專利名稱：一種基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器視覺技術(shù)和工業(yè)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量裝置及其方法。
背景技術(shù)：
機(jī)器視覺是一項(xiàng)集合了數(shù)字圖像處理、機(jī)械、控制、計(jì)算機(jī)軟硬件等技術(shù)的一項(xiàng)綜合技術(shù)。機(jī)器視覺系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品的無接觸檢測，可以快速獲取大量信息，因此，機(jī)器視覺技術(shù)作為一種重要的檢測手段已經(jīng)日益引起人們的重視，并在工業(yè)檢測中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。隨著制造技術(shù)的不斷發(fā)展，對精密工件內(nèi)腔體零部件的需求迅速增長，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展。精密工件內(nèi)尺度測量技術(shù)為精密工件內(nèi)腔體零部件的制造和加工提供了有力的檢測保障，因而對新技術(shù)的發(fā)展起到了重要的推動作用。由于被測面在內(nèi)部，測量工具受到空間限制，使一般探頭無法伸入到被測件內(nèi)部，導(dǎo)致測量過程無法進(jìn)行，因而精密工件內(nèi)尺度技術(shù)的發(fā)展受到限制，使內(nèi)尺寸的測量原理及方法成為國際上該領(lǐng)域的重要技術(shù)難題。目前國內(nèi)各鋼鐵公司大都采用標(biāo)準(zhǔn)量具如游標(biāo)卡尺對工件進(jìn)行手工測量，只能測得有限幾個(gè)尺寸，不僅精度低，而且測量結(jié)果并不能完全描述工件的情況。雖然國內(nèi)外學(xué)者對此進(jìn)行了大量研究，提出了一些測量方法，如氣動測量法等，從一定程度上滿足了某些場合的要求，達(dá)到了一定的測量精度，但綜合這些測量方法，它們存在的共性問題是⑴測量精度不夠高；( 對內(nèi)尺寸表面雜質(zhì)和毛刺的影響不能消除；C3)對深孔或者盲孔無法完成測量任務(wù)。因此工件內(nèi)腔尺寸測量成為亟待解決的科學(xué)問題?；诔?超聲波)的內(nèi)腔尺寸精密測量方法集機(jī)械、電氣和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體， 是當(dāng)前重要的測量工具之一。目前廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、電子、汽車和航空航天等工業(yè)中。 由于它通用型強(qiáng)、測量范圍大、精度高、效率高、性能好，已成為一類普遍的測量精密儀器。 超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量作為現(xiàn)代精密測量方法，既可方便地進(jìn)行空間三維尺寸的測量， 又可實(shí)現(xiàn)在線檢測及自動化測量。隨著數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)字圖像處理等技術(shù)的發(fā)展，為工件內(nèi)腔尺度提供了新的測量技術(shù)。本發(fā)明提出的基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量方法，除了具有一般測量的各項(xiàng)功能，還能進(jìn)行更復(fù)雜的工件進(jìn)行自動測量。自動測量結(jié)束后，經(jīng)過相關(guān)的數(shù)據(jù)處理，得到工件的主要參數(shù)，并根據(jù)已知指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)判斷，給出工件內(nèi)腔尺寸情況的報(bào)告。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是采用超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量方法對工件壁厚進(jìn)行測量從而計(jì)算其內(nèi)腔尺寸，判斷被測工件的內(nèi)腔尺寸的主要參數(shù)。針對工件檢測存在的技術(shù)及成本問題設(shè)計(jì)的一種檢測速度快、原理簡單、結(jié)果精確且成本相對低廉的基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量方法。