專利名稱：車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軸類零件超聲波自動(dòng)探傷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置及控制方法的設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
隨著鐵路運(yùn)輸車輛速度的不斷提高和載重的不斷增加，對(duì)車輛走行部件的質(zhì)量也提出了更高的要求。車軸是保證軌道車輛穩(wěn)定運(yùn)行的重要部件之一，軌道車輛在運(yùn)行過程中，車軸承受著頻繁交替的載荷，在不同運(yùn)行條件下，車軸所受到的載荷也不盡相同，車軸中一旦出現(xiàn)損傷，并發(fā)生擴(kuò)大發(fā)展，嚴(yán)重的情況下，將會(huì)導(dǎo)致脫軌事故。目前，我國各機(jī)車生產(chǎn)企業(yè)及檢修單位大部分采用手工探傷的方式進(jìn)行車軸內(nèi)部的損傷檢測(cè)，探傷結(jié)果與操作者的技術(shù)水平及操作方法有著非常直接的關(guān)系，手工掃查速度過快容易漏探，掃查速度過慢則效率低下，探頭與工件之間的耦合不佳容易發(fā)生漏探。因此，手動(dòng)超聲探傷方法不僅檢測(cè)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度高、而且其探傷可靠性和準(zhǔn)確性很難得到保證，對(duì)行車安全構(gòu)成了一定的影響，存在著很大的安全隱患。近年來，也出現(xiàn)了 一些自動(dòng)化的車軸超聲波探傷設(shè)備，例如，“軌道交通用車軸自動(dòng)化超聲波探傷裝置”公開號(hào):CN101614703A采用的是水膜法和水浸法探傷，需要將車軸放入水槽中，探頭與車軸表面不接觸，該裝置可以實(shí)現(xiàn)車軸的自動(dòng)化上料和下料過程，但該裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。文獻(xiàn)“BLC-8Z型鐵路機(jī)車車輛車軸超聲波自動(dòng)探傷裝置，孫振國等，無損探傷，2008年，3 (25)”，采用氣缸形式的探頭臂機(jī)構(gòu)，探頭行程固定，針對(duì)不同尺寸的車軸，需要手動(dòng)調(diào)整探頭臂的行程，操作不便，且其控制方式采用順序執(zhí)行的方式，不同探傷單元之間的移動(dòng)方式并不相互獨(dú)立。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置及控制方法。該裝置適應(yīng)不同軸型軸類零件徑向超聲波自動(dòng)探傷作業(yè)，按照設(shè)定的程序自動(dòng)控制探傷，工作效率高，對(duì)缺陷自動(dòng)識(shí)別、記錄，探傷結(jié)果具有可重復(fù)性，降低探傷工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)高自動(dòng)化、高適應(yīng)性、低控制難度和高可靠性的車軸超聲波自動(dòng)探傷。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:本發(fā)明所述的車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置，包括床身、車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元、龍門架單元、至少一個(gè)探傷單元、超聲波發(fā)生接收器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元、控制單元和交互操作單元；所述的床身上設(shè)有耦合液收集口，床身內(nèi)固定有耦合液儲(chǔ)存箱和循環(huán)泵，循環(huán)泵與耦合液儲(chǔ)存箱之間通過軟管連接；所述的車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元固定在床身上，所述的車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元含有第一氣動(dòng)頂尖和第二氣動(dòng)頂尖；所述的龍門架單元包括橫梁、龍門架第一底座、橫梁第一導(dǎo)向滑軌、橫梁第一限位擋板、橫梁第一動(dòng)作機(jī)構(gòu)、龍門架第二底座、橫梁第二導(dǎo)向滑軌、橫梁第二限位擋板和橫梁第二動(dòng)作機(jī)構(gòu)，其中龍門架第一底座和龍門架第二底座對(duì)稱固定在床身上，橫梁與龍門架第一底座通過橫梁第一導(dǎo)向滑軌連接，且與龍門架第二底座通過橫梁第二導(dǎo)向滑軌連接，橫梁第一限位擋板固定在龍門架第一底座上，橫梁第二限位擋板固定在龍門架第二底座上，橫梁第一動(dòng)作機(jī)構(gòu)固定在龍門架第一底座上并與橫梁固定連接，橫梁第二動(dòng)作機(jī)構(gòu)固定在龍門架第二底座上并與橫梁固定連接，橫梁第一動(dòng)作機(jī)構(gòu)及橫梁第二動(dòng)作機(jī)構(gòu)通過橫梁驅(qū)動(dòng)裝置與控制單元連接；所述的探傷單元包括探傷平移單元和至少一個(gè)探傷臂單元，其中，探傷平移單元包括溜板電機(jī)、溜板平移機(jī)構(gòu)和溜板，其中溜板電機(jī)和溜板平移機(jī)構(gòu)固定在橫梁上，溜板與橫梁之間通過滑動(dòng)導(dǎo)軌或輪式導(dǎo)軌中的一種形式相連；所述的探傷臂單元包括探頭支架、超聲波探頭、探頭臂、探頭臂移動(dòng)機(jī)構(gòu)和探頭臂電機(jī)，其中超聲波探頭固定在探頭支架上，探頭支架固定在探頭臂上，探頭支架與循環(huán)泵通過軟管連接，探頭臂通過探頭臂移動(dòng)機(jī)構(gòu)與探頭臂電機(jī)連接；所述的超聲波發(fā)生接收器分別與超聲波探頭和控制單元連接；所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元的輸入端與控制單元的輸出端連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元的輸出端與溜板電機(jī)的輸入端、探頭臂電機(jī)的輸入端以及車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入端連接；所述的探傷平移單元還包括固定在橫梁上的溜板正限位傳感器、溜板負(fù)限位傳感器和溜板零限位傳感器，這三個(gè)限位傳感器與控制單元連接，并分別位于溜板的正方向移動(dòng)極限位置、負(fù)方向移動(dòng)極限位置以及零點(diǎn)位置；所述的探傷臂單元還包括固定在溜板上的探頭臂正限位傳感器、探頭臂負(fù)限位傳感器和探頭臂零限位傳感器，這三個(gè)限位傳感器與控制單元連接，并分別位于探頭臂的正方向移動(dòng)極限位置、負(fù)方向移動(dòng)極限位置以及零點(diǎn)位置；交互操作單元與控制單元之間通過無線或有線的方式連接。所述的車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元還包括第一頂尖支撐、第一輔助支撐、第二頂尖支撐、第二輔助支撐、主軸電機(jī)、主軸減速箱和導(dǎo)軌；其中，導(dǎo)軌固定在床身上，第一頂尖支撐固定在床身上，第一氣動(dòng)頂尖安裝在第一頂尖支撐內(nèi)，主軸電機(jī)、主軸減速箱及第一氣動(dòng)頂尖依次固定連接，第二氣動(dòng)頂尖安裝于第二頂尖支撐內(nèi)，第二頂尖支撐固定在導(dǎo)軌上，第一輔助支撐和第二輔助支撐均固定在導(dǎo)軌上；第一氣動(dòng)頂尖及第二氣動(dòng)頂尖通過電磁閥開關(guān)與高壓氣管路連接，電磁閥開關(guān)與控制單元連接；所述的主軸電機(jī)采用伺服電機(jī)、交流電機(jī)或無刷電機(jī)中的一種或幾種的組合。