CN111307953A - 大型回转体超声检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大型回转体超声波无损检测技术领域，提供了大型回转体超声检测装置及检测方法。大型回转体超声检测装置，包括：支撑机构、检测机构和驱动机构。大型回转体超声检测方法，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴和Y轴以及C轴运动，再由驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的Z轴步进设定距离，完成对回转体周面的检测；驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴和Y轴以及C轴运动，再由驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴或Y轴步进设定距离，完成对回转体端面的检测。实现了对回转体的周面和端面的全覆盖自动检测，提高检测的准确性和效率。

Description

大型回转体超声检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及大型回转体超声波无损检测技术领域，特别是涉及一种大型回转体超声检测装置及检测方法。

背景技术

大型回转体是大型设备必不可少的常见关键零部件，在海上风电、水电、核电、石油化工、航空航天等领域具有广泛的应用。大型回转体零件通常采用自由锻制造，锻造时间一般较长，终锻部位和始锻部位的锻造温度和变形量很难均匀一致，因此大型回转体内部组织和晶粒的差异性较大，大型回转体内部容易产生各种类型的缺陷。

目前，大型回转体的超声检测方式为人工手持探伤仪检测，这种检测受人为因素影响大，检测工的实践经验、耦合状态等都会大大影响检测结果的准确性，检测效率低，且更换探头而产生的运维成本高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种大型回转体超声检测装置，以解决现有检测装置检测效率低，检测结果不准确的问题。

本发明还提出一种大型回转体超声检测方法。

根据本发明第一方面实施例的一种大型回转体超声检测装置，包括：支撑机构，所述支撑机构设置在水槽内，用以支撑回转体；检测机构，所述检测机构用以采用超声波扫查回转体；驱动机构，所述驱动机构与所述检测机构连接，用以驱动所述检测机构沿空间直角坐标系的X轴、Y轴和Z轴以及C轴移动。

根据本发明实施例的大型回转体超声检测装置，通过在水槽内设置支撑机构，实现对回转体的稳定支撑；驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴、Y轴和Z轴以及C轴移动，实现对回转体的周面和端面的全覆盖自动检测，提高检测的准确性和效率。

根据本发明的一个实施例，所述支撑机构包括均设置在所述水槽的内底侧的第一导轨、第二导轨和第三导轨，所述第一导轨、所述第二导轨和所述第三导轨的延长线相交；

所述第一导轨上设有沿所述第一导轨的长度方向可往复滑动的第一垫块，所述第二导轨上设有沿所述第二导轨的长度方向可往复滑动的第二垫块，所述第三导轨上设有沿所述第三导轨的长度方向可往复滑动的第三垫块。

根据本发明的一个实施例，所述第一导轨的两端分别设有第一限位块，所述第二导轨的两端分别设有第二限位块，所述第三导轨的两端分别设有第三限位块。

根据本发明的一个实施例，所述驱动机构包括沿X轴方向设置的第一滑轨、沿Y轴方向设置的第二滑轨和沿Z轴方向设置的第三滑轨；

所述第三滑轨与所述第一滑轨连接，并沿X轴方向在所述第一滑轨上可往复滑动；

所述第一滑轨与所述第二滑轨连接，并沿Y轴方向在所述第二滑轨上可往复滑动；

所述第二滑轨设置在所述水槽的沿Y轴方向的侧壁上。

根据本发明的一个实施例，所述第三滑轨上设有沿Z轴方向可往复滑动的安装座，所述安装座上设有驱动电机，所述驱动电机的输出端与所述检测机构连接，用以驱动所述检测机构沿C轴运动。

根据本发明的一个实施例，所述检测机构包括探杆，所述探杆的一端与所述驱动机构连接，所述探杆的另一端设有安装盘，所述安装盘上设有可拆卸的探头盒，所述探头盒的第一侧壁和第二侧壁分别设有与所述安装盘安装适配的安装孔，所述第一侧壁和所述第二侧壁垂直；

所述探头盒内设有多个角位台，每个所述角位台上分别设有探头，所述探头的检测端与所述回转体的待检测面垂直。

根据本发明的一个实施例，所述探头盒的第二侧壁的内侧设有剪式升降台，多个所述角位台安装在所述剪式升降台的升降端，所述剪式升降台的升降方向与所述探头的超声波发射方向相同。