利用多組超聲探頭對工件的壁厚進(jìn)行非接觸測量，保證測量安全。同時(shí)對多探頭的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，通過對多個(gè)探頭不同角度、不同時(shí)刻、不同層次、不同幅度和形狀等數(shù)據(jù)來確定被測對象內(nèi)部尺寸、形狀及分布，給出被測工件的內(nèi)腔尺寸情況的綜合評判。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量裝置，包括夾具，夾持待測試件、并能繞軸自轉(zhuǎn)的工具；探頭盒，對置安裝有分別連接超聲波發(fā)射接收卡的兩個(gè)探頭，并安裝在軌道上受動力驅(qū)使沿待測試件的軸向位移；循環(huán)水路，包括儲水槽、位于其中一側(cè)夾具上表面的上水盒、與探頭盒連通的儲水盤，儲水槽中的水由上水管抽至上水盒，再由探頭盒供水管連通流至探頭盒中，實(shí)現(xiàn)探頭和水的耦合，最后探頭盒的水經(jīng)過儲水盤回流至儲水槽中，形成一個(gè)循環(huán)水路；驅(qū)動裝置，驅(qū)動探頭盒在導(dǎo)軌上位于的動力部件一和驅(qū)動夾具繞軸自轉(zhuǎn)的動力部件二；工控機(jī)，內(nèi)置上述超聲波發(fā)射接收卡，接收探頭檢測數(shù)據(jù)，結(jié)合軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將結(jié)果加以顯示；同時(shí)控制驅(qū)動裝置執(zhí)行動作的控制機(jī)構(gòu)。所述的循環(huán)水路中，儲水槽中設(shè)置有由工控機(jī)控制的水泵與上水管連接，水由水泵驅(qū)動循環(huán)。所述的夾具設(shè)置有手輪調(diào)整待測試件裝夾位置。所述的基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量裝置為一個(gè)全密封結(jié)構(gòu)，上述所有部件都位于全密封結(jié)構(gòu)內(nèi)部，除儲水槽、探頭盒及儲水盤之外的部件均已做防水處理。所述的全密封結(jié)構(gòu)中，儲水槽、上水盒、工控機(jī)的安放位置均設(shè)有開口裝置，便于以上設(shè)備的安裝和放置。一種基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量方法，按照下述步驟進(jìn)行一、待測試件通過夾具水平裝夾在試驗(yàn)臺上；二、將探頭對置裝固在探頭盒上，連接探頭和工控機(jī)內(nèi)的超聲發(fā)射接收卡，打開工控機(jī)的檢測軟件，調(diào)整探頭位置，直到能檢測出超聲波完整波形為止；三、同時(shí)儲水槽中充入一定量的水，開啟水泵，將儲水槽中的水通過上水管泵入上水盒，上水盒中的水經(jīng)探頭盒供水管自然流入探頭盒，水必須在探頭盒中達(dá)到一定的水位從而完成探頭和水的耦合，然后探頭盒中的水流入儲水盤并進(jìn)而通過下水管流回儲水槽， 完成水路循環(huán)；四、檢測時(shí)先將探頭盒置于起始位置，由動力部件一帶動探頭盒在軌道沿待測試件軸向做水平位移，到達(dá)待測試件末端時(shí)自動停止，在完成第一次軸向檢測后，由動力部件二驅(qū)動夾具裝夾帶測試件沿軸心旋轉(zhuǎn)，然后再由動力部件一帶動探頭盒在軌道沿待測試件軸向做水平位移，開始第二次軸向檢測；五、檢測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)由數(shù)據(jù)超聲發(fā)射接收卡采集，通過檢測軟件融合計(jì)算，設(shè)定探頭發(fā)射一組發(fā)射波后，分別在待測試件的外壁面和內(nèi)壁面發(fā)生反射，探頭對兩組反射波進(jìn)行接收，第一次軸向檢測中，待測試件截面一側(cè)壁厚Ii1可用外壁面反射波與內(nèi)壁面反射波兩波峰的時(shí)間間隔、計(jì)算得出，兩者之間的換算關(guān)系為屯=U1X λ )/2, λ為聲波在外壁材質(zhì)中的聲速，可在測量開始之前由試塊測得；第二次軸向檢測另一側(cè)壁Ii2由同樣原理得出，待測試件截面直徑尺寸D減去兩壁厚尺寸即可得內(nèi)腔此處尺寸d，即d = D-o^+tg。
