[发明专利]复杂构件残余应力的机械手检测装置及方法

权利要求书

1.一种复杂构件残余应力的机械手超声临界值纵波接触式耦合折射法检测装置及方 法，用于对被测件的表层残余应力进行自动化检测，其特征在于：

所述检测残余应力的超声换能器(31)由机械手(21)夹持，检测过程中所述工控机 (1)控制夹持有超声换能器(31)的所述机械手(21)的运行轨迹，机械手(21)末端位 姿保证所夹持的超声换能器(31)发射超声沿第一临界值入射角方向进入被测试样，并接收 经试样表层折射返回的超声脉冲信号，将超声回波信号反馈给所述工控机(1)。

2.如权利要求1所述的复杂构件残余应力的机械手超声无损检测装置，其特征在于， 所述超声换能器(31)能够随所述机械手(21)进行检测空间内针对被测试样表面的轮廓跟 踪与仿形运动，检测过程中保证超声换能器(31)相对被测件具有恒定的距离、满足超声测 应力传播规律的入射角、折射角位姿保持恒定。保证检测过程中超声换能器(31)与被测件 保持接触式耦合，获取稳定的超声折射波信号。

3.一种复杂构件残余应力的机械手超声临界值纵波接触式耦合折射检测方法，其特 征在于，

将激励、接收超声换能器(31)夹持在机械手(21)的末端手腕上；

所述机械手(21)的位置数据和由被测件反射的超声信号实时反馈给工控机(1)；

所述工控机(1)对上述数据和信号进行处理，获取所述被测件的表层残余应力信息。

4.如权利要求3所述复杂构件残余应力的机械手超声检测方法，其特征在于，所述 机械手(21)与被测试样的相对位置关系通过定义所述超声换能器(31)所在的坐标系 相对于所述机械手(21)的世界坐标系来确定，

通过对机械手(21)所夹持的超声换能器(31)所在坐标系与放置于机械手(21) 活动空间已知位置的试样坐标系的找正与位姿校准，确定轨迹路径的各离散点在所述机 械手(21)的世界坐标系中的位置。

5.如权利要求3所述的复杂构件残余应力的机械手超声无损检测方法，其特征在于， 当所述机械手(21)夹持所述超声换能器(31)到达预先规划的被测试样表面某一检测 点位置时，由机械手运动控制器(22)反馈当前位置信号，工控机(1)接收位置信号的 同时向脉冲收发卡发送指令，产生触发电信号激励超声换能器(31)，同时触发超声波的 发射和接收，并将经被测件表层折射后的超声脉冲回波信号反馈给所述工控机(1)，所 述工控机(1)记录下所述机械手(21)的位置信息及超声脉冲回波信号波形信息，实现 对规划的检测点同步检测。

6.如权利要求3所述的复杂构件残余应力的机械手超声无损检测方法，其特征在于， 通过对超声换能器(31)接收的经试样表层折射的脉冲回波信息进行数据分析，将各轨 迹离散点处收集的超声脉冲回波与预先标定的超声波形进行互相关求取声时差，计算超 声波在试样表面该点位置的传播速度，即表征出该点的残余应力分布特征值。

7.如权利要求3所述的复杂构件残余应力的机械手超声无损检测方法，其特征在于， 机械手(21)在到达每一规划轨迹离散点时实时采集位置信息和超声回波信息，数据经 工控机(1)处理后以图像的形式显示试样被测表面的残余应力分布。