专利名称：模块化多轴超声水浸检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工件检测系统，尤其涉及一种可对多种不同形状的工件进行检测 的模块化多轴超声水浸检测系统。
背景技术：
随着工业发展和技术进步，工业检测领域对超声波无损探伤检测设备的需求也越 来越多，但大多数的检测设备都是用户根据自己的产品特点特殊定制的适于特定产品检测 要求的非标准设备，只能检测特定产品或与特定产品外形相类似的工件，且一般都只能进 行2D扫查，如果使用这些设备检测其它的产品或外形不规则的工件时，便会存在较多的限 制和障碍。

发明内容
为了解决现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种模块化多轴超声水浸 检测系统，通过该系统可对多种不同形状的工件进行检测。本发明采用的技术方案一种模块化多轴超声水浸检测系统，包括底座，所述底座 的左右两端分别安装有左、右竖直支架，所述左、右竖直支架上设有前后方向延伸的左、右 水平支架，所述左、右水平支架之间安装有可前后水平方向移动的横梁，所述横梁的左、右 两端分别与所述左、右水平支架活动连接，所述横梁上设有可左右方向水平移动的立柱，所 述立柱上安装有可上下方向移动的立杆，所述立杆的下端设有超声检测探头。所述超声检测探头可以采用具有三个旋转自由度的连接结构与所述立杆的下端 连接。所述底座上可以固定设有推进推出装置，所述推进推出装置可以包括左、右两条 沿前后方向延伸至所述底座外侧的导轨，所述左、右两条导轨可以位于所述左、右竖直支架 之间。所述模块化多轴超声水浸检测系统还可以包括待检测工件装载装置，所述待检测 工件装载装置可以包括水槽和装载框架，所述水槽可以安装在所述装载框架中，所述装载 框架底部可以设有与所述两条导轨配合的滑块。所述待检测工件装载装置也可以设置成如下形式所述待检测工件装载装置可以 包括装载支架，所述装载支架的上部可以设有可旋转的圆盘，所述圆盘上可以安装有圆形 水槽，所述装载支架的底部可以设有与所述两条导轨配合的滑块。所述待检测工件装载装置还可以设置成如下形式所述待检测工件装载装置可以 包括水槽和装载框架，所述水槽可以安装在所述装载框架中，所述水槽内的底部可以安装 有两个相互平行的滚轴，所述装载框架的底部可以设有与所述两条导轨配合的滑块。所述横梁、立柱、立杆、超声检测探头、待检测工件装载装置、圆盘和/或滚轴可以 设有驱动其移动或转动的驱动电机。所述横梁上可以设有用于所述立柱导向的直线导轨，所述立柱上可以设有与所述横梁上的直线导轨配合的滑块或滑槽，所述立柱与所述立柱的驱动电机可以通过滚珠丝杠 传动连接；所述横梁的一端可以设有滑块或滑槽，另一端可以设有用于支撑所述横梁运动 的滚轮，与所述横梁上设有滑块或滑槽的一端对应的所述左/右水平支架上可以设有与所 述横梁上的滑块或滑槽配合的直线导轨，与所述横梁上设有滚轮的一端对应的所述右/左 水平支架上可以设有与所述滚轮配合的导向槽，所述横梁与所述横梁的驱动电机可以通过 滚珠丝杠传动连接；所述立柱上可以设有用于所述立杆导向的直线导轨或滑套，所述立杆 上可以设有与所述立柱上的直线导轨配合的滑块或滑槽，或者所述立杆可以穿过所述滑套 并与所述滑套内壁间隙配合，所述立杆与所述立杆的驱动电机可以通过蜗轮蜗杆传动连 接。所述水槽可以设有循环水管和排水管，所述循环水管的进水口可以设置在所述水 槽的底部，所述循环水管的出水口可以设置在所述水槽的上方，所述循环水管可以设有水 泵以及可拆卸的过滤装置，所述排水管可以设置在所述水槽的底部，所述循环水管和排水 管可以分别设有各自的阀门，所述循环水管的阀门可以安装在所述过滤装置和所述循环水 管的进水口之间。