所述的工控機(jī)在線實(shí)時(shí)將待測試件的內(nèi)腔剖面按照測量數(shù)據(jù)加以顯示。所述的所有測量步驟都在全密封結(jié)構(gòu)下完成，除儲水槽、探頭盒及儲水盤之外的部件均已做防水處理。所述的全密封結(jié)構(gòu)中，儲水槽、上水盒、工控機(jī)的安放位置均設(shè)有開口裝置，便于以上設(shè)備的安裝和放置。所述的探頭和待測試件表面涂覆超聲耦合劑。采用上述方案后，本發(fā)明系統(tǒng)能夠?qū)τ诖郎y試件的內(nèi)腔尺寸實(shí)時(shí)檢出、顯示、報(bào)警，并能夠?qū)Υ郎y試件壁厚等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的準(zhǔn)確顯示。針對微小內(nèi)尺度的精密測量問題提出了一種非接觸式、檢測速度快、原理簡單、結(jié)果精確且成本相對低廉的基于超聲的內(nèi)腔尺寸檢測系統(tǒng)。利用多組超聲探頭對被測件壁厚進(jìn)行非接觸測量，避免對被測件的擠壓和磨損，保證測量安全。同時(shí)對多探頭的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，通過對多個(gè)探頭不同角度、 不同時(shí)刻、不同層次、不同幅度和形狀等數(shù)據(jù)來確定被測對象內(nèi)部尺寸、形狀及分布，給出被測件內(nèi)腔尺寸情況的綜合數(shù)據(jù)。同時(shí)本發(fā)明系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)(1)通用性強(qiáng)該發(fā)明主要是根據(jù)測量對象設(shè)計(jì)，通過超聲測量壁厚數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換運(yùn)算后測得試件的內(nèi)腔尺寸，這樣就不受檢測對象外形結(jié)構(gòu)的影響，各種不規(guī)范形狀的內(nèi)腔尺寸都能精準(zhǔn)檢測得到；同時(shí)采用超聲成像機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)試件軸向上的全尺寸測量， 具有較強(qiáng)的通用性。(2)測量精度高通過對探頭和超聲發(fā)射接收卡的選擇以及對機(jī)械系統(tǒng)的精細(xì)設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)的測量精度可以完成最高精度為0. 05mm的尺寸測量。(3)檢測效率高系統(tǒng)采用了超聲發(fā)射接收卡可以保證較高采集速率；同時(shí)由于只對試件的壁厚進(jìn)行測量，進(jìn)而減少數(shù)據(jù)采集時(shí)間和數(shù)據(jù)處理時(shí)間，提高檢測效率。(4)本項(xiàng)目采用超聲測量方法對其壁厚進(jìn)行測量從而計(jì)算工件的內(nèi)腔尺寸，該測量方法可完成對于小徑管內(nèi)腔尺寸、形狀及分布特征的測量，建立一種小徑管內(nèi)腔尺寸測量的新方法。


圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的原理示意圖；圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例的測量原理示意圖；圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例的探頭盒俯視圖；圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例的裝置外部示意圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖，對本發(fā)明較佳實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明的原理是，將超聲波射向待測試件上，根據(jù)不同界面形成的超聲波反射來計(jì)算出內(nèi)腔的尺寸大小。依據(jù)這個(gè)原理，需要涉及到數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及顯示、以及系統(tǒng)機(jī)械裝置等幾部分。結(jié)合圖3，一種基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量裝置，屬于本發(fā)明中的機(jī)械裝置部分，主要涉及到的部件包括夾具1、探頭盒2、軌道3、電機(jī)Ml、電機(jī)M2、儲水槽4、上水盒5、水