所述的溜板電機(jī)采用伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、無刷電機(jī)、直流電機(jī)或交流電機(jī)中的一種；所述的溜板平移機(jī)構(gòu)為絲杠機(jī)構(gòu)或齒輪齒條機(jī)構(gòu)中的一種；所述的橫梁第一動(dòng)作機(jī)構(gòu)和橫梁第二動(dòng)作機(jī)構(gòu)為蝸輪蝸桿、齒輪齒條、絲桿或氣缸驅(qū)動(dòng)的直線導(dǎo)向滑軌中的一種或幾種的組合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；探頭臂電機(jī)采用伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、無刷電機(jī)、直流電機(jī)或交流電機(jī)中的一種。所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、變頻器、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的一種或多種的組合。所述的超聲發(fā)生接收器與控制單元之間通過A/D、D/A、數(shù)字I/O、串口、并口、藍(lán)牙、有線英特網(wǎng)或無線局域網(wǎng)中的一種或多種的組合形式傳送信號(hào)。所述的控制單元采用具有永久存儲(chǔ)功能的計(jì)算機(jī)、PLD、CPLD, PLC、單片機(jī)、DSP和FPGA中的一種或幾種的組合。所述的溜板正限位傳感器、溜板負(fù)限位傳感器、溜板零限位傳感器、探頭臂正限位傳感器、探頭臂負(fù)限位傳感器和探頭臂零限位傳感器采用電磁接近開關(guān)、電容接近開關(guān)、紅外開關(guān)、接觸開關(guān)、激光傳感器中的一種或幾種的組合。所述的交互操作單元包括遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊、警報(bào)器、手動(dòng)控制模塊、顯示器和打印機(jī)；其中遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊采用臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、工控機(jī)、平板電腦或智能手機(jī)中的一種或多種的組合，警報(bào)器采用具有蜂鳴器的報(bào)警器裝置，手動(dòng)控制模塊采用移動(dòng)式控制盒和至少一個(gè)按鈕及指示燈的固定式控制操作面板；遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊、警報(bào)器、手動(dòng)控制模塊與控制單元采用GPRS、短信、3G網(wǎng)絡(luò)、4G網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)、有線英特網(wǎng)、藍(lán)牙、電話線、232串行通信線、485串行通信線、CAN總線或USB中的一種或多種的組合連接；顯示器、打印機(jī)與控制單元通過信號(hào)線連接。本發(fā)明提供的一種車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷控制方法，其特征在于該方法包括如下步驟:I)控制單元向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)探頭臂電機(jī)，使探頭臂移動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)探頭臂移動(dòng)到探頭臂零限位傳感器，令該位置為探頭臂機(jī)械零點(diǎn)位置R ；2)控制單元向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)溜板電機(jī)，使溜板平移機(jī)構(gòu)帶動(dòng)溜板移動(dòng)到溜板零限位傳感器，令該位置為溜板機(jī)械零點(diǎn)位置S ；3)控制單元向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元帶動(dòng)車軸勻速旋轉(zhuǎn);4)令橫梁初始停止位置為T0，橫梁在該位置處時(shí)，探傷單元不影響操作者放置或卸除車軸，在控制單元向橫梁驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)橫梁移動(dòng)到橫梁第一限位擋板和橫梁第二限位擋板的限制位置，令該位置為Tl，橫梁位于Tl位置處時(shí)，所有超聲波探頭均與車軸的中心線對(duì)齊；5)令與第一氣動(dòng)頂尖接觸的車軸的端面為基準(zhǔn)零點(diǎn)P，令第一氣動(dòng)頂尖指向第二氣動(dòng)頂尖的方向?yàn)樘絺较?；令自?dòng)探傷裝置的探傷單元的數(shù)量為M個(gè)，并按照探傷正方向依次編號(hào)為I至M ;令第i個(gè)探傷單元的探傷臂單元的數(shù)量為Ni,并按照探傷正方向依次編號(hào)為1至隊(duì)；從基準(zhǔn)零點(diǎn)P開始，按照探傷正方向依次設(shè)置所需探傷的每一個(gè)軸段的探傷信息，令使用第i個(gè)探傷單元的所有探傷信息為集合Ai,并按照軸段起始位置從小到大排序，令第i個(gè)探傷單元的探傷計(jì)數(shù)器為Ci,初始狀態(tài)時(shí)令Ci=I ；M是大于等于I的正整數(shù)，i是大于等于I小于等于M的正整數(shù)，Ni是大于等于I的正整數(shù)；6)控制單元同時(shí)啟動(dòng)并運(yùn)行M個(gè)子程序，第i個(gè)子程序?qū)μ絺麊卧捎萌缦孪嗤淖詣?dòng)探傷控制步驟；a)控制單元讀取集合Ai中的編號(hào)為Ci的探傷信息，令該探傷信息為Ui,計(jì)算第i個(gè)探傷單元的移動(dòng)距離；b)控制單元檢查所有探傷單元的位置，若編號(hào)為i的探傷單元按照步驟a)計(jì)算的移動(dòng)距離進(jìn)行移動(dòng)的過程中將會(huì)出現(xiàn)碰撞情況，則重復(fù)步驟b)，否則，進(jìn)入步驟c)；c)控制單元向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)第i個(gè)探傷單元的溜板電機(jī)，使溜板平移機(jī)構(gòu)帶動(dòng)溜板移動(dòng)，使超聲波探頭移動(dòng)到Ui中所設(shè)置的軸段起始位置，控制單元向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)Ui所設(shè)置的探傷臂單元的探頭臂電機(jī)，帶動(dòng)探頭臂移動(dòng)機(jī)構(gòu)向車軸表面移動(dòng)，使超聲波探頭與車軸表面耦合接觸；d)控制單元向超聲波發(fā)生接收器發(fā)送Ui所設(shè)置的超聲探傷參數(shù)信號(hào)及重復(fù)觸發(fā)信號(hào)，使超聲波發(fā)生接收器向超聲波探頭重復(fù)發(fā)射超聲波激勵(lì)信號(hào)、接收超聲波探頭的超聲波回波信號(hào)并采用濾波放大電路對(duì)超聲波信號(hào)進(jìn)行濾波、放大，控制單元接收超聲波發(fā)生接收器輸出的超聲信號(hào)，檢測(cè)回波信號(hào)是否超過Ui所設(shè)置的探傷判據(jù)，將超過該探傷判據(jù)的缺陷波形信號(hào)以及探傷位置信息保存到控制單元的永久存儲(chǔ)器中；e)控制單元向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)第i個(gè)探傷單元的溜板電機(jī)，使溜板平移機(jī)構(gòu)帶動(dòng)溜板移動(dòng)，重復(fù)步驟c)直至第i個(gè)探傷單元移動(dòng)到Ui所設(shè)置的軸段結(jié)束位置；f)令第i個(gè)探傷單元的探傷計(jì)數(shù)器Ci加1，若Ci大于集合Ai的總數(shù)，則進(jìn)入步驟g)，否則進(jìn)入步驟a)；g)若已完成探傷工作的第i個(gè)探傷單元將影響其他還未完成探傷作業(yè)的探傷單元，則控制單元向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元發(fā)送信號(hào)，將第i個(gè)探傷單元移動(dòng)到不影響其他探傷單元的位置；h)第i個(gè)探傷單元的自動(dòng)探傷控制步驟結(jié)束；7)控制單元檢查I M個(gè)探傷單元是否均完成探傷，或是否出現(xiàn)運(yùn)行錯(cuò)誤，或是否人工停機(jī)，“是”則進(jìn)入步驟8)，否則重復(fù)步驟7)；8)控制單元停止向超聲波發(fā)生接收器發(fā)送信號(hào)，停止采集發(fā)送和采集超聲信號(hào)；9)控制單元向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)探頭臂回到探頭臂機(jī)械零點(diǎn)位置R，驅(qū)動(dòng)溜板回到溜板機(jī)械零點(diǎn)位置S，驅(qū)動(dòng)龍門架單元回到橫梁機(jī)械零點(diǎn)位置TO ；10)自動(dòng)探傷過程結(jié)束，保存所有探傷過程信息。