专利名称：变直径不可拆卸主轴原位超声成像检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超声成像检测装置，尤其涉及一种用于检测变直径不可拆卸主轴的原位超声手动扫查成像检测装置。
背景技术：
轴为机械设施的核心部件，承载了设施的绝大部分重量，其质量和工作状况的好坏直接影响着整个设备的运转乃至公民的人身安全，由于长时间的工作产生疲劳性缺陷和磨损锈蚀的情况不可避免，因此对其质量进行有效、准确的检验和评定至关重要。目前最有效的检测方法是先拆后检，即先把轴从机械设施上拆卸下来，然后再用常规的轴类检测的方法对其进行检测。然而对于大型的机械设施而言拆卸和重新安装都相当困难，需要消耗大量的人力、物力、财力、和时间。如果采用现在有人研究的小角度纵波端面入射的方法，在变直径区域附近就会产生很大的检测盲区，只有当缺陷扩展到一定程度才能有效的检出。现有的成像设备普遍采用机械扫查的方式，通过编码器来确定探头的位置，但是检测机械设施轴类工件时，机械扫查设备不易安装。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有检测方法的不足，提供一种机械设施不可拆卸主轴的超声成像检测装置，在不拆卸轴的条件下，利用超声探头轴的变截面处的关键受力部位进行检测并实现缺陷的可视化。本实用新型所述超声成像检测装置，包括超声发射接收仪、超声探头、超声信号采集卡、CCD工业摄像机及计算机；超声发射接收仪的发射接收端R/F与超声探头的激励端 STI相连；超声发射接收仪的射频信号输出端RF与超声采集卡的采集通道CHl相连，超声发射接收仪的同步信号端SYNC与超声信号采集卡的触发端TRIG相连；超声信号采集卡的数据端USB与计算机的第一 USB接口相连，其作用是把采集到的信号输入计算机存储；CCD 工业摄像机的数据端USB与计算机的第二 USB接口相连，其作用是把拍摄到的视频图像输入计算机；超声探头的发光二极管的电源端口 DC与计算机的第三USB接口 USB3端相连，为发光电路提供电源。本实用新型所述超声探头由纵波探头或斜探头及发光电路构成，发光电路由第一电阻、第二电阻、第一发光二极管、第二发光二极管构成；第一电阻与第一发光二极管串联支路与第二电阻与第二发光二极管串联支路相并联，第一发光二极管与第二发光二极管安装在探头的顶端，第一发光二极管和第二放光二极管的中点位于探头入射点所在的中轴线上。本实用新型所述的超声探头为折射角为6° 25°的纵波探头或折射角为 40° 70°的斜探头。本实用新型免去了轴的拆卸工作，提高了缺陷的检测率，缩小了检测盲区；使用 CCD定位方式，用手动扫查代替机械扫查，具有如下优点和效果[0009]1.从轴类工件的端面入射超声波，轴无需从设备上拆卸下来，能实现现场在役检测，省时省力。2.采用纵波小角度入射和横波斜入射相结合的方法，提高了缺陷的检测率，同时减小了检测的盲区。3.利用CXD摄像机识别两个不同颜色的发光二极管来确定探头的入射点和入射方向，实现方式简单实用。4.用手动扫查来代替机械扫查，灵活、方便、适应能力强，同时避免了机械控制产生的电磁噪声，信噪比高。5、能实时成像，且能对存储的数据进行后处理显示，一劳永逸。6、在不拆卸的条件下，利用超声探头对轴的关键受力部位进行检测并实现缺陷的可视化。

图1为本实用新型装置构成示意图。其中1 一超声发射接收仪5077冊、2—超声探头PR0BE、3—超声信号采集卡 USB9822、4一CCD 工业摄像机 HV1303UC、5—计算机 PC。图2为本实用新型超声探头结构示意图。其中LED1—绿色发光二极管、LED2—红色发光二极管、8—信号线接口、9一探头的入射点。图3为本实用新型超声探头发光电路的电路图。图4为本实用新型被检轴的纵截面图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。如图1所示，本实用新型装置由超声发射接收仪1(5077冊)、超声探头2(PR0BE)、 超声信号采集卡3 (USB9822)、CCD工业摄像机4 (HV1303UC)、计算机5 (PC)构成。超声发射接收仪1的发射接收端R/F与超声探头2的激励端STI相连，其作用是激励探头产生超声波并接受来自工件的反射信号；超声发射接收仪1的射频信号输出端RF 与超声采集卡3的采集通道CHl相连，其作用是把模拟信号转换为数字信号；超声发射接收仪1的同步信号端SYNC与超声信号采集卡3的触发端TRIG相连，其作用是触发采集卡采集数据。超声信号采集卡3的数据端USB与计算机5的第一 USB接口 USBl相连，其作用是把采集到的信号输入计算机5存储；CXD工业摄像机4的数据端USB与计算机5的第二 USB 接口 USB2相连，其作用是把拍摄到的视频图像输入计算机；超声探头2的发光二极管的电源端口 DC与计算机5的USB3端相连，为发光二极管提供电源，使发光二极管发光。超声探头2由纵波探头或斜探头及发光电路构成，发光电路的电路图如图3所示，由第一电阻R1、 第二电阻R2、第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2构成。电阻Rl与第一发光二极管 LEDl串联支路与电阻R2与第二发光二极管LED2串联支路相并联，第一发光二极管LEDl 与第二发光二极管LED2分别选用绿色和红色。