6泵6、儲水盤7、工控機(jī)8、上水管9、探頭盒供水管10、下水管11。夾具1是用于裝夾待測試件12的夾持件，待測試件12的兩端分別夾固在夾具1 的夾具頭13上，且裝夾的位置可以通過夾具1的手輪14進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其調(diào)整到裝夾檢測有利位置，以此保證待測試件12的水平固定，而夾具頭13可以繞軸自身轉(zhuǎn)動，其旋轉(zhuǎn)受作為動力部件二的電機(jī)1繞軸驅(qū)動。探頭盒2安裝在軌道3上，電機(jī)M2作為動力部件一，驅(qū)動探頭盒2做在軌道3上做直線運(yùn)動。而軌道3安裝在待測試件12裝夾后的一側(cè)，與其周線平行。當(dāng)探頭盒2在軌道3上滑移，就是沿著待測試件12的軸線方向移動。如圖4所示，探頭盒2上安裝有兩個(gè)對置的探頭21，兩個(gè)探頭21相對的連接線與待測試件12的軸線方向垂直，當(dāng)探頭盒2在軌道3上移動時(shí)，探頭21對準(zhǔn)待測試件12進(jìn)行檢測，探頭21分別與超聲波發(fā)射接收卡獨(dú)立電氣連接，超聲波發(fā)射接收卡就通過探頭21 采集超聲波數(shù)據(jù)。夾具1、探頭盒2、軌道3形成一個(gè)試驗(yàn)臺，在試驗(yàn)臺的下方布設(shè)一個(gè)儲水槽4，在夾具1的一側(cè)上表面水平放置一個(gè)上水盒5，上述的探頭盒2的底下也連接有一個(gè)儲水盤7。 儲水槽4中配有一個(gè)水泵6，水泵6上連接上水管9，上水管9接至上水盒5中。上水盒5 再通過探頭盒供水管10接通到探頭盒2中，而探頭盒2底下的儲水盤7通過下水管11回流至儲水槽4上，形成一個(gè)循環(huán)水路。在探頭21和待測試件12的表面涂覆超聲耦合劑，循環(huán)水路的實(shí)施，是把水泵入上水盒5中，借助連通原理流至探頭盒2內(nèi)，實(shí)現(xiàn)探頭和水的耦合。耦合劑是用來作為探頭21與待測試件12之間的高頻超聲能量傳遞的。耦合劑用于排除探頭21和待測試件12之間的空氣，使超聲波能有效地穿入工件達(dá)到檢測目的。要根據(jù)使用情況選擇合適種類的耦合劑。當(dāng)使用在光滑材料表面時(shí)，可以使用低黏度的耦合劑；當(dāng)使用在粗糙表面、垂直表面及頂表面時(shí)，應(yīng)使用黏度高的耦合劑；高溫工件應(yīng)選用高溫耦合劑。并且，校準(zhǔn)和測量時(shí)應(yīng)選擇同一種耦合劑。耦合劑應(yīng)適量使用，涂抹均勻，一般應(yīng)將耦合劑涂在待測試件12的表面，但當(dāng)測量溫度較高時(shí)，耦合劑應(yīng)涂在探頭21上。本裝置采用的水浸聚焦探頭，所以采用水做耦合劑。工控機(jī)8是整個(gè)裝置的核心處理部件，上述的連接探頭的超聲波發(fā)射接收卡就是通過PCI接口(外設(shè)組件標(biāo)準(zhǔn)接口)內(nèi)置于工控機(jī)8內(nèi)部，同時(shí)工控機(jī)8內(nèi)部內(nèi)置有數(shù)據(jù)處理軟件和顯示設(shè)備。探頭盒2和超聲波發(fā)射接收卡是屬于本發(fā)明中數(shù)據(jù)采集部分，而工控機(jī)8中的數(shù)據(jù)處理軟件和顯示設(shè)備屬于數(shù)據(jù)處理及顯示部分。如圖5所示，為發(fā)明的外部結(jié)構(gòu)示意圖，機(jī)殼30內(nèi)具有腔體15，整個(gè)機(jī)械裝置都是放置在腔體15中進(jìn)行，除了儲水槽4、探頭盒2及儲水盤7之外的部件均已做防水處理。 在全密封結(jié)構(gòu)的腔體15中，儲水槽4、上水盒5、工控機(jī)8的安放位置均設(shè)有開口裝置，便于以上設(shè)備的安裝和放置。本發(fā)明所提出的測量方法，按照以下步驟實(shí)施1、待測試件12通過夾具1裝夾在試驗(yàn)臺上，同時(shí)可以通過手輪14調(diào)整待測試件 12的裝夾位置，以此保證待測試件12的水平固定。2、開始檢測之前將兩探頭按照一定要求固定在探頭盒2上，通過數(shù)據(jù)線和超聲發(fā)射接收卡相連，打開工控機(jī)8的檢測軟件，調(diào)整探頭位置，直到能檢測出超聲波完整波形為止。3、將儲水槽4中充入一定量的水，同時(shí)開啟水泵6，將儲水槽4中的水通過上水管 9泵入上水盒5，上水盒5中的水因?yàn)檫B通器原理通過探頭盒供水管10自然流入探頭盒2， 水必須在探頭盒2中達(dá)到一定的水位從而完成探頭和水的耦合。探頭盒2中的水通過自身裝置流入儲水盤7并進(jìn)而通過下水管11流回儲水槽4，完成水路循環(huán)。