超声旋转扫描成像装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107907596A(43)申请公布日2018.04.13(21)申请号201711146737.4(22)申请日2017.11.17(71)申请人大连交通大学地址116028辽宁省大连市沙河口区黄河路794号(72)发明人赵新玉齐天之段晓敏温欣闫浩明陈婧阳(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212代理人姜玉蓉李洪福(51)Int.Cl.G01N29/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称超声旋转扫描成像装置和方法(57)摘要本发明公开了一种超声旋转扫描成像装置和方法，本装置仅用一个电机实现了旋转运动和直线运动相结合扫查方式，具体通过特殊的蜗轮蜗杆和齿轮组结构保证旋转运动和水平平移的高度匹配。工作状态下：所述伺服电机工作通过同步齿形传动带带动旋转轴、蜗轮蜗杆旋转运动，所述蜗轮蜗杆旋转运动带动丝杠转动，进而使旋转轴与直线导轨沿导轨方向发生相对运动，由上所述旋转轴在旋转的同时做直线运动。并在高速旋转直线运动时，实现超声信号同步触发和采集，确保数据点和采集位置的准确对应，便于超声扫描成像，该装置可用于搭接结构点焊、激光焊成像检测。CN107907596ACN107907596A权利要求书1/1页1.一种超声旋转扫描成像装置，其特征在于：包括伺服电机(1)和与超声换能器配合工作的旋转轴(6)，所述旋转轴(6)的一端连接有导电滑环(2)，所述伺服电机(1)与同步齿形传动带(3)相连接，所述同步齿形传动带(3)与所述旋转轴(6)相啮合连接，所述同步齿形传动带(3)上连接有蜗轮蜗杆(4)，所述蜗轮蜗杆(4)与丝杠(7)连接，该装置还包括直线导轨(5)，所述直线导轨(5)与丝杠(7)连接，工作状态下：所述伺服电机(1)工作通过同步齿形传动带(3)带动旋转轴(6)、蜗轮蜗杆(4)旋转运动，所述蜗轮蜗杆(4)旋转运动带动丝杠(7)转动，进而使旋转轴(6)与直线导轨(7)沿导轨方向发生相对运动，由上所述旋转轴(6)在旋转的同时做直线运动。2.一种超声旋转扫描成像装置，其特征在于：所述伺服电机(1)上安装有编码器(21)。3.一种如权利要求1所述的一种超声旋转扫描成像装置的采集成像方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：设定该装置的工作参数：伺服电机(1)每转动一定角度、编码器(21)激励超声换能器自发自收一个超声信号，并将该信号储存于上位机的采集卡中；S2：编码器(21)记录超声换能器发出脉冲时伺服电机(1)的累计旋转角度，根据同步齿轮传送带(3)和蜗轮蜗杆(4)自带的固定传动比推导出旋转轴(6)的实时位置；S3：通过上位机分析处理：将采集卡的采集数据与旋转轴(6)的实时位置一一对应，再利用图像插值技术，最终逐点生成超声换能器的扫描的区域、显示C扫描图像、反映出焊缝区域成型情况。2CN107907596A说明书1/3页超声旋转扫描成像装置和方法技术领域[0001]本发明涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种超声旋转扫描成像装置和方法。背景技术[0002]焊缝是焊接结构中最薄弱的部位，在焊接完成后容易存在气孔、裂纹、根部未融合等缺陷，而且焊接结构失效大多由焊缝发生，因此为确保焊接结构的质量，焊接后都需要对焊缝进行探伤。动车车体侧壁大多使用激光焊技术进行搭接，激光焊是一种新型的焊接工艺，具有线能量集中，熔深大，焊缝深宽比高等诸多优势，现在已经逐渐应用于生产中。针对激光焊技术工程化应用对焊缝缺陷检测新要求，超声自动化检测搭接结构激光焊缝具有至关重要的作用。[0003]目前，传统超声C扫描检测的扫查路径一般采用蛇形直线扫查，由于扫描轴往复运动时需要不断启动停止，采用传统蛇型直线扫描检测窄熔宽长焊缝结构时，检测效率低、耗时多。发明内容[0004]根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种超声旋转扫描成像装置和方法，采用旋转扫描成像技术来实现车体窄熔宽长直激光焊缝的快速在线检测问题。[0005]一种超声旋转扫描成像装置，具体方案为：包括伺服电机和与超声换能器配合工作的旋转轴，所述旋转轴的一端连接有导电滑环，所述伺服电机与同步齿形传动带相连接，所述同步齿形传动带与所述旋转轴相啮合连接，所述同步齿形传动带上连接有蜗轮蜗杆，所述蜗轮蜗杆与丝杠连接，该装置还包括直线导轨，所述直线导轨与丝杠连接，工作状态下：所述伺服电机工作通过同步齿形传动带带动旋转轴、蜗轮蜗杆旋转运动，所述蜗轮蜗杆旋转运动带动丝杠转动，进而使旋转轴与直线导轨沿导轨方向发生相对运动，由上所述旋转轴在旋转的同时做直线运动。[0006]所述伺服电机上安装有编码器。[0007]一种超声旋转扫描成像装置的采集成像方法，包括以下步骤：[0008]S1：设定该装置的工作参数：伺服电机每转动一定角度、