專利名稱：變直徑不可拆卸主軸原位超聲成像檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超聲成像檢測裝置，尤其涉及一種用于檢測變直徑不可拆卸主軸的原位超聲手動(dòng)掃查成像檢測裝置。
背景技術(shù)：
軸為機(jī)械設(shè)施的核心部件，承載了設(shè)施的絕大部分重量，其質(zhì)量和工作狀況的好壞直接影響著整個(gè)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)乃至公民的人身安全，由于長時(shí)間的工作產(chǎn)生疲勞性缺陷和磨損銹蝕的情況不可避免，因此對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行有效、準(zhǔn)確的檢驗(yàn)和評(píng)定至關(guān)重要。目前最有效的檢測方法是先拆后檢，即先把軸從機(jī)械設(shè)施上拆卸下來，然后再用常規(guī)的軸類檢測的方法對(duì)其進(jìn)行檢測。然而對(duì)于大型的機(jī)械設(shè)施而言拆卸和重新安裝都相當(dāng)困難，需要消耗大量的人力、物力、財(cái)力、和時(shí)間。如果采用現(xiàn)在有人研究的小角度縱波端面入射的方法，在變直徑區(qū)域附近就會(huì)產(chǎn)生很大的檢測盲區(qū)，只有當(dāng)缺陷擴(kuò)展到一定程度才能有效的檢出?，F(xiàn)有的成像設(shè)備普遍采用機(jī)械掃查的方式，通過編碼器來確定探頭的位置，但是檢測機(jī)械設(shè)施軸類工件時(shí)，機(jī)械掃查設(shè)備不易安裝。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有檢測方法的不足，提供一種機(jī)械設(shè)施不可拆卸主軸的超聲成像檢測裝置，在不拆卸軸的條件下，利用超聲探頭軸的變截面處的關(guān)鍵受力部位進(jìn)行檢測并實(shí)現(xiàn)缺陷的可視化。本實(shí)用新型所述超聲成像檢測裝置，包括超聲發(fā)射接收儀、超聲探頭、超聲信號(hào)采集卡、CCD工業(yè)攝像機(jī)及計(jì)算機(jī)；超聲發(fā)射接收儀的發(fā)射接收端R/F與超聲探頭的激勵(lì)端 STI相連；超聲發(fā)射接收儀的射頻信號(hào)輸出端RF與超聲采集卡的采集通道CHl相連，超聲發(fā)射接收儀的同步信號(hào)端SYNC與超聲信號(hào)采集卡的觸發(fā)端TRIG相連；超聲信號(hào)采集卡的數(shù)據(jù)端USB與計(jì)算機(jī)的第一 USB接口相連，其作用是把采集到的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)；CCD 工業(yè)攝像機(jī)的數(shù)據(jù)端USB與計(jì)算機(jī)的第二 USB接口相連，其作用是把拍攝到的視頻圖像輸入計(jì)算機(jī)；超聲探頭的發(fā)光二極管的電源端口 DC與計(jì)算機(jī)的第三USB接口 USB3端相連，為發(fā)光電路提供電源。本實(shí)用新型所述超聲探頭由縱波探頭或斜探頭及發(fā)光電路構(gòu)成，發(fā)光電路由第一電阻、第二電阻、第一發(fā)光二極管、第二發(fā)光二極管構(gòu)成；第一電阻與第一發(fā)光二極管串聯(lián)支路與第二電阻與第二發(fā)光二極管串聯(lián)支路相并聯(lián)，第一發(fā)光二極管與第二發(fā)光二極管安裝在探頭的頂端，第一發(fā)光二極管和第二放光二極管的中點(diǎn)位于探頭入射點(diǎn)所在的中軸線上。本實(shí)用新型所述的超聲探頭為折射角為6° 25°的縱波探頭或折射角為 40° 70°的斜探頭。本實(shí)用新型免去了軸的拆卸工作，提高了缺陷的檢測率，縮小了檢測盲區(qū)；使用 CCD定位方式，用手動(dòng)掃查代替機(jī)械掃查，具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果[0009]1.