4、開始檢測時(shí)先將探頭盒2置于起始位置，其初始位置可自由設(shè)定，并由軟件標(biāo)注。開啟電機(jī)M2，帶動探頭盒2沿軌道3做水平位移，探頭盒2在軌道3上的位移量可以提前設(shè)定，到達(dá)指定位移點(diǎn)即停止運(yùn)動。如果發(fā)生意外無法停止探頭盒2的運(yùn)動，當(dāng)探頭盒 2到達(dá)待測試件12末端時(shí)由軌道3上安裝的限位開關(guān)自動停止電機(jī)M2，從而停止探頭盒2 的移動。5、在完成第一次軸向檢測后可以開啟電機(jī)M1，由于待測試件12裝夾裝置聯(lián)動帶動待測試件12沿軸心旋轉(zhuǎn)，然后再開啟電機(jī)M2，開始第二次檢測。6、結(jié)合圖2所示，在測試過程中，探頭發(fā)出的超聲波的發(fā)射波A會穿過待測試件12 進(jìn)入內(nèi)部，超聲波在不同介質(zhì)表面(外避面121和內(nèi)壁面12 會發(fā)生反射，探頭在發(fā)射超聲波的同時(shí)還可以接受反射波。按照時(shí)間關(guān)系，最先采集到的反射波應(yīng)該是待測試件12外壁面反射波Al，然后是內(nèi)壁面反射波A2，這兩組波形最為明顯，從超聲波的第一次外壁面回波和第二次內(nèi)壁面回波中選取兩次回波幅值最大處，即兩回波的波峰處進(jìn)行測量。探頭發(fā)射一組發(fā)射波后，分別在外壁面和內(nèi)壁面發(fā)生反射，探頭對兩組反射波進(jìn)行接收，待測試件12在第一次軸向檢測時(shí)，截面一側(cè)壁厚Ill可用外壁面反射波與內(nèi)壁面反射波兩波峰的時(shí)間間隔、計(jì)算得出，兩者之間的換算關(guān)系為屯=U1X λ )/2, λ為聲波在外壁材質(zhì)中的聲速，可在測量開始之前由試塊測得。當(dāng)夾具1旋轉(zhuǎn)后，進(jìn)行第二次軸線檢測，按照上述原理同樣得出另一側(cè)壁厚Ii2，兩側(cè)壁厚都測出之后，由待測試件12截面直徑尺寸D減去兩壁厚尺寸即可得試件內(nèi)腔此處尺寸d，即d = D-o^+tg。上述實(shí)施例僅用于解釋說明本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思，而非對本發(fā)明權(quán)利保護(hù)的限定， 凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量裝置，其特征在于包括以下部件夾具，夾持待測試件、并能繞軸自轉(zhuǎn)的工具；探頭盒，對置安裝有分別連接超聲波發(fā)射接收卡的兩個(gè)探頭，并安裝在軌道上受動力驅(qū)使沿待測試件的軸向位移；循環(huán)水路，包括儲水槽、位于其中一側(cè)夾具上表面的上水盒、與探頭盒連通的儲水盤， 儲水槽中的水由上水管抽至上水盒，再由探頭盒供水管連通流至探頭盒中，實(shí)現(xiàn)探頭和水的耦合，最后探頭盒的水經(jīng)過儲水盤回流至儲水槽中，形成一個(gè)循環(huán)水路；驅(qū)動裝置，驅(qū)動探頭盒在導(dǎo)軌上位于的動力部件一和驅(qū)動夾具繞軸自轉(zhuǎn)的動力部件--；工控機(jī)，內(nèi)置上述超聲波發(fā)射接收卡，接收探頭檢測數(shù)據(jù)，結(jié)合軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將結(jié)果加以顯示；同時(shí)控制驅(qū)動裝置執(zhí)行動作的控制機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量裝置，其特征在于所述的循環(huán)水路中，儲水槽中設(shè)置有由工控機(jī)控制的水泵與上水管連接，水由水泵驅(qū)動循環(huán)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量裝置，其特征在于所述的夾具設(shè)置有手輪調(diào)整待測試件裝夾位置。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量裝置，其特征在于所述的基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量裝置為一個(gè)全密封結(jié)構(gòu)，上述所有部件都位于全密封結(jié)構(gòu)內(nèi)部，除儲水槽、探頭盒及儲水盤之外的部件均已做防水處理。