所述的探傷信息包括:軸段起始位置、軸段結(jié)束位置、軸段直徑、使用的探傷單元的編號(hào)、使用的探傷臂單元的編號(hào)、超聲波發(fā)生接收器(5)的超聲探傷參數(shù)以及探傷判據(jù)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和突出性效果:本發(fā)明利用車軸旋轉(zhuǎn)支撐單元、龍門架單元、探傷單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元和控制單元，綜合實(shí)現(xiàn)了適應(yīng)不同軸型、程序控制的車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置。該裝置通過多組探傷單元同時(shí)作業(yè)，提高工作效率；通過控制單元對(duì)缺陷的自動(dòng)識(shí)別，記錄檢測(cè)到的缺陷。該裝置與傳統(tǒng)手工探傷相比，探傷效率更高，探傷結(jié)果具有可重復(fù)性，降低探傷工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了高自動(dòng)化、高適應(yīng)性、低控制難度和高可靠性的車軸超聲波自動(dòng)探傷。該裝置適用于實(shí)心軸類零件內(nèi)部缺陷的檢測(cè)。


圖1是本發(fā)明的車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置的一種實(shí)施例的正面外觀圖，該實(shí)施例中，采用一個(gè)探傷單元及一個(gè)探傷臂單元。圖2是圖1所示實(shí)施例的探傷單元位于初始位置的俯視外觀圖。圖3是圖1所示實(shí)施例所用的探傷單元的正面視圖。圖4是圖3所示探傷單元的側(cè)面剖視圖。圖5是本發(fā)明所述的車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置的另一種實(shí)施例的正視圖，該實(shí)施例中，采用兩個(gè)探傷單元，每一個(gè)探傷單元采用兩個(gè)探傷臂單元，該圖中顯示有兩個(gè)超聲波探頭正在進(jìn)行探傷作業(yè)。圖6是圖5所示實(shí)施例的俯視外觀圖，該圖所示為系統(tǒng)初始狀態(tài)。圖7是圖5所示實(shí)施例所用的包含兩個(gè)探傷臂單元的探傷單元的正面視圖。
圖8是圖1所示實(shí)施例的電氣連接原理示意圖。圖9是圖5所示實(shí)施例的自動(dòng)探傷控制流程圖。在圖1至圖9中:1-床身；2-車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元；3-龍門架單元；4-探傷單元；5-超聲波發(fā)生接收器；6-電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元；7-控制單元；8-交互操作單元；11-車軸；12-耦合液收集口；13-耦合液儲(chǔ)存箱；14-循環(huán)泵；

21-第一氣動(dòng)頂尖；22-第一頂尖支撐；23-第一輔助支撐；24-第二氣動(dòng)頂尖；25-第二頂尖支撐；26-第二輔助支撐；27-主軸電機(jī)；28-主軸減速箱；29-導(dǎo)軌；31-橫梁；32-龍門架第一底座；33-橫梁第一導(dǎo)向滑軌；34-橫梁第一限位擋板；35-龍門架第二底座；36-橫梁第二導(dǎo)向滑軌；37-橫梁第二限位擋板；38-橫梁第一動(dòng)作機(jī)構(gòu)；39-橫梁第二動(dòng)作機(jī)構(gòu)；41-探傷平移單元；411-溜板電機(jī)；412-溜板平移機(jī)構(gòu)；413-溜板；414-溜板正限位傳感器；415-溜板負(fù)限位傳感器；416-溜板零限位傳感器；42-探傷臂單元；421-探頭支架；422-超聲波探頭； 423-探頭臂；424-探頭臂移動(dòng)機(jī)構(gòu)；425-探
頭臂電機(jī)；426-探頭臂正限位傳感器； 427-探頭臂負(fù)限位傳感器；428-探頭臂零限位傳感器；71-遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊；72-警報(bào)器；73-手動(dòng)控制模塊；74-顯不器；75-打印機(jī)；
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明具體結(jié)構(gòu)、工作原理的內(nèi)容。本發(fā)明所述的車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置，如圖1、圖2、圖3和圖4所示，包括床身1、車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元2、龍門架單元3、一個(gè)探傷單元4、超聲波發(fā)生接收器5、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元6、控制單元7和交互操作單元8 ;所述的床身I上設(shè)有耦合液收集口 12，床身I內(nèi)固定有耦合液儲(chǔ)存箱13和循環(huán)泵14，循環(huán)泵14與耦合液儲(chǔ)存箱13之間通過軟管連接；所述的車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元2固定在床身I上，所述的車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元2含有第一氣動(dòng)頂尖21和第二氣動(dòng)頂尖24 ;所述的龍門架單元3包括橫梁31、龍門架第一底座32、橫梁第一導(dǎo)向滑軌33、橫梁第一限位擋板34、橫梁第一動(dòng)作機(jī)構(gòu)38、龍門架第二底座35、橫梁第二導(dǎo)向滑軌36、橫梁第二限位擋板37和橫梁第二動(dòng)作機(jī)構(gòu)39，其中龍門架第一底座32和龍門架第二底座35對(duì)稱固定在床身I上，橫梁31與龍門架第一底座32通過橫梁第一導(dǎo)向滑軌33連接，且與龍門架第二底座35通過橫梁第二導(dǎo)向滑軌36連接，橫梁第一限位擋板34固定在龍門架第一底座32上，橫梁第二限位擋板37固定在龍門架第二底座35上，橫梁第一動(dòng)作機(jī)構(gòu)38固定在龍門架第一底座32上并與橫梁31固定連接，橫梁第二動(dòng)作機(jī)構(gòu)39固定在龍門架第二底座35上并與橫梁31固定連接，橫梁第一動(dòng)作機(jī)構(gòu)38及橫梁第二動(dòng)作機(jī)構(gòu)39通過橫梁驅(qū)動(dòng)裝置30與控制單元7連接；所述的探傷單元4包括探傷平移單元41和至少一個(gè)探傷臂單元42，其中，探傷平移單元41包括溜板電機(jī)411、溜板平移機(jī)構(gòu)412和溜板413，其中溜板電機(jī)411和溜板平移機(jī)構(gòu)412固定在橫梁31上，溜板413與橫梁31之間通過滑動(dòng)導(dǎo)軌或輪式導(dǎo)軌中的一種形式相連；所述的探傷臂單元42包括探頭支架421、超聲波探頭422、探頭臂423、探頭臂移動(dòng)機(jī)構(gòu)424和探頭臂電機(jī)425，其中超聲波探頭422固定在探頭支架421上，探頭支架421固定在探頭臂423上，探頭支架421與循環(huán)泵14通過軟管連接，探頭臂423通過探頭臂移動(dòng)機(jī)構(gòu)424與探頭臂電機(jī)425連接；所述的超聲波發(fā)生接收器5分別與超聲波探頭422和控制單元7連接；所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元6的輸入端與控制單元7的輸出端連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元6的輸出端與溜板電機(jī)411的輸入端、探頭臂電機(jī)425的輸入端以及車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元2中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入端連接；所述的探傷平移單元41還包括固定在橫梁31上的溜板正限位傳感器414、溜板負(fù)限位傳感器415和溜板零限位傳感器416，這三個(gè)限位傳感器與控制單元7連接，并分別位于溜板413的正方向移動(dòng)極限位置、負(fù)方向移動(dòng)極限位置以及零點(diǎn)位置，當(dāng)溜板413正向運(yùn)動(dòng)到達(dá)溜板正限位傳感器414時(shí)，將觸發(fā)溜板正限位傳感器414向控制單元7發(fā)送限位信號(hào)，當(dāng)溜板413反向運(yùn)動(dòng)到達(dá)溜板負(fù)限位傳感器415時(shí)，將觸發(fā)溜板負(fù)限位傳感器415向控制單元7發(fā)送限位信號(hào)，當(dāng)溜板413運(yùn)動(dòng)到溜板零限位傳感器416時(shí)，溜板零限位傳感器416將向控制單元7發(fā)送到達(dá)零點(diǎn)信號(hào)；所述的探傷臂單元42還包括固定在溜板413上的探頭臂正限位傳感器426、探頭臂負(fù)限位傳感器427和探頭臂零限位傳感器428，這三個(gè)限位傳感器與控制單元7連接，并分別位于探頭臂423的正方向移動(dòng)極限位置、負(fù)方向移動(dòng)極限位置以及零點(diǎn)位置，當(dāng)探頭臂423正向運(yùn)動(dòng)到達(dá)探頭臂正限位傳感器426時(shí)，將觸發(fā)探頭臂正限位傳感器426向控制單元7發(fā)送限位信號(hào)，當(dāng)探頭臂423反向運(yùn)動(dòng)到達(dá)探頭臂負(fù)限位傳感器427時(shí)，將觸發(fā)探頭臂負(fù)限位傳感器427向控制單元7發(fā)送限位信號(hào)，當(dāng)探頭臂423運(yùn)動(dòng)到探頭臂零限位傳感器428時(shí)，探頭臂零限位傳感器428將向控制單元7發(fā)送到達(dá)零點(diǎn)信號(hào)；交互操作單元8與控制單元7之間通過無線或有線的方式連接，交互操作單元8用于接收操作者的輸入指令并向操作者輸出裝置的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。
所述的車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元2還包括第一氣動(dòng)頂尖21、第一頂尖支撐22、第一輔助支撐23、第二氣動(dòng)頂尖24、第二頂尖支撐25、第二輔助支撐26、主軸電機(jī)27、主軸減速箱28和導(dǎo)軌29 ;其中，導(dǎo)軌29固定在床身I上，第一頂尖支撐22固定在床身I上，第一氣動(dòng)頂尖21安裝在第一頂尖支撐22內(nèi)，主軸電機(jī)27、主軸減速箱28及第一氣動(dòng)頂尖21依次固定連接，第二氣動(dòng)頂尖24安裝于第二頂尖支撐25內(nèi)，第二頂尖支撐25固定在導(dǎo)軌29上，第一輔助支撐23和第二輔助支撐25均固定在導(dǎo)軌29上；第一氣動(dòng)頂尖(21)及第二氣動(dòng)頂尖(24)通過電磁閥開關(guān)與高壓氣管路連接，電磁閥開關(guān)與控制單元(7)連接；所述的主軸電機(jī)27采用伺服電機(jī)、交流電機(jī)或無刷電機(jī)中的一種或幾種的組合。本實(shí)施例中，主軸電機(jī)27采用交流電機(jī)，第二頂尖支撐25可根據(jù)車軸11的總長度在導(dǎo)軌29上水平調(diào)整位置，使得第一氣動(dòng)頂尖21和第二氣動(dòng)頂尖24分別從第一頂尖支撐22和第二頂尖支撐23中伸出時(shí)能夠?qū)④囕S從第一輔助支撐23和第二輔助支撐26上懸空頂起，主軸電機(jī)27轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過主軸減速箱28減速,帶動(dòng)第一氣動(dòng)頂尖21轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)車軸11轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的第一輔助支撐23和第二輔助支撐26均可調(diào)節(jié)車軸11的初始高度。所述的溜板電機(jī)411采用伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、無刷電機(jī)、直流電機(jī)或交流電機(jī)中的一種；所述的溜板平移機(jī)構(gòu)412為絲杠機(jī)構(gòu)或齒輪齒條機(jī)構(gòu)中的一種；所述的橫梁第一動(dòng)作機(jī)構(gòu)38和橫梁第二動(dòng)作機(jī)構(gòu)39為蝸輪蝸桿、齒輪齒條、絲桿或氣缸驅(qū)動(dòng)的直線導(dǎo)向滑軌中的一種或幾種的組合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；探頭臂電機(jī)425采用伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、無刷電機(jī)、直流電機(jī)或交流電機(jī)中的一種。本實(shí)施例中，溜板電機(jī)411采用步進(jìn)電機(jī)，溜板平移機(jī)構(gòu)412采用絲杠機(jī)構(gòu)，橫梁第一動(dòng)作機(jī)構(gòu)38和橫梁第二動(dòng)作機(jī)構(gòu)39均采用氣缸驅(qū)動(dòng)的直線導(dǎo)向滑軌，探頭臂電機(jī)425采用步進(jìn)電機(jī)。所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元6采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、變頻器、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的一種或多種的組合。本實(shí)施例中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元6采用2個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和I個(gè)變頻器驅(qū)動(dòng)器，2個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸出端分別接溜板電機(jī)411和探頭臂電機(jī)425，變頻器驅(qū)動(dòng)器接主軸電機(jī)27。所述的超聲發(fā)生接收器5與控制單元7之間通過A/D、D/A、數(shù)字I/O、串口、并口、藍(lán)牙、有線英特網(wǎng)或無線局域網(wǎng)中的一種或多種的組合形式傳送信號(hào)。本實(shí)施例中，超聲發(fā)生接收器5與控制單元7之間通過A/D、D/A和數(shù)字I/O信號(hào)線的方式傳送信號(hào)，控制單元7銅鼓A/D采集超聲發(fā)生接收器5輸出的超聲回波信號(hào)、通過D/A向超聲發(fā)生接收器5發(fā)送增益放大設(shè)置信號(hào)并通過數(shù)字I/O的輸出端向超聲發(fā)生接收器5重復(fù)發(fā)送超聲觸發(fā)信號(hào)，使超聲發(fā)生接收器5向超聲波探頭422重復(fù)發(fā)送超聲激勵(lì)信號(hào)。所述的控制單元7采用具有永久存儲(chǔ)功能的計(jì)算機(jī)、PLD、CPLD, PLC、單片機(jī)、DSP和FPGA中的一種或幾種的組合。