根据本发明的一个实施例，所述探头盒的周向设有安装框，所述安装框所在平面与所述第二侧壁所在平面平行；

所述安装框设置在所述第一侧壁外侧的第一边框上设有与所述安装盘连接适配的安装孔，所述安装框的第二边框和第三边框上分别设有气弹簧，所述气弹簧的伸缩端连接有隔离框，所述隔离框背离所述气弹簧的一侧设有两排平行的滚珠；

所述气弹簧的伸缩方向与所述探头的超声波发射方向相同。

根据本发明第二方面实施例的一种大型回转体超声检测方法，包括如下步骤：

S1，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴和Y轴以及C轴运动，完成对回转体周面第一周圈的检测；

S2，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的Z轴步进设定距离，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴和Y轴以及C轴运动，完成对回转体周面第二周圈的检测；

S3，重复上述S2步骤，直至完成对回转体整个周面的检测；

S4，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴和Y轴以及C轴运动，完成对回转体端面第一周圈的检测；

S5，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴或Y轴步进设定距离，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴和Y轴以及C轴运动，完成对回转体端面第二周圈的检测；

S6，重复上述S5步骤，直至完成对回转体整个端面的检测。

根据本发明的一个实施例，还包括如下步骤：

S10，确定回转体的圆心和直径，并确定检测机构与回转体周面的水距；

S40，确定检测机构与回转体端面的水距。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例大型回转体超声检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例大型回转体超声检测装置的检测机构的结构示意图；

图3为本发明实施例大型回转体超声检测装置的第三导轨的结构示意图；

图4为本发明实施例大型回转体超声检测装置的探头盒的结构示意图；

图5为本发明实施例大型回转体超声检测装置的角位台的结构示意图；

图6为本发明实施例大型回转体超声检测装置的剪式升降台的结构示意图；

图7为本发明实施例大型回转体超声检测方法的流程框图。

附图标记：

1：水槽；2：回转体；3：第一导轨；4：第二导轨；5：第三导轨；6：第一滑轨；7：第二滑轨；8：第三滑轨；9：安装座；10：驱动电机；11：探杆；12：安装盘；13：探头；14：探头盒；15：第三垫块；16：第一侧壁；17：第二侧壁；18：安装孔；19：角位台；191：第一连接板；192：旋杆；193：第一旋转轴；194：过渡连接板；195：第二连接板；20：剪式升降台；201：安装台；202：支撑台；203：升降旋钮；21：安装框；22：第一边框；23：第二边框；24：气弹簧；25：隔离框；26：滚珠。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1至图6所示，本发明实施例提供一种大型回转体超声检测装置，包括：支撑机构，支撑机构设置在水槽1内，用以支撑回转体2；检测机构，检测机构用以采用超声波扫查回转体2；驱动机构，驱动机构与检测机构连接，用以驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴、Y轴和Z轴以及C轴移动。可以理解的，通过将回转体2放置在水槽1内的支撑机构上，实现支撑机构对回转体2的稳定支撑，同时，水槽1内设置耦合剂，实现稳定的超声波耦合，既避免了人工检测受到的人为因素影响，也避免了局部水浸式检测容易受到流水带来的气泡影响，保证了检测装置探伤结果的精确性。耦合方式可采用水浸式、局部水浸式和接触式，耦合剂可使用水、机油和酒精等液体。

进一步的，检测机构用以向回转体2发射超声波，实现对回转体2冶炼、轧制过程中产生的夹渣、偏析、裂纹、折叠等缺陷的无损检测，完成对回转体2内部质量的全面检测。

其中，驱动机构安装在水槽1上，检测机构与驱动机构连接，实现驱动机构对检测机构沿空间直角坐标系的X轴、Y轴和Z轴以及C轴移动，进而实现检测机构对回转体2上下端面和内外周面的全方位检测。值得说明的，C轴方向为绕Z轴旋转的方向。

根据本发明实施例的大型回转体超声检测装置，通过在水槽1内设置支撑机构，实现对回转体2的稳定支撑；驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴、Y轴和Z轴以及C轴移动，实现对回转体2的周面和端面的全覆盖自动检测，提高检测的准确性和效率。