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量裝置，其特征在于所述的全密封結(jié)構(gòu)中，儲水槽、上水盒、工控機(jī)的安放位置均設(shè)有開口裝置，便于以上設(shè)備的安裝和放置。
6.一種基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量方法，其特征在于按照下述步驟進(jìn)行一、待測試件通過夾具水平裝夾在試驗(yàn)臺上；二、將探頭對置裝固在探頭盒上，連接探頭和工控機(jī)內(nèi)的超聲發(fā)射接收卡，打開工控機(jī)的檢測軟件，調(diào)整探頭位置，直到能檢測出超聲波完整波形為止；三、同時(shí)儲水槽中充入一定量的水，開啟水泵，將儲水槽中的水通過上水管泵入上水盒，上水盒中的水經(jīng)探頭盒供水管自然流入探頭盒，水必須在探頭盒中達(dá)到一定的水位從而完成探頭和水的耦合，然后探頭盒中的水流入儲水盤并進(jìn)而通過下水管流回儲水槽，完成水路循環(huán)；四、檢測時(shí)先將探頭盒置于起始位置，由動力部件一帶動探頭盒在軌道沿待測試件軸向做水平位移，到達(dá)待測試件末端時(shí)自動停止，在完成第一次軸向檢測后，由動力部件二驅(qū)動夾具裝夾帶測試件沿軸心旋轉(zhuǎn)，然后再由動力部件一帶動探頭盒在軌道沿待測試件軸向做水平位移，開始第二次軸向檢測；五、檢測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)由數(shù)據(jù)超聲發(fā)射接收卡采集，通過檢測軟件融合計(jì)算，設(shè)定探頭發(fā)射一組發(fā)射波后，分別在待測試件的外壁面和內(nèi)壁面發(fā)生反射，探頭對兩組反射波進(jìn)行接收， 第一次軸向檢測中，待測試件截面一側(cè)壁厚Ii1可用外壁面反射波與內(nèi)壁面反射波兩波峰的時(shí)間間隔tl計(jì)算得出，兩者之間的換算關(guān)系為^= U1X λ )/2, λ為聲波在外壁材質(zhì)中的聲速，可在測量開始之前由試塊測得；第二次軸向檢測另一側(cè)壁Ii2由同樣原理得出，待測試件截面直徑尺寸D減去兩壁厚尺寸即可得內(nèi)腔此處尺寸d，即d = D-Q1Jh2)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量裝置，其特征在于所述的工控機(jī)在線實(shí)時(shí)將待測試件的內(nèi)腔剖面按照測量數(shù)據(jù)加以顯示。
8.如權(quán)利要求6所述的一種基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量裝置，其特征在于所述的所有測量步驟都在全密封結(jié)構(gòu)下完成，除儲水槽、探頭盒及儲水盤之外的部件均已做防水處理。
9.如權(quán)利要求6所述的一種基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量裝置，其特征在于所述的全密封結(jié)構(gòu)中，儲水槽、上水盒、工控機(jī)的安放位置均設(shè)有開口裝置，便于以上設(shè)備的安裝和放置。
10.如權(quán)利要求6所述的一種基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量裝置，其特征在于所述的探頭和待測試件表面涂覆超聲耦合劑。
全文摘要
本發(fā)明主要公開了一種基于超聲的內(nèi)腔尺寸精密測量裝置及其方法，采用超聲測量原理對待測試件壁厚進(jìn)行測量，通過對測量數(shù)據(jù)的融合處理計(jì)算被測件內(nèi)腔尺寸數(shù)據(jù)。針對微小內(nèi)尺度的精密測量問題提出了一種非接觸式、檢測速度快、原理簡單、結(jié)果精確且成本相對低廉的基于超聲的內(nèi)腔尺寸檢測系統(tǒng)。利用多組超聲探頭對被測件壁厚進(jìn)行非接觸測量，避免對被測件的擠壓和磨損，保證測量安全。同時(shí)對多探頭的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，通過對多個(gè)探頭不同角度、不同時(shí)刻、不同層次、不同幅度和形狀等數(shù)據(jù)來確定被測對象內(nèi)部尺寸、形狀及分布，給出被測件內(nèi)腔尺寸情況的綜合數(shù)據(jù)。
文檔編號G01B17/02GK102494645SQ201110377840
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者侯慧玲, 李世林, 李光亞, 李高亮, 王明泉, 王玉 申請人:中北大學(xué)