[发明专利]一种环件自动化多频阵列聚焦超声无损检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于超声波无损检测技术领域，具体涉及一种环件自动化多频阵列聚焦超声无损检测方法及装置，在检测过程中能利用不同频率的聚焦探头检测出环件不同深度下的内部缺陷，适用于各种尺寸环件内部缺陷的精确定量化检测及成像。

背景技术

环形件的应用十分广泛，其主要用于轴承的内外圈，齿轮的齿圈，各种设备上的法兰盘，各种工程机械上的轮圈、座圈和转圈，核电站用的环圈等；由于环件工作环境复杂、用途多样化，其使用性能应具有高强度、高韧性和良好的抗疲劳冲击性能。环件轧制技术是环形件生产最为常见的工艺技术，在轧制过程中，由于各种工艺参数的影响，环件内部会产生各种类型的缺陷，如孔洞、裂纹、夹渣等。由于这些缺陷的存在，环件的机械性能会受到影响，而当缺陷的尺寸达到一定值时，环件的机械性能就达不到使用要求了，一旦使用可能会造成严重后果；因此，对环件内部缺陷进行检测并对其进行评估十分有必要。

目前，超声检测在环件内部缺陷的检测中应用最为广泛，一般采用人工手持探头进行检测，由于多数环件中要求检测出的缺陷尺寸很小，此方法极易漏检。而传统的超声C扫描自动检测由于聚焦探头对小缺陷具有较高的灵敏度，一般采用单聚焦探头。但存在的问题是传统的超声C扫描系统自动化程度较低，只能针对某一固定尺寸环件的检测；单个聚焦探头的聚焦深度有限，不能满足高度较大环件的检测，需要频繁更换探头；单个聚焦探头的检测效率极低，不能满足自动化在线检测的需求。因此，如何提高检测精度、检测效率，同时满足各种尺寸环件内部缺陷定量化自动检测和评估是本发明要研究的关键内容。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环件自动化多频阵列聚焦超声无损检测装置及方法，它利用阵列排布的聚焦探头实现环件内部缺陷的自动化在线检测，检测精度高、效率高、适应性强。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种环件自动化多频阵列聚焦超声无损检测装置，包括装有耦合剂的收集槽、设置在所述收集槽内可绕轴线旋转的回转检测平台、可沿回转检测平台轴向移动的轴向线性模组、安装在所述轴向线性模组上的外圆面多频聚焦探头阵列、可沿回转检测平台径向移动的径向线性模组、安装在所述径向线性模组上的端面多频聚焦探头阵列、与所述外圆面多频聚焦探头阵列和端面多频聚焦探头阵列连接的多通道超声检测仪、与所述多通道超声检测仪连接的工控机以及与所述工控机连接的控制柜；

所述外圆面多频聚焦探头阵列包括多列不同频率的聚焦探头，其设置在环件的外圆面处用于对环件径向深度分层聚焦并保证检测区域覆盖环件整个径向，以检测环件径向不同深度的缺陷，所述端面多频聚焦探头阵列包括多列不同频率的聚焦探头，其设置在环件的上端面处用于对环件轴向深度分层聚焦并保证检测区域覆盖环件整个轴向，以检测环件轴向不同深度的缺陷。

按上述技术方案，所述外圆面多频聚焦探头阵列和端面多频聚焦探头阵列均包括一列高频聚焦探头、一列中频聚焦探头和一列低频聚焦探头，所述高频探头的频率为5MHz～10MHz，所述中频探头的频率为3MHz～4MHz，所述低频探头的频率为2MHz～3MHz。

按上述技术方案，该装置还包括x轴线性模组、y轴线性模组、z轴线性模组、x轴伺服电机、y轴伺服电机和z轴伺服电机，所述x轴伺服电机、y轴伺服电机和z轴伺服电机分别与控制柜连接，所述x轴伺服电机用于驱动y轴线性模组在x轴线性模组上做横向移动，所述y轴伺服电机用于驱动z轴线性模组在y轴线性模组上做纵向移动，所述横向和纵向相互垂直且构成的平面与回转检测平台的轴线垂直，所述z轴伺服电机驱动z轴线性模组沿回转检测平台轴向移动，所述轴向线性模组和径向线性模组均安装在z轴线性模组上。

按上述技术方案，该装置还包括驱动所述回转检测平台绕其自身轴线旋转的R轴伺服电机、驱动所述轴向线性模组沿回转检测平台轴向移动的轴向伺服电机以及驱动所述径向线性模组沿回转检测平台径向移动的径向伺服电机，所述R轴伺服电机、轴向伺服电机和径向伺服电机分别与控制柜连接。

按上述技术方案，该装置还包括噪声滤波器，所述噪声滤波器设置在控制柜与所有伺服电机之间。

按上述技术方案，所述耦合剂为水。

按上述技术方案，所述回转检测平台上设有用于固定环件的三爪卡盘。

本发明还提供一种基于上述环件自动化多频阵列聚焦超声无损检测装置的环件自动化多频阵列聚焦超声无损检测方法，包括以下步骤：