本實(shí)施例中，控制單元7采用具有永久存儲(chǔ)功能的計(jì)算機(jī)。所述的溜板正限位傳感器414、溜板負(fù)限位傳感器415、溜板零限位傳感器416、探頭臂正限位傳感器426、探頭臂負(fù)限位傳感器427和探頭臂零限位傳感器428采用電磁接近開關(guān)、電容接近開關(guān)、紅外開關(guān)、接觸開關(guān)、激光傳感器中的一種或幾種的組合。本實(shí)施例中，溜板正限位傳感器414、溜板負(fù)限位傳感器415、溜板零限位傳感器416、探頭臂正限位傳感器426、探頭臂負(fù)限位傳感器427和探頭臂零限位傳感器428均采用電磁接近開關(guān)。所述的交互操作單元8包括遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊71、警報(bào)器72、手動(dòng)控制模塊73、顯示器74和打印機(jī)75 ;其中遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊71采用臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、工控機(jī)、平板電腦或智能手機(jī)中的一種或多種的組合，警報(bào)器72采用具有蜂鳴器的報(bào)警器裝置，手動(dòng)控制模塊73采用移動(dòng)式控制盒和至少一個(gè)按鈕及指示燈的固定式控制操作面板；遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊71、警報(bào)器72、手動(dòng)控制模塊73與控制單元7采用GPRS、短信、3G網(wǎng)絡(luò)、4G網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)、有線英特網(wǎng)、藍(lán)牙、電話線、232串行通信線、485串行通信線、CAN總線或USB中的一種或多種的組合連接；顯示器74及打印機(jī)75與控制單元7通過信號(hào)線連接。本實(shí)施例中，遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊71采用筆記本電腦，警報(bào)器72采用具有蜂鳴器和閃爍燈功能的警報(bào)器，遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊71及警報(bào)器72與控制單元7之間通過無線局域網(wǎng)連接，手動(dòng)控制模塊73與控制單元7之間通過485串行通信線連接；遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊71可以實(shí)時(shí)查看自動(dòng)工作運(yùn)行狀態(tài)，可以查看控制單元7的所有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，警報(bào)器72可在系統(tǒng)完成自動(dòng)探傷工作時(shí)發(fā)聲并閃爍提示操作者。如圖5、圖6和圖7所示的實(shí)施例，包括2個(gè)探傷單元4，每個(gè)探傷單元4包括兩個(gè)探傷臂單元42 ;所述的2個(gè)探傷單元4同時(shí)進(jìn)行探傷作業(yè)。圖9為本實(shí)施例的自動(dòng)探傷過程流程圖，其過程包括如下步驟:I)控制單元7向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元6發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)四個(gè)探頭臂電機(jī)425，使探頭臂移動(dòng)機(jī)構(gòu)424帶動(dòng)探頭臂423移動(dòng)到探頭臂零限位傳感器426，令該位置為探頭臂機(jī)械零點(diǎn)位置R ；2)控制單元7向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元6發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)溜板電機(jī)411，使溜板平移機(jī)構(gòu)412帶動(dòng)溜板413移動(dòng)到溜板零限位傳感器416，令該位置為溜板機(jī)械零點(diǎn)位置S ；3)控制單元7向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元6發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元2帶動(dòng)車軸勻速旋轉(zhuǎn)；4)令橫梁31初始停止位置為T0，橫梁31在該位置處時(shí)，探傷單元4不影響操作者放置或卸除車軸11，在控制單元7向橫梁驅(qū)動(dòng)裝置30發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)橫梁31移動(dòng)到橫梁第一限位擋板34和橫梁第二限位擋板37的限制位置，令該位置為Tl，橫梁31位于Tl位置處時(shí)，所有超聲波探頭422均與車軸11的中心線對(duì)齊；5)令與第一氣動(dòng)頂尖21接觸的車軸11的端面為基準(zhǔn)零點(diǎn)P，令第一氣動(dòng)頂尖21指向第二氣動(dòng)頂尖24的方向?yàn)樘絺较颍涣钭詣?dòng)探傷裝置的探傷單元4的數(shù)量為M，并按照探傷正方向依次編號(hào)為I至M ;令第i個(gè)探傷單元4的探傷臂單元42的數(shù)量為Ni，并按照探傷正方向依次編號(hào)為I至隊(duì)；從基準(zhǔn)零點(diǎn)P開始，按照探傷正方向依次設(shè)置所需探傷的每一個(gè)軸段的探傷信息，令使用第i個(gè)探傷單元4的所有探傷信息為集合Ai,并按照軸段起始位置從小到大排序，令第i個(gè)探傷單元4的探傷計(jì)數(shù)器為Ci,初始狀態(tài)時(shí)令Ci=U本實(shí)施例中，M為2, N1為2, N2為2。6)控制單元7同時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行M個(gè)子程序，其中第i個(gè)子程序?qū)Φ趇個(gè)探傷單元4采用如下相同的自動(dòng)探傷控制步驟；a)控制單元7讀取集合Ai中的編號(hào)為Ci的探傷信息，令該探傷信息為Ui,計(jì)算第i個(gè)探傷單元4的移動(dòng)距離；b)控制單元7檢查所有探傷單元4的位置，若編號(hào)為i的探傷單元4按照步驟a)計(jì)算的移動(dòng)距離進(jìn)行移動(dòng)的過程中將會(huì)出現(xiàn)碰撞情況，則重復(fù)步驟b)，否則，進(jìn)入步驟c)；c)控制單元7向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元6發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)第i個(gè)探傷單元4的溜板電機(jī)411，使溜板平移機(jī)構(gòu)412帶動(dòng)溜板413移動(dòng)，使超聲波探頭422移動(dòng)到Ui中所設(shè)置的軸段起始位置，控制單元7向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元6發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)Ui所設(shè)置的探傷臂單元42的探頭臂電機(jī)425，帶動(dòng)探頭臂機(jī)構(gòu)424向車軸11表面移動(dòng)，使超聲波探頭422與車軸11表面耦合接觸；d)控制單元7向超聲波發(fā)生接收器5發(fā)送U1所設(shè)置的超聲探傷參數(shù)信號(hào)及重復(fù)觸發(fā)信號(hào)，使超聲波發(fā)生接收器5向超聲波探頭422重復(fù)發(fā)射超聲波激勵(lì)信號(hào)、接收超聲波回波信號(hào)并采用濾波放大電路對(duì)超聲波信號(hào)進(jìn)行濾波、放大，控制單元7接收超聲波發(fā)生接收器5輸出的超聲信號(hào)，檢測(cè)回波信號(hào)是否超過Ui所設(shè)置的探傷判據(jù)，將超過該探傷判據(jù)的缺陷波形信號(hào)以及探傷位置信息保存到控制單元7的永久存儲(chǔ)器中；e)控制單元7向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元6發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)第i個(gè)探傷單元4的溜板電機(jī)411，使溜板平移機(jī)構(gòu)412帶動(dòng)溜板413移動(dòng)，重復(fù)步驟c)直至探傷單元4移動(dòng)到Ui所設(shè)置的軸段結(jié)束位置；f )令第i個(gè)探傷單元4的探傷計(jì)數(shù)器Ci加1，若Ci大于集合Ai的總數(shù)，則進(jìn)入步驟g)，否則進(jìn)入步驟a);g)若已完成探傷工作的第i個(gè)探傷單元4將影響其他還未完成探傷作業(yè)的探傷單元4，則控制單元7向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元6發(fā)送信號(hào)，將第i個(gè)探傷單元4移動(dòng)到不影響其他探傷單元4的位置；h)第i個(gè)探傷單元4的自動(dòng)探傷控制步驟結(jié)束；7)控制單元7檢查I M個(gè)探傷單元4是否均完成探傷，或是否出現(xiàn)運(yùn)行錯(cuò)誤，或是否人工停機(jī)，“是”則進(jìn)入步驟8)，否則重復(fù)步驟7)；8)控制單元7停止向超聲波發(fā)生接收器5發(fā)送信號(hào)，停止采集發(fā)送和采集超聲信號(hào);9)控制單元7向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元6發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)探頭臂423回到探頭臂機(jī)械零點(diǎn)位置R，驅(qū)動(dòng)溜板413回到溜板機(jī)械零點(diǎn)位置S，驅(qū)動(dòng)龍門架單元3回到橫梁機(jī)械零點(diǎn)位置TO ；10)自動(dòng)探傷過程結(jié)束，保存所有探傷過程信息。本實(shí)施例的控制方法中，所述的探傷信息包括:軸段起始位置、軸段結(jié)束位置、軸段直徑、使用的探傷單元4的編號(hào)、使用的探傷臂單元42的編號(hào)、超聲波發(fā)生接收器5的超聲探傷參數(shù)以及探傷判據(jù)。本發(fā)明利用車軸旋轉(zhuǎn)支撐單元、龍門架單元、探傷單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元和控制單元，綜合實(shí)現(xiàn)了適應(yīng)不同軸型、程序控制的車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置。該裝置通過多組探傷單元同時(shí)作業(yè)，提高工作效率；通過控制單元對(duì)缺陷的自動(dòng)識(shí)別，記錄檢測(cè)到的缺陷。該裝置與傳統(tǒng)手工探傷相比，探傷效率更高，探傷結(jié)果具有可重復(fù)性，降低探傷工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)高自動(dòng)化、高適應(yīng)性、低控制難度和高可靠性的車軸超聲波自動(dòng)探傷。該裝置適用于實(shí)心軸類零件內(nèi)部缺陷的檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置，其特征在于:包括床身(I)、車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元(2)、龍門架單元(3)、至少一個(gè)探傷單元(4)、超聲波發(fā)生接收器(5)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元(6)、控制單元(7)和交互操作單元(8);所述的床身(I)上設(shè)有耦合液收集口(12)，床身(I)內(nèi)固定有耦合液儲(chǔ)存箱(13)和循環(huán)泵(14)，循環(huán)泵(14)與耦合液儲(chǔ)存箱(13)之間通過軟管連接；所述的車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元(2)固定在床身(I)上，所述的車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元(2)含有第一氣動(dòng)頂尖(21)和第二氣動(dòng)頂尖(24);所述的龍門架單元(3)包括橫梁(31)、龍門架第一底座(32)、橫梁第一導(dǎo)向滑軌(33)、橫梁第一限位擋板(34)、橫梁第一動(dòng)作機(jī)構(gòu)(38)、龍門架第二底座(35)、橫梁第二導(dǎo)向滑軌(36)、橫梁第二限位擋板(37)和橫梁第二動(dòng)作機(jī)構(gòu)(39 )，其中龍門架第一底座(32 )和龍門架第二底座(35 )對(duì)稱固定在床身(I)上，橫梁(31)與龍門架第一底座(32 )通過橫梁第一導(dǎo)向滑軌(33 )連接，且與龍門架第二底座(35 )通過橫梁第二導(dǎo)向滑軌(36)連接，橫梁第一限位擋板(34)固定在龍門架第一底座(32)上，橫梁第二限位擋板(37)固定在龍門架第二底座(35)上，橫梁第一動(dòng)作機(jī)構(gòu)(38)固定在龍門架第一底座(32)上并與橫梁(31)固定連接，橫梁第二動(dòng)作機(jī)構(gòu)(39)固定在龍門架第二底座(35)上并與橫梁(31)固定連接，橫梁第一動(dòng)作機(jī)構(gòu)(38)及橫梁第二動(dòng)作機(jī)構(gòu)(39)通過橫梁驅(qū)動(dòng)裝置(30)與控制單元(7)連接；所述的探傷單元(4)包括探傷平移單元(41)和至少一個(gè)探傷臂單元(42)，其中，探傷平移單元(41)包括溜板電機(jī)(411)、溜板平移機(jī)構(gòu)(412 )和溜板(413 )，其中溜板電機(jī)(411)和溜板平移機(jī)構(gòu)(412 )固定在橫梁(31)上，溜板(413)與橫梁(31)之間通過滑動(dòng)導(dǎo)軌或輪式導(dǎo)軌中的一種形式相連；所述的探傷臂單元(42)包括探頭支架(421)、超聲波探頭(422)、探頭臂(423)、探頭臂移動(dòng)機(jī)構(gòu)(424)和探頭臂電機(jī)(425)，其中超聲波探頭(422)固定在探頭支架(421)上，探頭支架(421)固定在探頭臂(423)上，探頭支架(421)與循環(huán)泵(14)通過軟管連接，探頭臂(423)通過探頭臂移動(dòng)機(jī)構(gòu)(424)與探頭臂電機(jī)(425)連接；所述的超聲波發(fā)生接收器(5)分別與超聲波探頭(422)和控制單元(7)連接；所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元(6)的輸入端與控制單元(7)的輸出端連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元(6)的輸出端與溜板電機(jī)(411)的輸入端、探頭臂電機(jī)(425)的輸入端以及車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元(2)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入端連接；所述的探傷平移單元(41)還包括固定在橫梁(31)上的溜板正限位傳感器(414)、溜板負(fù)限位傳感器(415)和溜板零限位傳感器(416)，這三個(gè) 限位傳感器與控制單元(7)連接，并分別位于溜板(413)的正方向移動(dòng)極限位置、負(fù)方向移動(dòng)極限位置以及零點(diǎn)位置；所述的探傷臂單元(42)還包括固定在溜板(413)上的探頭臂正限位傳感器(426)、探頭臂負(fù)限位傳感器(427)和探頭臂零限位傳感器(428)，這三個(gè)限位傳感器與控制單元(7)連接，并分別位于探頭臂(423)的正方向移動(dòng)極限位置、負(fù)方向移動(dòng)極限位置以及零點(diǎn)位置；交互操作單元(8)與控制單元(7)之間通過無線或有線的方式連接。