在本发明的一个实施例中，支撑机构包括均设置在水槽1的内底侧的第一导轨3、第二导轨4和第三导轨5，第一导轨3、第二导轨4和第三导轨5的延长线相交；

第一导轨3上设有沿第一导轨3的长度方向可往复滑动的第一垫块，第二导轨4上设有沿第二导轨4的长度方向可往复滑动的第二垫块，第三导轨5上设有沿第三导轨5的长度方向可往复滑动的第三垫块15。可以理解的，第一导轨3、第二导轨4和第三导轨5位于同一平面，均设于水槽1的内底侧，且第一导轨3、第二导轨4和第三导轨5三者的延长线相交。

进一步的，第一垫块、第二垫块和第三垫块15位于同一平面，用以共同支撑同一回转体2。可以理解的，通过沿第一导轨3的长度方向滑动调整第一垫块，通过沿第二导轨4的长度方向滑动调整第二垫块，通过沿第三导轨5的长度方向滑动调整第三垫块15，实现对第一垫块、第二垫块和第三垫块15平面内的位置调整，进而适配不同直径尺寸的回转体2，提高检测装置的适用性，降低检测成本。

本实施例中，第一导轨3沿Y轴设置，第二导轨4沿X轴设置，第三导轨5沿第一导轨3和第二导轨4延长线夹角的角平分线方向设置。具体的，根据待检测回转体2的直径尺寸，手动滑动或电机驱动调整第一垫块、第二垫块和第三垫块15的相对位置，将回转体2吊装放置在第一垫块、第二垫块和第三垫块15构成的支撑平面上，实现对回转体2的稳定支撑的同时，预留出检测回转体2所需空间。

在本发明的一个实施例中，第一导轨3的两端分别设有第一限位块，第二导轨4的两端分别设有第二限位块，第三导轨5的两端分别设有第三限位块。可以理解的，通过在第一导轨3的两端分别设置第一限位块，用以防止第一垫块滑脱于第一导轨3；通过在第二导轨4的两端分别设置第二限位块，用以防止第二垫块滑脱于第二导轨4；通过在第三导轨5的两端分别设置第三限位块，用以防止第三垫块15滑脱于第三导轨5。值得说明的，本实施例中，当第一垫块、第二垫块和第三垫块15均滑动至最近接第一导轨3、第二导轨4和第三导轨5的延长线交点时，支撑最小直径尺寸的回转体2；当第一垫块、第二垫块和第三垫块15均滑动至相对最远离第一导轨3、第二导轨4和第三导轨5的延长线交点时，支撑最大直径尺寸的回转体2。也就是说，通过调整第一导轨3、第二导轨4和第三导轨5的设置长度，可调整检测装置对不同直径尺寸的回转体2的适用范围。

在本发明的一个实施例中，驱动机构包括沿X轴方向设置的第一滑轨6、沿Y轴方向设置的第二滑轨7和沿Z轴方向设置的第三滑轨8；

第三滑轨8与第一滑轨6连接，并沿X轴方向在第一滑轨6上可往复滑动；

第一滑轨6与第二滑轨7连接，并沿Y轴方向在第二滑轨7上可往复滑动；

第二滑轨7设置在水槽1的沿Y轴方向的侧壁上。

可以理解的，沿Y轴设置的第二滑轨7设置在水槽1沿Y轴方向的侧壁上端，本实施例中，共设置两个第二滑轨7，分别设置在水槽1沿Y轴方向的侧壁上端。

进一步的，沿X轴设置的第一滑轨6的两端分别搭设在第二滑轨7上，且第一滑轨6的两端可沿Y轴方向在第二滑轨7上往复滑动，实现对检测机构在Y轴方向的移动调整。采用两根第二滑轨7，实现对第一滑轨6的稳定支撑，提高检测机构在移动过程中的稳定性，保证检测结果准确性。

其中，沿Z轴方向设置的第三滑轨8安装在第一滑轨6上，第三滑轨8可沿X轴方向在第一滑轨6上往复滑动，实现对检测机构在X轴方向的移动调整。

在本发明的一个实施例中，第三滑轨8上设有沿Z轴方向可往复滑动的安装座9，安装座9上设有驱动电机10，驱动电机10的输出端与检测机构连接，用以驱动检测机构沿C轴运动。可以理解的，安装座9可滑动安装在第三滑轨8上，以调整检测机构在Z轴方向的位置，通过调整第三滑轨8在第一滑轨6上的位置，实现对检测机构在X轴方向的位置，通过调整第一滑轨6在第二滑轨7上的位置，实现对检测机构在Y轴方向的位置，至此，有效实现对检测机构空间位置的调整。