本实用新型的工作过程为按照图2改装小角度纵波探头和斜探头，在探头的顶端安装绿色第一发光二极管LEDl和红色第二发光二极管LED2，使第一发光二极管LEDl和第二发光二极管LED2的中点位于探头入射点9所在的中轴线上。按图1连接好检测装置并调节CCD摄像机4使摄像机的焦点落在固定两个二极管的探头2顶面。如图4所示，当变截面区域的长径比L/D < 1. 2时，采用斜探头检测轴的该区域， 其中L为待测轴端面与变截面之间的距离，D为变截面直径，调节CCD工业摄像机4使焦点落在固定两个二极管的探头2顶面，手动扫查轴端面进行检测，此时CCD摄像机4实时地记录下探头2的位置信息和入射方向信息，同时超声采集卡3采集接收到的超声信号，这些信息都实时地存入计算机5，计算机5根据超声信号、探头的位置信息、探头的入射方向信息、 探头的折射角以及工件(待测轴)的结构尺寸和声速实时地画图显示，如果有缺陷，计算机会在出现缺陷的地方标示出，如标注为红色。当还存在长径比L/D > 1. 2的变截面的区域时，保存数据后更换为本实用新型的纵波探头检测该区域，调节CCD工业摄像机4使焦点落在探头2的两个发光二极管所在平面，手动扫查检测，此时CCD摄像机4实时地记录下探头 2的位置信息和入射方向信息，同时超声采集卡3采集接收到的超声信号，这些信息都实时地存入计算机5，计算机5根据超声信号、探头的位置信息、探头的入射方向信息、探头的折射角以及工件的结构尺寸和声速实时地画图显示，如果有缺陷，计算机会在出现缺陷的地方标示出红色。检测完毕后保存数据，之后可对数据进行后处理显示。实施例1按图1连接好检测系统。如图4所示，变截面区域10的长径比L/D> 1.2，利用本实用新型纵波探头检测该区域，调节CCD工业摄像机4使焦点落在固定两个二极管的探头2顶面，手动扫查轴的端面，计算机通过数据处理实时地画图显示，发现在区域10出现了红色带，说明此区域有缺陷存在，保存数据备用。继续检测变截面区域11，如变截面区域11 的长径比L/D ^ 1. 2，则更换为本实用新型斜探头，调节CXD工业摄像机4使焦点落在固定两个二极管的探头2顶面，手动扫查轴的端面，计算机通过数据处理实时地画图显示，发现在区域11出现了红色带，说明此区域有缺陷存在。实施例2按图1连接好检测系统。如图4所示，变截面区域10的长径比L/D ^ 1. 2，同时变截面区域11的长径比L/D ( 1. 2，所以只采用斜探头检测这两个区域。调节CXD工业摄像机4使焦点落在固定两个二极管的探头2顶面，手动扫查轴的端面，计算机通过数据处理实时地画图显示，发现在区域10和区域11都出现了红色带，说明两个区域有缺陷存在。实施例3按图1连接好检测系统。如图4所示，变截面区域10的长径比L/D > 1. 2，同时变截面区域11的长径比L/D > 1. 2，所以只采用本实用新型纵波探头检测这两个区域。调节 CCD工业摄像机4使焦点落在固定两个二极管的探头2顶面，手动扫查轴的端面，计算机通过数据处理实时地画图显示，发现在区域10和区域11都出现了红色带，说明两个区域有缺陷存在。
权利要求1.一种变直径不可拆卸主轴原位超声成像检测装置，其特征在于包括超声发射接收仪、超声探头、超声信号采集卡、CCD工业摄像机及计算机；超声发射接收仪的发射接收端R/F与超声探头的激励端STI相连；超声发射接收仪的射频信号输出端RF与超声采集卡的采集通道CHl相连，超声发射接收仪的同步信号端SYNC 与超声信号采集卡的触发端TRIG相连；超声信号采集卡的数据端USB与计算机的第一 USB接口相连，其作用是把采集到的信号输入计算机存储；CCD工业摄像机的数据端USB与计算机的第二 USB接口相连，其作用是把拍摄到的视频图像输入计算机；超声探头的发光二极管的电源端口 DC与计算机的第三USB接口 USB3端相连，为发光电路提供电源。
2.根据权利要求1所述的成像检测装置，其特征在于超声探头由纵波探头或斜探头及发光电路构成，发光电路由第一电阻、第二电阻、第一发光二极管、第二发光二极管构成； 第一电阻与第一发光二极管串联支路与第二电阻与第二发光二极管串联支路相并联，第一发光二极管与第二发光二极管安装在探头的顶端，第一发光二极管和第二放光二极管的中点位于探头入射点所在的中轴线上。
3.根据权利要求1或2所述的成像检测装置，其特征在于所述的超声探头为折射角为6° 25°的纵波探头或折射角为40° 70°的斜探头。
专利摘要本实用新型涉及变直径不可拆卸主轴原位超声成像检测装置包括超声发射接收仪、超声探头、超声信号采集卡、CCD工业摄像机及计算机；超声发射接收仪的发射接收端R/F与超声探头的激励端STI相连；超声发射接收仪的射频信号输出端RF与超声采集卡的采集通道CH1相连，超声发射接收仪的同步信号端SYNC与超声信号采集卡的触发端TRIG相连；超声信号采集卡的数据端USB与计算机的第一USB接口相连，CCD工业摄像机的数据端USB与计算机的第二USB接口相连，超声探头的发光二极管的电源端口DC与计算机的第三USB接口USB3端相连。本实用新型免去了轴的拆卸工作，提高了缺陷的检测率，缩小了检测盲区,结构简单，操作方便，适应场地能力强，所显示缺陷的位置信息准确。
文档编号G01N29/04GK202204800SQ201120250059
公开日2012年4月25日 申请日期2011年7月15日 优先权日2011年7月15日
发明者刘勋丰, 刘志云, 李昌胜, 陆铭慧 申请人:南昌航空大学