2.如權(quán)利要求1所述的車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置，其特征在于:所述的車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元(2)還包括第一頂尖支撐(22)、第一輔助支撐(23)、第二頂尖支撐(25)、第二輔助支撐(26 )、主軸電機(jī)(27 )、主軸減速箱(28 )和導(dǎo)軌(29 );其中，導(dǎo)軌(29 )固定在床身(I)上，第一頂尖支撐(22 )固定在床身(I)上，第一氣動(dòng)頂尖(21)安裝在第一頂尖支撐(22 )內(nèi)，主軸電機(jī)(27)、主軸減速箱(28)及第一氣動(dòng)頂尖(21)依次固定連接，第二氣動(dòng)頂尖(24)安裝于第二頂尖支撐(25)內(nèi)，第二頂尖支撐(25)固定在導(dǎo)軌(29)上，第一輔助支撐(23)和第二輔助支撐(26 )均固定在導(dǎo)軌(29 )上；第一氣動(dòng)頂尖(21)及第二氣動(dòng)頂尖(24)通過電磁閥開關(guān)與高壓氣管路連接，電磁閥開關(guān)與控制單元(7)連接；所述的主軸電機(jī)(27)采用伺服電機(jī)、交流電機(jī)或無刷電機(jī)中的一種或幾種的組合。
3.如權(quán)利要求1所述的車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置，其特征在于:所述的溜板電機(jī)(411)采用伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、無刷電機(jī)、直流電機(jī)或交流電機(jī)中的一種；所述的溜板平移機(jī)構(gòu)(412)為絲杠機(jī)構(gòu)或齒輪齒條機(jī)構(gòu)中的一種；所述的橫梁第一動(dòng)作機(jī)構(gòu)(38)和橫梁第二動(dòng)作機(jī)構(gòu)(39)為蝸輪蝸桿、齒輪齒條、絲桿或氣缸驅(qū)動(dòng)的直線導(dǎo)向滑軌中的一種或幾種的組合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；探頭臂電機(jī)(425)采用伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、無刷電機(jī)、直流電機(jī)或交流電機(jī)中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述的車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置，其特征在于:所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元(6)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、變頻器、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的一種或多種的組合。
5.如權(quán)利要求1所述的車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置，其特征在于:所述的超聲發(fā)生接收器(5)與控制單元(7)之間通過A/D、D/A、數(shù)字I/O、串口、并口、藍(lán)牙、有線英特網(wǎng)或無線局域網(wǎng)中的一種或多種的組合形式傳送信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置，其特征在于:所述的控制單元 (7)采用具有永久存儲(chǔ)功能的計(jì)算機(jī)、？0)、0 0)、？^:、單片機(jī)、03 和FPGA中的一種或幾種的組合。
7.如權(quán)利要求1所述的車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置，其特征在于:所述的溜板正限位傳感器(414)、溜板負(fù)限位傳感器(415)、溜板零限位傳感器(416)、探頭臂正限位傳感器(426)、探頭臂負(fù)限位傳感器(427)和探頭臂零限位傳感器(428)采用電磁接近開關(guān)、電容接近開關(guān)、紅外開關(guān)、接觸開關(guān)、激光傳感器中的一種或幾種的組合。
8.如權(quán)利要求1所述的車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置，其特征在于:所述的交互操作單元(8)包括遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊(71)、警報(bào)器(72)、手動(dòng)控制模塊(73)、顯示器(74)和打印機(jī)(75);其中遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊(71)采用臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、工控機(jī)、平板電腦或智能手機(jī)中的一種或多種的組合，警報(bào)器(72)采用具有蜂鳴器的報(bào)警器裝置，手動(dòng)控制模塊(73)采用移動(dòng)式控制盒和至少一個(gè)按鈕及指示燈的固定式控制操作面板；遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊(71)、警報(bào)器(72)、手動(dòng)控制模塊(73)與控制單元(7)采用GPRS、短信、3G網(wǎng)絡(luò)、4G網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)、有線英特網(wǎng)、藍(lán)牙、電話線、232串行通信線、485串行通信線、CAN總線或USB中的一種或多種的組合連接；顯示器(74)、打印機(jī)(75)與控制單元(7)通過信號(hào)線連接。
9.一種采用如權(quán)利要求1或2所述裝置的車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷控制方法，其特征在于:該控制方法包括如下步驟: 1)控制單元(7)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元(6)發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)探頭臂電機(jī)(425)，使探頭臂移動(dòng)機(jī)構(gòu)(424)帶動(dòng)探頭臂(423)移動(dòng)到探頭臂零限位傳感器(426)，令該位置為探頭臂機(jī)械零點(diǎn)位置R ; 2)控制單元(7)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元(6)發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)溜板電機(jī)(411)，使溜板平移機(jī)構(gòu)(412)帶動(dòng)溜板(413)移動(dòng)到溜板零限位傳感器(416)，令該位置為溜板機(jī)械零點(diǎn)位置S ； 3)控制單元(7)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元(6)發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元(2)帶動(dòng)車軸勻速旋轉(zhuǎn)；4)令橫梁(31)初始停止位置為T0，橫梁(31)在該位置處時(shí)，探傷單元(4)不影響操作者放置或卸除車軸(11)，在控制單元(7)向橫梁驅(qū)動(dòng)裝置(30)發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)橫梁(31)移動(dòng)到橫梁第一限位擋板(34)和橫梁第二限位擋板(37)的限制位置，令該位置為Tl，橫梁(31)位于Tl位置處時(shí)，所有超聲波探頭(422)均與車軸(11)的中心線對(duì)齊； 5)令與第一氣動(dòng)頂尖(21)接觸的車軸(11)的端面為基準(zhǔn)零點(diǎn)P，令第一氣動(dòng)頂尖(21)指向第二氣動(dòng)頂尖(24)的方向?yàn)樘絺较?