进一步的，驱动电机10安装在安装座9上，检测机构与驱动电机10的输出端连接，驱动电机10驱动检测机构绕Z轴转动，实现对检测机构沿C轴的调整。

值得说明的，第一滑轨6通过第一滚轮安装在第二滑轨7上，第一滚轮通过Y轴电机驱动转动，实现第一滑轨6在第二滑轨7上沿Y轴方向的往复滑动；第三滑轨8通过第二滚轮安装在第一滑轨6上，第二滚轮通过X轴电机驱动转动，实现第三滑轨8在第一滑轨上沿X轴方向的往复滑动；安装座9通过第三滚轮安装在第三滑轨8上，第三滚轮通过Z轴电机驱动转动，实现安装座9在第三滑轨8上沿Z轴方向的往复滑动。Y轴电机、X轴电机、Z轴电机和驱动电机10分别各自转动，同时工作，实现对检测机构在X轴、Y轴、Z轴以及C轴方向的位置同时调整，实现对回转体2的精密检测，提高检测效率。

在本发明的一个实施例中，检测机构包括探杆11，探杆11的一端与驱动机构连接，探杆11的另一端设有安装盘12，安装盘12上设有可拆卸的探头盒14，探头盒14的第一侧壁16和第二侧壁17分别设有与安装盘12安装适配的安装孔18，第一侧壁16和第二侧壁17垂直；探头盒14内设有多个角位台19，每个角位台19上分别设有探头13，探头13的检测端与回转体2的待检测面垂直。

可以理解的，如图4所示，探杆11沿Z轴方向设置，探杆11的上端与驱动电机10的输出端连接，实现驱动电机10对探杆11沿C轴方向运动的驱动。探杆11的下端设有安装盘12，探头盒14可拆卸的安装在安装盘12上。具体的，本实施例中，探头盒14的第一侧壁16和第二侧壁17分别设有与安装盘12安装适配的安装孔18，第一侧壁16和第二侧壁17垂直。探头盒14的第一侧壁16为探头盒14的顶面，第二侧壁17为探头盒14的背面。也就是说，当需要对回转体2的内外周面进行检测时，探头盒14的第一侧壁16，也就是探头盒14的顶面，通过安装孔18与安装盘12连接固定；当需要对回转体2的端面进行检测时，探头盒14的第二侧壁17，也就是探头盒14的背面，通过安装孔18与安装盘12连接固定。

进一步的，探头盒14内设有多个角位台19，每个角位台19上分别设有探头13，探头13的检测端与回转体2的待检测面垂直。可以理解的，探头盒14具备多通道检测功能，可根据实际需要设置角位台19的个数，以提高检测速度。每个角位台19上设置一个探头13，角位台19用以精确调整探头13的便宜量，以保证探头13的检测端发射的超声波与回转体2的待检测面始终保持垂直，提高检测的准确性。值得说明的，当检测回转体2的内周面和外周面进行检测时，将探头13的检测端安装方向与Z轴垂直，当检测回转体2的上端面和下端面时，将探头13的检测端安装方向设定为Z轴方向。

如图5所示，角位台19包括第一连接板191、旋杆192、第一旋转轴193、过渡连接板194和第二连接板195。第一连接板191呈L形，其一端与探头盒14的第二侧壁17连接，另一端与通过第一旋转轴193与过渡连接板194的一端连接，第一旋转轴193的一端与第一连接板191可旋转连接，第一旋转轴193的另一端与过渡连接板194可旋转连接。过渡连接板194的一端设有第一转轮，第一转轮设于第一连接板191和过渡连接板194之间，且第一旋转轴193可转动的穿设在第一转轮内。旋杆192延期轴线方向设有螺纹，并与第一转轮啮合，通过旋转旋杆192实现第一转轮带动过渡连接板194的转动，实现对过渡连接板194的位置调整。