所述模块化多轴超声水浸检测系统还可以包括超声检测仪、工控机、控制器和驱 动器，所述超声检测仪的控制信号输入端可以连接所述工控机的控制信号输出端，所述超 声检测仪的控制信号输出端可以连接所述超声检测探头的控制信号输入端，所述超声检测 探头的检测信号输出端可以连接所述超声检测仪的检测信号输入端，所述超声检测仪的检 测信号输出端可以连接所述工控机的检测信号输入端，所述工控机的控制信号输出端可以 连接所述控制器的控制信号输入端，所述控制器的控制信号输出端可以连接所述驱动器的 控制信号输入端，所述驱动器的控制信号输出端可以连接所述各驱动电机，所述工控机内 可以装载有用于系统控制、采集数据分析和生成、打印数据报告的软件。本发明的有益效果通过本发明的扫查器的横梁、立柱、立杆和所述超声检测探头 的移动和转动，配合待检测工件装载装置的转台或滚轴的转动，可对不同形状和/或形状 不规则的工件进行2D、2. 5D和3D仿形，可对棒材、板材、锥体和/或不规则体等不同形状的 工件进行超声探伤检测，本发明还具有对工件进行材质纯净度评估及对检测探头进行评估 的功能，主要应用于工件超声检测领域。


图1为本发明的扫查器的结构示意图。
具体实施例方式参见图1，本发明提供了一种模块化多轴超声水浸检测系统，包括底座1，为了保 证所述扫查器的整体及运动的稳定性，所述底座需要有足够的刚度，可以采用碳钢制成，所 述底座的左右两端分别安装有左、右竖直支架2，所述左、右竖直支架上设有前后方向延伸 的左、右水平支架，为了保证所述左、右竖直支架的支撑强度和稳定性，所述左、右竖直支架 的数量可以分别为两个或多个，平行设置，所述左、右水平支架之间安装有可前后水平方向 移动的横梁3，所述横梁的左、右两端分别与所述左、右水平支架活动连接，所述横梁上设有 可左右方向水平移动的立柱4，所述立柱上安装有可上下方向移动的立杆5，所述立杆的下端设有超声检测探头6，所述超声检测探头可以采用万向节等具有三个旋转自由度的连接 结构与所述立杆的下端连接，以实现所述超声检测探头的自由转动。通过所述横梁、立柱和 立杆的自由移动可以将所述超声检测探头定位在所述扫查器的框架围成的立体空间内的 任意位置，同时配合所述超声检测探头的转动和摆动，可以实现对不同形状的工件的检测。所述横梁、立柱、立杆和/或超声检测探头均设有用于驱动其移动或转动的驱动 电机，所述横梁、立柱和立杆的传动方式可以采用现有技术下任意适宜的电机传动方式，由 于所述横梁和立柱在运行过程中需要有足够的稳定性及运行刚度且需要尽量降低噪音，优 选采用在所述横梁上设有用于所述立柱导向的直线导轨，在所述立柱上设有与所述横梁上 的直线导轨配合的滑块或滑槽，所述立柱与所述立柱的驱动电机通过滚珠丝杠传动连接的 传动方式；由于所述左、右水平支架之间具有一定距离，为了保证所述横梁运动时的稳定 性和运行刚度，优选采用在所述横梁的一端设有滑块或滑槽，另一端设有用于支撑所述横 梁运动的滚轮，在与所述横梁上设有滑块或滑槽的一端对应的所述左/右水平支架上设有 与所述横梁上的滑块或滑槽配合的直线导轨，与所述横梁上设有滚轮的一端对应的所述右 /左水平支架上设有与所述滚轮配合的导向槽，所述横梁与所述横梁的驱动电机通过滚珠 丝杠传动连接的传动方式；由于所述立杆的运动方向为沿所述扫查器的上下方向，在其运 行过程中除了需要有足够的稳定性和运行刚度以及尽量降低噪音以外，还需要克服电机断 电时自身重力的影响，因此优选采用在所述立柱上设有用于所述立杆导向的直线导轨或滑 套，在所述立杆上设有与所述立柱上的直线导轨配合的滑块或滑槽，或者所述立杆穿过所 述滑套并与所述滑套内壁间隙配合，所述立杆与所述立杆的驱动电机通过蜗轮蜗杆传动连 接的传动方式。所述底座上可以固定设有推进推出装置7，以便在对待检测工件进行检测时，可 以将待检测工件传动至所述扫查器上的待检测工件放置位置，所述推进推出装置可以包括 左、右两条沿前后方向并延伸至所述底座外侧的导轨，所述左、右两条导轨可以位于所述 左、右竖直支架之间，为提高所述两条导轨的承重能力，可以在所述两条导轨之间均勻设置 若干横向支撑横梁，所述推进推出装置可以采用碳钢制成，以增加强度。