；令自?dòng)探傷裝置的探傷單元(4)的數(shù)量為M個(gè)，并按照探傷正方向依次編號(hào)為I至M ;令第i個(gè)探傷單元(4)的探傷臂單元(42)的數(shù)量為Ni,并按照探傷正方向依次編號(hào)為I至隊(duì)；從基準(zhǔn)零點(diǎn)P開始，按照探傷正方向依次設(shè)置所需探傷的每一個(gè)軸段的探傷信息，令使用第i個(gè)探傷單元(4)的所有探傷信息為集合Ai,并按照軸段起始位置從小到大排序，令第i個(gè)探傷單元(4)的探傷計(jì)數(shù)器為Ci,初始狀態(tài)時(shí)令Ci=I ；M是大于等于I的正整數(shù)，i是大于等于I小于等于M的正整數(shù)，Ni是大于等于I的正整數(shù)； 6)控制單元(7)同時(shí)啟動(dòng)并運(yùn)行M個(gè)子程序，第i個(gè)子程序?qū)μ絺麊卧?4)采用如下相同的自動(dòng)探傷控制步驟； a)控制單元(7)讀取集合Ai中的編號(hào)為Ci的探傷信息，令該探傷信息為Ui,計(jì)算第i個(gè)探傷單元(4)的移動(dòng)距離； b)控制單元(7)檢查所有探傷單元(4)的位置，若編號(hào)為i的探傷單元(4)按照步驟a)計(jì)算的移動(dòng)距離進(jìn)行移動(dòng)的過程中將會(huì)出現(xiàn)碰撞情況，則重復(fù)步驟b)，否則，進(jìn)入步驟c)； c)控制單元(7)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元(6)發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)第i個(gè)探傷單元(4)的溜板電機(jī)(411)，使溜板平移機(jī)構(gòu)(412)帶動(dòng)溜板(413)移動(dòng)，使超聲波探頭(422)移動(dòng)到Ui中所設(shè)置的軸段起始位置，控制單元(7)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元(6)發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)Ui所設(shè)置的探傷臂單元(42)的探頭臂電機(jī)(425)，帶動(dòng)探頭臂移動(dòng)機(jī)構(gòu)(424)向車軸(11)表面移動(dòng)，使超聲波探頭(422)與車軸(11)表面耦合接觸； d)控制單元(7)向超聲波發(fā)生接收器(5)發(fā)送Ui所設(shè)置的超聲探傷參數(shù)信號(hào)及重復(fù)觸發(fā)信號(hào)，使超聲波發(fā)生接收器(5)向超聲波探頭(422)重復(fù)發(fā)射超聲波激勵(lì)信號(hào)、接收超聲波回波信號(hào)并采用濾波放大電路對(duì)超聲波信號(hào)進(jìn)行濾波、放大，控制單元(7)接收超聲波發(fā)生接收器(5)輸出的超聲信號(hào)，檢測(cè)回波信號(hào)是否超過Ui所設(shè)置的探傷判據(jù)，將超過該探傷判據(jù)的缺陷波形信號(hào)以及探傷位置信息保存到控制單元(7)的永久存儲(chǔ)器中； e)控制單元(7)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元(6)發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)第i個(gè)探傷單元(4)的溜板電機(jī)(411)，使溜板平移機(jī)構(gòu)(412)帶動(dòng)溜板(413)移動(dòng)，重復(fù)步驟c)直至第i個(gè)探傷單元(4)移動(dòng)到Ui所設(shè)置的軸段結(jié)束位置； f)令第i個(gè)探傷單元(4)的探傷計(jì)數(shù)器Ci加1，若Ci大于集合Ai的總數(shù)，則進(jìn)入步驟g)，否則進(jìn)入步驟a)； g)若已完成探傷工作的第i個(gè)探傷單元(4)將影響其他還未完成探傷作業(yè)的探傷單元(4)，則控制單元(7)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元(6)發(fā)送信號(hào)，將第i個(gè)探傷單元(4)移動(dòng)到不影響其他探傷單元(4)的位置； h)第i個(gè)探傷單元(4)的自動(dòng)探傷控制步驟結(jié)束； 7)控制單元(7 )檢查I M個(gè)探傷單元(4 )是否均完成探傷，或是否出現(xiàn)運(yùn)行錯(cuò)誤，或是否人工停機(jī)，“是”則進(jìn)入步驟8)，否則重復(fù)步驟7)；8)控制單元(7)停止向超聲波發(fā)生接收器(5)發(fā)送信號(hào)，停止采集發(fā)送和采集超聲信號(hào); 9)控制單元(7)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元(6)發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)探頭臂(423)回到探頭臂機(jī)械零點(diǎn)位置R，驅(qū)動(dòng)溜板(413)回到溜板機(jī)械零點(diǎn)位置S，驅(qū)動(dòng)龍門架單元(3)回到橫梁機(jī)械零點(diǎn)位置TO ； 10)自動(dòng)探傷過程結(jié)束，保存所有探傷過程信息。
10.如權(quán)利要求9所述車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷控制方法，其特征在于:所述的探傷信息包括:軸段起始位置、軸段結(jié)束位置、軸段直徑、使用的探傷單元(4)的編號(hào)、使用的探傷臂單元(42)的編號(hào)、超聲 波發(fā)生接收器(5)的超聲探傷參數(shù)以及探傷判據(jù)。
全文摘要
車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置及控制方法，屬于軸類零件超聲波自動(dòng)探傷技術(shù)領(lǐng)域。探傷裝置包括床身、車軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐單元、龍門架單元、至少一個(gè)探傷單元、超聲波發(fā)生接收器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單元、控制單元和交互操作單元。采用本發(fā)明的超聲波自動(dòng)探傷裝置及控制方法，綜合實(shí)現(xiàn)了適應(yīng)不同軸型、程序控制的車軸徑向超聲波自動(dòng)探傷裝置。該裝置及控制方法通過多組探傷單元同時(shí)作業(yè)，提高工作效率；通過控制單元實(shí)時(shí)、在線、自動(dòng)識(shí)別缺陷，記錄檢測(cè)到的缺陷。該裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，探傷效率更高，探傷結(jié)果具有可重復(fù)性，可降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)高自動(dòng)化、高適應(yīng)性、低控制難度和高可靠性的車軸超聲波自動(dòng)探傷。該裝置適用于實(shí)心軸類零件內(nèi)部缺陷的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N29/04GK103217477SQ20131011106
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者孫振國, 鄒誠, 張文增, 陳強(qiáng), 杜學(xué)鋼, 王曉娜, 高成旺 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 北京博力加機(jī)電技術(shù)發(fā)展中心