從軸類工件的端面入射超聲波，軸無需從設(shè)備上拆卸下來，能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場在役檢測，省時(shí)省力。2.采用縱波小角度入射和橫波斜入射相結(jié)合的方法，提高了缺陷的檢測率，同時(shí)減小了檢測的盲區(qū)。3.利用CXD攝像機(jī)識(shí)別兩個(gè)不同顏色的發(fā)光二極管來確定探頭的入射點(diǎn)和入射方向，實(shí)現(xiàn)方式簡單實(shí)用。4.用手動(dòng)掃查來代替機(jī)械掃查，靈活、方便、適應(yīng)能力強(qiáng)，同時(shí)避免了機(jī)械控制產(chǎn)生的電磁噪聲，信噪比高。5、能實(shí)時(shí)成像，且能對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理顯示，一勞永逸。6、在不拆卸的條件下，利用超聲探頭對(duì)軸的關(guān)鍵受力部位進(jìn)行檢測并實(shí)現(xiàn)缺陷的可視化。

圖1為本實(shí)用新型裝置構(gòu)成示意圖。其中1 一超聲發(fā)射接收儀5077冊、2—超聲探頭PR0BE、3—超聲信號(hào)采集卡 USB9822、4一CCD 工業(yè)攝像機(jī) HV1303UC、5—計(jì)算機(jī) PC。圖2為本實(shí)用新型超聲探頭結(jié)構(gòu)示意圖。其中LED1—綠色發(fā)光二極管、LED2—紅色發(fā)光二極管、8—信號(hào)線接口、9一探頭的入射點(diǎn)。圖3為本實(shí)用新型超聲探頭發(fā)光電路的電路圖。圖4為本實(shí)用新型被檢軸的縱截面圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，本實(shí)用新型裝置由超聲發(fā)射接收儀1(5077冊)、超聲探頭2(PR0BE)、 超聲信號(hào)采集卡3 (USB9822)、CCD工業(yè)攝像機(jī)4 (HV1303UC)、計(jì)算機(jī)5 (PC)構(gòu)成。超聲發(fā)射接收儀1的發(fā)射接收端R/F與超聲探頭2的激勵(lì)端STI相連，其作用是激勵(lì)探頭產(chǎn)生超聲波并接受來自工件的反射信號(hào)；超聲發(fā)射接收儀1的射頻信號(hào)輸出端RF 與超聲采集卡3的采集通道CHl相連，其作用是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；超聲發(fā)射接收儀1的同步信號(hào)端SYNC與超聲信號(hào)采集卡3的觸發(fā)端TRIG相連，其作用是觸發(fā)采集卡采集數(shù)據(jù)。超聲信號(hào)采集卡3的數(shù)據(jù)端USB與計(jì)算機(jī)5的第一 USB接口 USBl相連，其作用是把采集到的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)5存儲(chǔ)；CXD工業(yè)攝像機(jī)4的數(shù)據(jù)端USB與計(jì)算機(jī)5的第二 USB 接口 USB2相連，其作用是把拍攝到的視頻圖像輸入計(jì)算機(jī)；超聲探頭2的發(fā)光二極管的電源端口 DC與計(jì)算機(jī)5的USB3端相連，為發(fā)光二極管提供電源，使發(fā)光二極管發(fā)光。超聲探頭2由縱波探頭或斜探頭及發(fā)光電路構(gòu)成，發(fā)光電路的電路圖如圖3所示，由第一電阻R1、 第二電阻R2、第一發(fā)光二極管LED1、第二發(fā)光二極管LED2構(gòu)成。電阻Rl與第一發(fā)光二極管 LEDl串聯(lián)支路與電阻R2與第二發(fā)光二極管LED2串聯(lián)支路相并聯(lián)，第一發(fā)光二極管LEDl 與第二發(fā)光二極管LED2分別選用綠色和紅色。本實(shí)用新型的工作過程為按照圖2改裝小角度縱波探頭和斜探頭，在探頭的頂端安裝綠色第一發(fā)光二極管LEDl和紅色第二發(fā)光二極管LED2，使第一發(fā)光二極管LEDl和第二發(fā)光二極管LED2的中點(diǎn)位于探頭入射點(diǎn)9所在的中軸線上。按圖1連接好檢測裝置并調(diào)節(jié)CCD攝像機(jī)4使攝像機(jī)的焦點(diǎn)落在固定兩個(gè)二極管的探頭2頂面。