所述模块化多轴超声水浸检测系统还可以包括待检测工件装载装置8，为便于对 不同形状的工件进行检测，所述待检测工件装载装置可以为多个，所述多个待检测工件装 载装置可以分别设置成适合装载不同形状的工件进行检测。适合于装载板材进行检测的所述待检测工件装载装置可以包括水槽和装载框架， 所述水槽可以安装在所述装载框架中，为了便于所述水槽在所述装载框架中的固定，所述 装载框架可以采用方钢制成，所述水槽可以采用有机玻璃粘接制成，也可以采用钢板制成， 所述装载框架底部可以设有与所述两条导轨配合的滑块，以便在需要对工件进行检测时， 通过所述推进推出装置将装载有待检测工件的所述水槽传动至所述扫查器上的待检测工 件放置位置，检测时，将所述水槽注满水后再将平板工件放置于所述水槽的底部即可进行 检测。适合于装载盘饼形工件、柱形工件和锥形工件进行检测的所述待检测工件装载装 置可以包括装载支架，所述装载支架的上部可以设有可旋转的圆盘，所述圆盘上可以安装 有圆形水槽，需要水浸检测的待检测工件在检测时可以将其放置在所述水槽内并在所述水 槽内注满水，所述水槽内底部可以设有固定待检测工件的固定装置，需要接触检测的待检测工件在检测时，可以将其直接放置在所述圆盘上，所述圆盘上可以设有固定所述水槽和 待检测工件的固定装置，所述圆盘设有可驱动其旋转的驱动电机，所述驱动电机可以设置 在所述圆盘的下方，所述装载支架的底部可以设有与所述两条导轨配合的滑块。适合于装载棒材进行检测的所述待检测工件装载装置可以包括水槽和装载框架， 所述水槽可以安装在所述装载框架中，为了便于所述水槽在所述装载框架中的固定，所述 装载框架可以采用方钢制成，所述水槽可以采用钢板制成，所述水槽内的底部可以安装有 两个相互平行滚轴，所述两个滚轴之间的间距可调，以便适于不同直径的工件的检测，所述 滚轴设有可驱动其转动的驱动电机，需要对棒材进行检测时，将棒材放置于所述两个滚轴 之间，通过驱动电机驱动所述两个滚轴同向转动即可进行检测，所述装载框架的底部可以 设有与所述两条导轨配合的滑块。为了能更好地适合于对变径工件的检测，所述滚轴可以 包括左、右两组，所述左、右两组滚轴分别包括平行设置的两个滚轴，所述左、右两组滚轴之 间的间距可以调节，各组的平行设置的两个滚轴之间的间距也可以调节，所述左、右两组滚 轴中的一组距离所述水槽底面的高度固定，另一组距离所述水槽底面的高度可调，通过此 种设计，可以实现所述滚轴装载变径工件旋转进行检测。所述滚轴还可以配有可以固定在 其上方的可放置板材的支架，通过该支架可以将板材装载在所述水槽内，只要不通过驱动 电机驱动所述滚轴转动，即可通过此种待检测工件装载装置装载板材进行检测。所述待检测工件装载装置可以设有用于驱动其在所述推进推出装置上的运动的 驱动电机，传动方式可以采用任意适宜的传动方式，优选采用在所述待检测工件装载装置 和其驱动电机之间设置滚珠丝杠传动机构的传动方式，所述推进推出装置的四角可以设有 高度微调装置，通过所述高度微调装置可以将所述推进推出装置调节成水平，防止其上的 所述待检测工件装载装置倾斜，所述推进推出装置在所述底座上的设置高度可以设置成当 所述待检测工件装载装置置于其上时，所述待检测工件装载装置的下方可进入叉车的货叉 的高度，以方便可以通过叉车将所述待检测工件装载装置运送至所述推进推出装置上所述 待检测工件装载装置的进入端和将所述待检测工件装载装置从所述推进推出装置上的所 述待检测工件装载装置的进入端卸下。所述水槽可以设有循环水管，所述循环水管的进水口可以设置在所述水槽的底 部，所述循环水管的出水口可以设置在所述水槽的上方，所述循环水管可以设有水泵，所述 水泵可以设置在所述底座上，所述循环水管还可以设有可拆卸的过滤装置，通过所述循环 水管和水泵可以使所述水槽内的水循环，同时通过所述过滤装置将所述水槽内的杂物滤 出，所述水槽还可以设有排水管，所述排水管可以设置在所述水槽的底部，方便所述水槽内 的水排出，所述循环水管和排水管可以分别设有各自阀门，所述循环水管上的阀门可以设 置在所述过滤装置和所述循环水管的进水口之间，以方便在所述循环水管上取下所述过滤 装置时对所述循环水管截流。