进一步的，过渡连接板194的另一端通过第二旋转轴与第二连接板195的一端连接，第二连接板195呈L形，第二连接板195的另一端设有穿孔，探头13穿设在穿孔内，实现探头的安装。第二连接板195的一端设有第二转轮，第二旋转轴穿设在第二转轮内，第一旋转轴193上设有与第二转轮啮合的轮齿，通过旋转第一旋转轴193，带动第二转轮及第二连接板195转动，实现对第二连接板195的位置调整。第一旋转轴193和第二旋转轴均水平设置，且相互垂直，通过旋转旋杆192和第一旋转轴193，实现对探头13的角度调整，保证探头13的检测端发射的超声波与回转体2的待检测面始终保持垂直，提高检测的准确性。

在本发明的一个实施例中，探头盒14的第二侧壁17的内侧设有剪式升降台20，多个角位台19安装在剪式升降台20的升降端，剪式升降台20的升降方向与探头13的超声波发射方向相同。可以理解的，如图6所示，剪式升降台20包括安装台201、支撑台202和升降支架，安装台201用以与探头盒14的第二侧壁17的内侧安装固定，升降支架设置在安装台201和支撑台202之间，并通过升降旋钮203调整升降支架的升降，进而控制成支撑台202的升降。支撑台202用以安装多个角位台19，实现探头13与剪式升降台20的安装，从而实现探头13与回转体2之间的水距的调整。需要说明的，剪式升降台20的升降方向与探头13超声波发射方向相同。

在本发明的一个实施例中，探头盒14的周向设有安装框21，安装框21所在平面与第二侧壁17所在平面平行；安装框21设置在第一侧壁16外侧的第一边框22上设有与安装盘12连接适配的安装孔，安装框21的第二边框23和第三边框上分别设有气弹簧24，气弹簧24的伸缩端连接有隔离框25，隔离框25背离气弹簧24的一侧设有两排平行的滚珠26；气弹簧24的伸缩方向与探头13的超声波发射方向相同。可以理解的，安装框21设置在探头盒14的外周侧，并与探头盒14固定连接。安装框21的上边框，即第一边框22，设有与安装盘12连接适配的安装孔，实现安装框21及探头盒14的与探杆11的安装固定。

其中，安装框21的两个侧边框，即第二边框23和第三边框，均设有气弹簧24。气弹簧24的固定端与安装框21的侧边框连接，气弹簧24的伸缩端与隔离框25连接，气弹簧24的伸缩方向与探头13的超声波发射方向相同，实现隔离框25沿探头13的超声波发射方向的往复移动。

进一步的，隔离框25背离气弹簧24的一侧设有两排平行的滚珠26，对回转体2检测过程中，滚珠26始终与回转体2的检测面接触，实现探头盒14压紧在回转体2的检测面，实现探头13对回转体2检测面的自适应跟随。滚珠26优选为尼龙材质，防止对回转体2的检测面产生划伤。

在本发明的一个实施例中，还包括控制器，控制器分别与检测机构和驱动机构连接。可以理解的，控制器分别与Y轴电机、X轴电机、Z轴电机和驱动电机10连接，用以控制并规划探头13的检测轨迹，实现对回转体2的全面检测。

根据本发明的一个实施例，水槽1连接有循环管路，循环管路上设有过滤器。可以理解的，通过对水槽1内的耦合剂的循环过滤，保证水浸式检测环境的稳定性，无杂质干扰。

在一个例子中，水槽1采用不锈钢与透明有机玻璃独立制作，在回转体2主要工作区域安装有透明观察窗口及照明灯，以满足扫查过程中对探头13及回转体2的观测需求，方便对回转体2定位、检测情况进行观察和调整。水槽1结构牢固，长期使用后仍可保持足够的刚度和精度。水槽1的结构部件框架均采用防锈防蚀处理，与水接触的金属部件均采用防锈防蚀材料，并有良好的密封性，***材料绿色环保，不含有毒物质，不影响人体健康及对环境造成污染。

如图7所示，本发明实施例还提供一种基于上述大型回转体超声检测装置的大型回转体超声检测方法，包括如下步骤：

S1，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴和Y轴以及C轴运动，完成对回转体周面第一周圈的检测；

S2，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的Z轴步进设定距离，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴和Y轴以及C轴运动，完成对回转体周面第二周圈的检测；

