基于大型回转工件的超声波在线自动检测系统

　　目前,大型发电设备的主要零部件、重型容器等大型装备的主要工件主要采用超声手工扫查检测,检测效率低,劳动强度大,依照个人经验评判缺陷,并且很难保证对工件按给定轨迹进行100%覆盖扫查。为了提高检测的质量和工作效率,发展各种自动化在线扫描检测技术是近年来研究的一个主要技术方向[1]。

　　近20年来,超声检测技术取得了巨大的进步,例如美国PANAMETRICS公司研制的ARGUS级高性能自动机械臂双梁构架的超声自动检测系统[2],在任意轴的精度为±0. 25 mm的情况下,扫面速度超过750 mm/s。美国MATEC[3]公司和加拿大的R/DTECH[4]公司为了检测复杂几何形状的工件,分别开发了多自由度超声自动检测系统,其检测扫描模式能够通过CATIA文件或者自动化学习来完成。德国Nukem Nutronik[5-6]公司研制的MAUS超声自动检测系统允许操作人员通过编程使超声探头能够检测复杂三维几何轮廓的工件。目前,国外超声检测正向着自动化、数字化和智能化的方向发展。国内对超声波检测技术方面已有一定的研究,但针对大型工件的在线超声检测研究相对较少,而且很多都不具备自动检测系统。浙江大学周晓军等

　　对曲面构件超声检测系统的理论和方法作了较为深入的研究,成功开发出大型曲面构件超声彩色成像系统[7]。武汉中科创新技术公司的HSD多功能超声波自动探伤系统[8],通道数4~128可选,采样频率达100 MHz,探伤频率0. 5~15 MHz。芮华[9]提出了一个PC-DSP双重结构基的数字化超声波自动探伤系统,其基于嵌入式DSP子系统可以满足用户对探伤的实时性要求,实现实时报警、缺陷定位和当量计算。

　　综合以上所述,各文献在超声检测自动化方向上进行了一些探索,但是还没有用于大型回转件的超声波在线自动检测系统,因此作者研制了超声波在线自动检测系统,填补了超声自动检测在大型发电设备、重型容器等重型装备的空白。

　　1　系统结构及工作原理

　　构建的超声波自动检测系统以高速多通道数据采集卡和工控笔记本为平台,以MicrosoftVC. net和SQL Server数据库为基础开发的软件系统,完成对超声信号的自动采集和处理,并实现数据的实时存储,缺陷的在线分析与识别等功能,检测速度快,可靠性和准确性高,大大减轻了工人的劳动强度。整个自动检测系统包括探头以及探头自动对中夹紧装置、耦合剂供给及回收装置、超声波发射/接收卡、工控笔记本、超声波自动检测软件以及坐标位置传感器等几部分组成,如图1所示。

　　1. 1　系统硬件结构

　　超声自动检测系统的硬件主要完成超声信号的发射与接收,探头的装夹与自动对中,耦合剂的供给和回收等功能。