如圖4所示，當(dāng)變截面區(qū)域的長徑比L/D < 1. 2時(shí)，采用斜探頭檢測軸的該區(qū)域， 其中L為待測軸端面與變截面之間的距離，D為變截面直徑，調(diào)節(jié)CCD工業(yè)攝像機(jī)4使焦點(diǎn)落在固定兩個(gè)二極管的探頭2頂面，手動(dòng)掃查軸端面進(jìn)行檢測，此時(shí)CCD攝像機(jī)4實(shí)時(shí)地記錄下探頭2的位置信息和入射方向信息，同時(shí)超聲采集卡3采集接收到的超聲信號(hào)，這些信息都實(shí)時(shí)地存入計(jì)算機(jī)5，計(jì)算機(jī)5根據(jù)超聲信號(hào)、探頭的位置信息、探頭的入射方向信息、 探頭的折射角以及工件(待測軸)的結(jié)構(gòu)尺寸和聲速實(shí)時(shí)地畫圖顯示，如果有缺陷，計(jì)算機(jī)會(huì)在出現(xiàn)缺陷的地方標(biāo)示出，如標(biāo)注為紅色。當(dāng)還存在長徑比L/D > 1. 2的變截面的區(qū)域時(shí)，保存數(shù)據(jù)后更換為本實(shí)用新型的縱波探頭檢測該區(qū)域，調(diào)節(jié)CCD工業(yè)攝像機(jī)4使焦點(diǎn)落在探頭2的兩個(gè)發(fā)光二極管所在平面，手動(dòng)掃查檢測，此時(shí)CCD攝像機(jī)4實(shí)時(shí)地記錄下探頭 2的位置信息和入射方向信息，同時(shí)超聲采集卡3采集接收到的超聲信號(hào)，這些信息都實(shí)時(shí)地存入計(jì)算機(jī)5，計(jì)算機(jī)5根據(jù)超聲信號(hào)、探頭的位置信息、探頭的入射方向信息、探頭的折射角以及工件的結(jié)構(gòu)尺寸和聲速實(shí)時(shí)地畫圖顯示，如果有缺陷，計(jì)算機(jī)會(huì)在出現(xiàn)缺陷的地方標(biāo)示出紅色。檢測完畢后保存數(shù)據(jù)，之后可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理顯示。實(shí)施例1按圖1連接好檢測系統(tǒng)。如圖4所示，變截面區(qū)域10的長徑比L/D> 1.2，利用本實(shí)用新型縱波探頭檢測該區(qū)域，調(diào)節(jié)CCD工業(yè)攝像機(jī)4使焦點(diǎn)落在固定兩個(gè)二極管的探頭2頂面，手動(dòng)掃查軸的端面，計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)地畫圖顯示，發(fā)現(xiàn)在區(qū)域10出現(xiàn)了紅色帶，說明此區(qū)域有缺陷存在，保存數(shù)據(jù)備用。繼續(xù)檢測變截面區(qū)域11，如變截面區(qū)域11 的長徑比L/D ^ 1. 2，則更換為本實(shí)用新型斜探頭，調(diào)節(jié)CXD工業(yè)攝像機(jī)4使焦點(diǎn)落在固定兩個(gè)二極管的探頭2頂面，手動(dòng)掃查軸的端面，計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)地畫圖顯示，發(fā)現(xiàn)在區(qū)域11出現(xiàn)了紅色帶，說明此區(qū)域有缺陷存在。實(shí)施例2按圖1連接好檢測系統(tǒng)。如圖4所示，變截面區(qū)域10的長徑比L/D ^ 1. 2，同時(shí)變截面區(qū)域11的長徑比L/D ( 1. 2，所以只采用斜探頭檢測這兩個(gè)區(qū)域。調(diào)節(jié)CXD工業(yè)攝像機(jī)4使焦點(diǎn)落在固定兩個(gè)二極管的探頭2頂面，手動(dòng)掃查軸的端面，計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)地畫圖顯示，發(fā)現(xiàn)在區(qū)域10和區(qū)域11都出現(xiàn)了紅色帶，說明兩個(gè)區(qū)域有缺陷存在。實(shí)施例3按圖1連接好檢測系統(tǒng)。如圖4所示，變截面區(qū)域10的長徑比L/D > 1. 2，同時(shí)變截面區(qū)域11的長徑比L/D > 1. 2，所以只采用本實(shí)用新型縱波探頭檢測這兩個(gè)區(qū)域。調(diào)節(jié) CCD工業(yè)攝像機(jī)4使焦點(diǎn)落在固定兩個(gè)二極管的探頭2頂面，手動(dòng)掃查軸的端面，計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)地畫圖顯示，發(fā)現(xiàn)在區(qū)域10和區(qū)域11都出現(xiàn)了紅色帶，說明兩個(gè)區(qū)域有缺陷存在。
權(quán)利要求1.一種變直徑不可拆卸主軸原位超聲成像檢測裝置，其特征在于包括超聲發(fā)射接收儀、超聲探頭、超聲信號(hào)采集卡、CCD工業(yè)攝像機(jī)及計(jì)算機(jī)；超聲發(fā)射接收儀的發(fā)射接收端R/F與超聲探頭的激勵(lì)端STI相連；超聲發(fā)射接收儀的射頻信號(hào)輸出端RF與超聲采集卡的采集通道CHl相連，超聲發(fā)射接收儀的同步信號(hào)端SYNC 與超聲信號(hào)采集卡的觸發(fā)端TRIG相連；超聲信號(hào)采集卡的數(shù)據(jù)端USB與計(jì)算機(jī)的第一 USB接口相連，其作用是把采集到的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)；CCD工業(yè)攝像機(jī)的數(shù)據(jù)端USB與計(jì)算機(jī)的第二 USB接口相連，其作用是把拍攝到的視頻圖像輸入計(jì)算機(jī)；超聲探頭的發(fā)光二極管的電源端口 DC與計(jì)算機(jī)的第三USB接口 USB3端相連，為發(fā)光電路提供電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像檢測裝置，其特征在于超聲探頭由縱波探頭或斜探頭及發(fā)光電路構(gòu)成，發(fā)光電路由第一電阻、第二電阻、第一發(fā)光二極管、第二發(fā)光二極管構(gòu)成； 第一電阻與第一發(fā)光二極管串聯(lián)支路與第二電阻與第二發(fā)光二極管串聯(lián)支路相并聯(lián)，第一發(fā)光二極管與第二發(fā)光二極管安裝在探頭的頂端，第一發(fā)光二極管和第二放光二極管的中點(diǎn)位于探頭入射點(diǎn)所在的中軸線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像檢測裝置，其特征在于所述的超聲探頭為折射角為6° 25°的縱波探頭或折射角為40° 70°的斜探頭。
專利摘要本實(shí)用新型涉及變直徑不可拆卸主軸原位超聲成像檢測裝置包括超聲發(fā)射接收儀、超聲探頭、超聲信號(hào)采集卡、CCD工業(yè)攝像機(jī)及計(jì)算機(jī)；超聲發(fā)射接收儀的發(fā)射接收端R/F與超聲探頭的激勵(lì)端STI相連；超聲發(fā)射接收儀的射頻信號(hào)輸出端RF與超聲采集卡的采集通道CH1相連，超聲發(fā)射接收儀的同步信號(hào)端SYNC與超聲信號(hào)采集卡的觸發(fā)端TRIG相連；超聲信號(hào)采集卡的數(shù)據(jù)端USB與計(jì)算機(jī)的第一USB接口相連，CCD工業(yè)攝像機(jī)的數(shù)據(jù)端USB與計(jì)算機(jī)的第二USB接口相連，超聲探頭的發(fā)光二極管的電源端口DC與計(jì)算機(jī)的第三USB接口USB3端相連。本實(shí)用新型免去了軸的拆卸工作，提高了缺陷的檢測率，縮小了檢測盲區(qū),結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適應(yīng)場地能力強(qiáng)，所顯示缺陷的位置信息準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G01N29/04GK202204800SQ201120250059
公開日2012年4月25日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者劉勛豐, 劉志云, 李昌勝, 陸銘慧 申請人:南昌航空大學(xué)