所述模块化多轴超声水浸检测系统还可以包括超声检测仪、工控机、控制器和驱 动器，所述超声检测仪的控制信号输入端可以连接所述工控机的控制信号输出端，所述超 声检测仪的控制信号输出端可以连接所述超声检测探头的控制信号输入端，所述超声检测 探头的检测信号输出端可以连接所述超声检测仪的检测信号输入端，所述超声检测仪的检 测信号输出端可以连接所述工控机的检测信号输入端，以方便通过所述超声检测仪向所述 超声检测探头传递所述工控机的检测信号和将所述超声检测探头的检测数据传递给所述工控机，所述工控机的控制信号输出端可以连接所述控制器的控制信号输入端，所述控制 器的控制信号输出端可以连接所述驱动器的控制信号输入端，所述驱动器的控制信号输出 端可以连接所述各驱动电机，以便所述工控机将控制信号传递给所述控制器，再由所述控 制器控制所述驱动器驱动所述各驱动电机工作，实现所述扫查器的横梁、立柱和/或立杆 的单体运动或联动，所述控制器优选采用多轴运动控制器，以便可以通过一台控制器控制 所述扫查器的多自由度运动，所述工控机内可以装载有用于系统控制、采集数据分析和生 成、打印数据报告的软件，方便对系统的整体控制，所述工控机还可以配置有显示器。所述模块化多轴超声水浸检测系统可以实现对不同形状的工件的仿形、材质纯净 度评估以及超声探伤检测，还可以实现对超声检测探头的评估。通过所述模块化多轴超声水浸检测系统对工件进行仿形时，将工件根据形状选择 适宜的待检测工件装载装置，将所述待检测工件装载装置携带工件通过所述推进推出装置 送至所述扫查器的工件放置位置，通过所述超声检测探头在工件上取一固定点作为起点， 通过所述扫查器内存储的软件设置所述横梁、立柱和/或立杆的步进量，所述横梁、立柱和 /或立杆每步进一定量后通过所述超声检测探头在所述工件上取点，将取点位置传回至所 述工控机的软件，利用所述工控机的软件结合所述超声检测探头的取点位置即可对所述工 件进行仿形。通过所述模块化多轴超声水浸检测系统对工件进行材质纯净度评估或超声探伤 检测时，将所述待检测工件装载装置携带工件通过所述推进推出装置送至所述扫查器的工 件放置位置，在所述水槽内注入适当量的水，优选待检测工件完全浸入水中即可，检测前已 知工件外形可以直接将工件外形导入所述软件，检测前未知工件外形可以先对工件进行仿 形，通过所述软件根据所述工件的形状设置所述超声检测探头的扫查方式和扫查序列，所 述扫查方式可以根据所述工件的外形设置为螺旋扫查、环状扫查或切片扫查，所述扫查序 列可以根据所述工件的形状设置所述横梁、立柱和/或立杆的步进量以及所述圆盘或滚轴 的转速，通过所述工控机下达控制指令给所述控制器控制所述驱动器驱动所述各驱动电机 按照所述扫差序列工作，所述超声检测探头将检测数据传输给所述工控机，通过所述软件 进行成像分析，对所述工件进行材质纯净度评估和/或超声探伤检测。通过所述模块化多轴超声水浸检测系统对超声检测探头进行评估时，可以将所述 待检测工件装载装置携带已知形状和/或纯净度的工件通过所述推进推出装置送至所述 扫查器的工件放置位置，对所述工件进行仿形和/或材质纯净度评估，从而检测所述超声 检测探头的各项性能指标是否合格，对超声检测探头进行评估。
权利要求
一种模块化多轴超声水浸检测系统，其特征在于包括底座，所述底座的左右两端分别安装有左、右竖直支架，所述左、右竖直支架上设有前后方向延伸的左、右水平支架，所述左、右水平支架之间安装有可前后水平方向移动的横梁，所述横梁的左、右两端分别与所述左、右水平支架活动连接，所述横梁上设有可左右方向水平移动的立柱，所述立柱上安装有可上下方向移动的立杆，所述立杆的下端设有超声检测探头。
2.如权利要求1所述的模块化多轴超声水浸检测系统，其特征在于所述超声检测探头 采用具有三个旋转自由度的连接结构与所述立杆的下端连接。
3.如权利要求2所述的模块化多轴超声水浸检测系统，其特征在于所述底座上固定设 有推进推出装置，所述推进推出装置包括左、右两条沿前后方向延伸至所述底座外侧的导 轨，所述左、右两条导轨位于所述左、右竖直支架之间。
