块，处于前横梁、后横梁之间；所述的如右立柱、如左立柱、后左立柱、后右立柱的闻度通过闻度调整装置进行调节，高度调整装置为楔形调节，调节后由螺钉紧固；所述的左辅助纵梁、右辅助纵梁装在前横梁和后横梁之间；所述的超声扫查装置安装在一整体的底座上，底座为钢筋混土材料。上述方案的原理是:当对曲面(平面可以认为是曲面的特殊情况)进行超声扫查时，首先获取待扫查零件的表面形状和尺寸，由计算机自动生成扫查的运动轨迹，若运动范围或姿态范围在工业机械手的范围内，则仅靠机械手来完成，若运动范围或姿态范围超出机械手的活动空间，则运动求解部分经过计算，得出X轴或Y轴移动的速度和位移，控制系统给驱动电机发出指令，其中X轴有前横梁和后横梁两套运动伺服系统，这两套伺服系统同步运行，共同完成X轴伺服运动，X轴和Y轴伺服运动联动，完成平面内特定的曲线动作，实现工业机械手整体的曲线运动，结合机械手本身的六自由度运动，可以实现机械手末端超声探头的8个自由度运动，能实现在一定空间内超声探头任意位置和姿态的运动，完成任意形状工件表面的自动扫查，单套伺服系统的运动过程是这样的:控制系统发出的控制指令，驱动电机旋转运动，经减速箱减速后由联轴器带动丝杠旋转，丝杠由前、后轴承座支撑轴向定位，丝杠和螺母一起组成丝杠-螺母运动副，螺母固定在需要移动的移动件上，限制了螺母本身的旋转运动，这样，当丝杠旋转时螺母带动移动件移动，实现预定的运动，导轨起对移动件支撑的作用，使移动件沿导轨移动，实现高的运动精度；所采用的丝杠-螺母为滚珠丝杠螺母，所采用的导轨为滚珠线性导轨，避免系统低速运动时出现爬行现象，保证运动精度；所采用的纵梁和横梁具有封闭的箱型结构，保证有高的强度和刚度，两端左、右辅助纵梁也是为增加框架系统的刚度，提高框架系统的模态，避免共振现象，保证运动精度；前左立柱、前右立柱、后左立柱、后右立柱也采用中空的封闭焊接结构，其内部可以走线缆，确保外观整洁，且提高立柱的刚度，由于制造及安装误差，它们高度不可能完全相同，通过其下部的高度调整装置进行高度调节，具体的调节过程是这样的:松开高度调整装置和立柱的连接螺栓，通过旋转楔形块的调整螺栓，推动楔形块前进，由于楔形块在移动方向有斜度，当楔形块平移时就调整了立柱的高度，调整到位后固定连接螺栓，并用水泥封死。本专利技术与现有扫查系统的优点是:高度的自动化，所有的工作都是由计算机软件来完成，无需操作者来干预；高运动精度和检测位置精度，相对于手工检测其定位精度更高；运动轨迹的多样性，·在空间要达到任意一点的任意位置和姿态需要6个自由度，而机械手本身具有6自由度，再加上X、Y移动导轨，系统总的自由度达到8个，具有2个冗余自由度，这样在扫查时可以具有多姿态，为复杂曲面扫查提供避障、路径规划提供多种选择；易于实现系统自动化。附图说明图1为本专利技术技术解决方案的多自由度大型超声扫查自动化装置的运动执行部分示意图；图2为本专利技术技术解决方案的多自由度大型超声扫查自动化装置的运动伺服系统示意图；图2a为本专利技术技术解决方案的多自由度大型超声扫查自动化装置的运动伺服系统主视图2b为本专利技术技术解决方案的多自由度大型超声扫查自动化装置的运动伺服系统俯视图；图3为本专利技术技术解决方案的多自由度大型超声扫查自动化装置的横梁示意图；图4为本专利技术技术解决方案的多自由度大型超声扫查自动化装置的纵梁示意图；图5为本专利技术技术解决方案的多自由度大型超声扫查自动化装置的纵梁示意图；图5a为本专利技术技术解决方案的多自由度大型超声扫查自动化装置的纵梁示意图右视图；图5b为本专利技术技术解决方案的多自由度大型超声扫查自动化装置的纵梁示意图主视图；图6为本专利技术技术解决方案的多自由度大型超声扫查自动化装置的横梁座示意图；图7为本专利技术技术解决方案的多自由度大型超声扫查自动化装置的机械手安装座不意图；图8为本专利技术技术解决方案的多自由度大型超声扫查自动化装置的立柱示意图；图9为本专利技术技术解决方案的多自由度大型超声扫查自动化装置的高度调整装置不意图；图10为本专利技术技术解决方案的多自由度大型超声扫查自动化装置的探头夹持机构示意图； 具体实施例方式图1所示，本专利技术中零件表面形状获取部分获得待扫查工件的表面信息，根据表面信息和探头的大小自动生成扫查轨迹，由扫查轨迹求得为实现此轨迹各个自由度的运动，把运动信息传递到运动执行部分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多自由度大型超声扫查自动化装置，主要由零件表面扫查轨迹生成部分、运动执行部分、成像及处理软件部分组成；其特征在于：运动执行部分由机械手系统、Y轴运动系统、X轴运动系统和框架本体组成；机械手系统包括：超声探头(1)、超声探头夹持机构(2)、工业机械手(3)、机械手安装座(4)；Y轴运动系统包括：纵梁(5)和纵梁运动伺服系统(50)；X轴运动系统包括前横梁(6)及前横梁运动伺服系统(60)、后横梁(6a)及后横梁运动伺服系统(6a0)；框架系统由左辅助纵梁(7)、右辅助纵梁(7a)、前右立柱(8)、前左立柱(8a)、后左立柱(8b)、后右立柱(8c)、高度调整装置(9)、底座(10)组成，超声探头(1)通过超声探头夹持机构(2)安装在工业机械手(3)的端部，工业机械手(3)的底座通过螺钉安装在机械手安装座(4)上，机械手安装座(4)通过螺钉安装在纵梁运动伺服系统(50)上，纵梁运动伺服系统(50)安装在纵梁(5)的下平面，纵梁(5)前端通过螺钉安装前横梁运动伺服系统(60)上，纵梁(5)后端通过螺钉安装在后横梁运动伺服系统(6a0)上，左辅助纵梁(7)、右辅助纵梁(7a)通过两端螺钉连接到前横梁(6)和后横梁(6a)之间，前右立柱(8)、前左立柱(8a)通过螺钉安装在前横梁(6)两端，后左立柱(8b)、后右立柱(8c)通过螺钉安装在后横梁(6a)两端，每个立柱下面都安装有高度调整装置(9)，高度调整装置(9)通过地脚螺栓安装在底座(10)上，底座(10)放置在地面，前横梁运动伺服系统(60)和后横梁运动伺服系统(6a0)具有相同的结构。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：白国长，赵江铭，刘德平，任天平，侯伯杰，陈晓辉，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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