S3，重复上述S2步骤，直至完成对回转体整个周面的检测；

S4，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴和Y轴以及C轴运动，完成对回转体端面第一周圈的检测；

S5，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴或Y轴步进设定距离，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴和Y轴以及C轴运动，完成对回转体端面第二周圈的检测；

S6，重复上述S5步骤，直至完成对回转体整个端面的检测。

在本发明的一个实施例中，还包括如下步骤：

S10，确定回转体的圆心和直径，并确定检测机构与回转体周面的水距；

S40，确定检测机构与回转体端面的水距。

在一个例子中，由于传输超声探头信号的电缆需要经过驱动电机，连接到探头，因此需要限制探杆的旋转范围，以免过度扭转导致电缆损坏。因而步骤S4和S5所述的第一周圈与第二周圈的运动方向相反，可以避免损坏电缆。由于各周圈起始和结束时，驱动机构需要降低速度运动，影响检测效率，可选地，在驱动电机处，超声信号电缆上增设射频滑环，使得超声信号电缆可以无限制的相互扭转，而不影响信号传输。此时探杆可以无限制的旋转，因而步骤S4和S5所述各周圈运动可以不减速运行，提高检测效率。

本发明实施例大型回转体超声检测方法，具体包括如下步骤：

根据大型回转体的直径和厚度尺寸信息，计算其圆心所在位置，调整水槽内的第一导轨上的第一垫块、第二导轨上的第二垫块和第三导轨上的第三垫块的相对位置，将大型回转体吊装并稳定放置，确定探头与回转体周面的水距；本实施例中，探头的检测端紧贴大型回转体的检测面，保证探头的检测端在检测面上的各个点的检测条件一致，从而保证检测结果的准确性和合理性；

控制器控制Y轴电机、X轴电机、Z轴电机和驱动电机工作，使探头的检测端的运动轨迹与大型回转体成一个同心圆，保证探头发出的超声波时刻与大型回转体垂直，入射到大型回转体的能量最强；

大型回转体周面检测工作中，扫查方向为在检测面上探头的移动方向，步进方向与扫查方向垂直；本实施例中，大型回转体的周向方向为扫查方向，Z轴为步进方向，两者可以互换设定；控制器控制探头沿X轴、Y轴、C轴，由周面的检测起点扫描至检测终点，完成对回转体端面第一周圈的检测；

Z轴电机驱动探头沿Z轴步进设定距离，控制器控制探头沿X轴、Y轴、C轴，由周面的第二检测起点扫描至第二检测终点，完成对回转体端面第二周圈的检测；重复上述步骤，直至完成对回转体整个内端面和外端面的检测；

使得探头的运动轨迹覆盖大型回转体整个被检测范围，探头每间隔相同的距离采集对应位置的超声信息和位置信息，进而获得来自大型回转体内部缺陷的平面分布及埋藏深度方向的信息，利用测量到的数据进行计算机图像重建，得到大型回转体内部缺陷的平面图像；

通过控制器根据大型回转体被检测面的直径、扫查范围和探头的自动规划和控制，完成对大型回转体周面的超声检测；

大型回转体端面检测工作中，控制器控制Z轴电机调整探头与回转体端面的水距，控制器控制Y轴电机、X轴电机、和驱动电机工作，使探头的检测端的运动轨迹与大型回转体成多个递减或递增直径同心圆，保证探头发出的超声波时刻与大型回转体垂直，入射到大型回转体的能量最强；

扫查方向为在检测面上探头的移动方向，步进方向与扫查方向垂直；本实施例中，大型回转体的周向方向为扫查方向，大型回转体的径向为步进方向，两者可以互换设定；控制器控制探头沿X轴和Y轴，由端面的检测起点扫描至检测终点，完成对回转体端面第一周圈的检测；

Y轴电机或X轴电机驱动探头沿大型回转体的径向步进设定距离，控制器控制探头沿X轴和Y轴，由端面的第二检测起点扫描至第二检测终点，完成对回转体端面第二周圈的检测；重复上述步骤，直至完成对回转体整个上端面的检测；

将大型回转体翻转，使大型回转体的下端面朝上，重复对大型回转体的上端面的检测步骤，完成对大型回转体下端面的检测。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种大型回转体超声检测装置，其特征在于，包括：