4.如权利要求3所述的模块化多轴超声水浸检测系统，其特征在于还包括待检测工件 装载装置，所述待检测工件装载装置包括水槽和装载框架，所述水槽安装在所述装载框架 中，所述装载框架底部设有与所述两条导轨配合的滑块。
5.如权利要求3所述的模块化多轴超声水浸检测系统，其特征在于还包括待检测工件 装载装置，所述待检测工件装载装置包括装载支架，所述装载支架的上部设有可旋转的圆 盘，所述圆盘上安装有圆形水槽，所述装载支架的底部设有与所述两条导轨配合的滑块。
6.如权利要求3所述的模块化多轴超声水浸检测系统，其特征在于还包括待检测工件 装载装置，所述待检测工件装载装置包括水槽和与所述水槽配合的装载框架，所述水槽安 装在所述装载框架中，所述水槽内的底部安装有两个相互平行的滚轴，所述装载框架的底 部设有与所述两条导轨配合的滑块。
7.如权利要求4、5或6所述的模块化多轴超声水浸检测系统，其特征在于所述横梁、立 柱、立杆、超声检测探头、待检测工件装载装置、圆盘和/或滚轴设有驱动其移动或转动的 驱动电机。
8.如权利要求7所述的模块化多轴超声水浸检测系统，其特征在于所述横梁上设有 用于所述立柱导向的直线导轨，所述立柱上设有与所述横梁上的直线导轨配合的滑块或滑 槽，所述立柱与所述立柱的驱动电机通过滚珠丝杠传动连接；所述横梁的一端设有滑块或 滑槽，另一端设有用于支撑所述横梁运动的滚轮，与所述横梁上设有滑块或滑槽的一端对 应的所述左/右水平支架上设有与所述横梁上的滑块或滑槽配合的直线导轨，与所述横梁 上设有滚轮的一端对应的所述右/左水平支架上设有与所述滚轮配合的导向槽，所述横梁 与所述横梁的驱动电机通过滚珠丝杠传动连接；所述立柱上设有用于所述立杆导向的直线 导轨或滑套，所述立杆上设有与所述立柱上的直线导轨配合的滑块或滑槽，或者所述立杆 穿过所述滑套并与所述滑套内壁间隙配合，所述立杆与所述立杆的驱动电机通过蜗轮蜗杆 传动连接。
9.如权利要求8所述的模块化多轴超声水浸检测系统，其特征在于所述水槽设有循环 水管和排水管，所述循环水管的进水口设置在所述水槽的底部，所述循环水管的出水口设 置在所述水槽的上方，所述循环水管设有水泵以及可拆卸的过滤装置，所述排水管设置在 所述水槽的底部，所述循环水管和排水管分别设有各自的阀门，所述循环水管的阀门安装 在所述过滤装置和所述循环水管的进水口之间。
10.如权利要求9所述的模块化多轴超声水浸检测系统，其特征在于其还包括超声检测仪、工控机、控制器和驱动器，所述超声检测仪的控制信号输入端连接所述工控机的控制 信号输出端，所述超声检测仪的控制信号输出端连接所述超声检测探头的控制信号输入 端，所述超声检测探头的检测信号输出端连接所述超声检测仪的检测信号输入端，所述超 声检测仪的检测信号输出端连接所述工控机的检测信号输入端，所述工控机的控制信号输 出端连接所述控制器的控制信号输入端，所述控制器的控制信号输出端连接所述驱动器的 控制信号输入端，所述驱动器的控制信号输出端连接所述各驱动电机，所述工控机内装载 有用于系统控制、采集数据分析和生成、打印数据报告的软件。
全文摘要
本发明涉及一种模块化多轴超声水浸检测系统，包括底座，所述底座的左右两端分别安装有左、右竖直支架，所述左、右竖直支架上设有前后方向延伸的左、右水平支架，所述左、右水平支架之间安装有可前后水平方向移动的横梁，所述横梁的左、右两端分别与所述左、右水平支架活动连接，所述横梁上设有可左右方向水平移动的立柱，所述立柱上安装有可上下方向移动的立杆，所述立杆的下端设有超声检测探头。通过本发明可对不同形状或形状不规则的工件进行仿形和超声探伤检测，还可对工件进行纯净度评估及对检测探头进行评估，主要应用于工件超声检测领域。
文档编号G01N29/04GK101893605SQ20101018859
公开日2010年11月24日 申请日期2010年5月24日 优先权日2010年5月24日
发明者李志军 申请人:北京欧宁航宇检测技术有限公司