支撑机构，所述支撑机构设置在水槽内，用以支撑回转体；

检测机构，所述检测机构用以采用超声波扫查回转体；

驱动机构，所述驱动机构与所述检测机构连接，用以驱动所述检测机构沿空间直角坐标系的X轴、Y轴和Z轴以及C轴移动。

2.根据权利要求1所述的大型回转体超声检测装置，其特征在于，所述支撑机构包括均设置在所述水槽的内底侧的第一导轨、第二导轨和第三导轨，所述第一导轨、所述第二导轨和所述第三导轨的延长线相交；

所述第一导轨上设有沿所述第一导轨的长度方向可往复滑动的第一垫块，所述第二导轨上设有沿所述第二导轨的长度方向可往复滑动的第二垫块，所述第三导轨上设有沿所述第三导轨的长度方向可往复滑动的第三垫块。

3.根据权利要求2所述的大型回转体超声检测装置，其特征在于，所述第一导轨的两端分别设有第一限位块，所述第二导轨的两端分别设有第二限位块，所述第三导轨的两端分别设有第三限位块。

4.根据权利要求1所述的大型回转体超声检测装置，其特征在于，所述驱动机构包括沿X轴方向设置的第一滑轨、沿Y轴方向设置的第二滑轨和沿Z轴方向设置的第三滑轨；

所述第三滑轨与所述第一滑轨连接，并沿X轴方向在所述第一滑轨上可往复滑动；

所述第一滑轨与所述第二滑轨连接，并沿Y轴方向在所述第二滑轨上可往复滑动；

所述第二滑轨设置在所述水槽的沿Y轴方向的侧壁上。

5.根据权利要求4所述的大型回转体超声检测装置，其特征在于，所述第三滑轨上设有沿Z轴方向可往复滑动的安装座，所述安装座上设有驱动电机，所述驱动电机的输出端与所述检测机构连接，用以驱动所述检测机构沿C轴运动。

6.根据权利要求1所述的大型回转体超声检测装置，其特征在于，所述检测机构包括探杆，所述探杆的一端与所述驱动机构连接，所述探杆的另一端设有安装盘，所述安装盘上设有可拆卸的探头盒，所述探头盒的第一侧壁和第二侧壁分别设有与所述安装盘安装适配的安装孔，所述第一侧壁和所述第二侧壁垂直；

所述探头盒内设有多个角位台，每个所述角位台上分别设有探头，所述探头的检测端与所述回转体的待检测面垂直。

7.根据权利要求6所述的大型回转体超声检测装置，其特征在于，所述探头盒的第二侧壁的内侧设有剪式升降台，多个所述角位台安装在所述剪式升降台的升降端，所述剪式升降台的升降方向与所述探头的超声波发射方向相同。

8.根据权利要求6所述的大型回转体超声检测装置，其特征在于，所述探头盒的周向设有安装框，所述安装框所在平面与所述第二侧壁所在平面平行；

所述安装框设置在所述第一侧壁外侧的第一边框上设有与所述安装盘连接适配的安装孔，所述安装框的第二边框和第三边框上分别设有气弹簧，所述气弹簧的伸缩端连接有隔离框，所述隔离框背离所述气弹簧的一侧设有两排平行的滚珠；

所述气弹簧的伸缩方向与所述探头的超声波发射方向相同。

9.一种基于如权利要求1-8任一项所述的大型回转体超声检测装置的大型回转体超声检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴和Y轴以及C轴运动，完成对回转体周面第一周圈的检测；

S2，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的Z轴步进设定距离，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴和Y轴以及C轴运动，完成对回转体周面第二周圈的检测；

S3，重复上述S2步骤，直至完成对回转体整个周面的检测；

S4，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴和Y轴以及C轴运动，完成对回转体端面第一周圈的检测；

S5，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴或Y轴步进设定距离，驱动机构驱动检测机构沿空间直角坐标系的X轴和Y轴以及C轴运动，完成对回转体端面第二周圈的检测；

S6，重复上述S5步骤，直至完成对回转体整个端面的检测。

10.根据权利要求9所述的大型回转体超声检测方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S10，确定回转体的圆心和直径，并确定检测机构与回转体周面的水距；

S40，确定检测机构与回转体端面的水距。

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