一种夹持式超声激励装置及超声红外热像检测系统

摘要

本发明提供一种夹持式超声激励装置及超声红外热像检测系统，超声激励头由三轴可旋转式夹持机构夹持，通过第一转轴能够实现超声激励头对球面上某一条经线所有点的激励，通过第二转轴、第三转轴能够实现超声激励头在平面内的旋转，配合底座三爪转盘的水平旋转，最终能够实现三维空间内超声激励头对零件任意角度的激励。所述夹持式超声激励装置在激励效果和准确度上都实现了提升，满足超声红外热像检测系统的检测需求，提高了复杂零件的可检测性，扩大应用范围。一方面，所述超声激励装置可以实现激励位置的选择，覆盖面大，自由度高；另一方面，所述超声激励装置可以在激励过程中通过机械、压缩空气或电力持续稳定地施加耦合压力。

说明书

技术领域

本发明涉及超声激励领域，尤其涉及一种夹持式超声激励装置及 超声红外热像检测系统。

背景技术

超声红外热像检测系统一般包括超声激励装置、红外热像仪和图 像处理设备。超声激励装置又包括两部分，一部分是超声发生器(也 叫超声电源)，其功能是将普通交流电转化为一定功率的按超声频率震 荡的交流电信号；另一部分是由换能器和变幅杆组成的激励头，其功 能是将电信号转换为同频率的机械振动，两部分通过导线相连。在超 声红外热像检测技术中，要通过激励头将超声振动能量输入被测零件， 需要提供一定耦合压力将激励头按一定角度压在被测零件的激励位 置。

目前实验室和工业实践中普遍采用的超声激励加载方式主要有两 种：一类是手持式，需将激励头靠人力压在试件需要激励的部位进行 激励。对于手持式的超声激励方式，其对零件表面加载的压力完全受 人为因素影响，和操作者的经验有直接关系，不能保证均匀而持续的 加载，无法保证激励枪头部与零件表面的良好耦合。另一类是使用固 定机架夹持激励头，激励头方向只能朝下，通过机架顶部的辅助压力 装置施加耦合压力。对于固定式的超声激励方式，其超声激励头只能 上下运动，因此只有对与激励头平行的面才有良好的耦合效果，对复 杂零件或者与激励头不平行的面无法保证良好的耦合。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种夹持式超声激励装置及 超声红外热像检测系统，用于实现对复杂形状零件不同角度表面进行 稳定的加压耦合及红外热像检测。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种夹持式超声激励 装置，包括三轴可旋转式夹持机构，所述三轴可旋转式夹持机构包括 第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆、顶板及底座；

第一支撑杆的一端通过第一转轴与超声激励头活动连接，第一支 撑杆的另一端通过第二转轴与第二支撑杆的一端活动连接；第二支撑 杆的另一端与顶板固定连接；第三支撑杆包括立柱筒和立柱套，所述 立柱筒的一端与顶板固定连接，所述立柱筒的另一端套入所述立柱套 的一端，并通过第三转轴与该所述立柱套的一端活动连接，所述立柱 套的另一端与底座固定连接。

其中，所述第一转轴与所述第三转轴为轴承式连接转轴。

其中，所述第二转轴为铰链式连接转轴。

其中，所述装置还包括三爪转盘，所述三爪转盘包括三爪夹持装 置和转盘；

所述三爪夹持装置用于夹持被测零件，所述转盘与所述底座固定 连接。

其中，所述装置还包括辅助压力装置，所述辅助压力装置为手动 旋紧装置、压缩空气装置或伺服电机，所述辅助压力装置的施压端与 所述超声激励头的尾端相连。

其中，所述装置还包括超声激励头夹持装置，所述超声激励头夹 持装置用于固定所述超声激励头，并通过所述第一转轴与所述第一支 撑杆活动连接。

其中，所述装置还包括：

所述第一支撑杆与所述超声激励夹持装置的连接处设置有至少一 颗螺钉，当所述超声激励夹持装置固定时，该螺钉锁死，当所述超声 激励夹持装置转动时，该螺钉松开；

所述第一支撑杆与所述第二支撑杆的连接处设置有至少一颗螺 钉，当所述第一支撑杆固定时，该螺钉锁死，当所述第一支撑杆转动 时，该螺钉松开；

所述立柱筒与所述立柱套的连接处设置有至少一颗螺钉，当所述 立柱筒与所述立柱套固定时，该螺钉锁死，当所述立柱筒转动时，或 所述立柱筒伸缩时，该螺钉松开。

其中，所述装置还包括超声发生器、电源，所述超声发生器与所 述超声激励头连接，用于给所述超声激励头提供匹配超声频率震荡的 交流电信号；所述电源用于给所述装置供电。

第二方面，本发明提供一种超声红外热像检测系统，所述系统包 括夹持式超声激励装置、红外热像仪及图像处理设备，所述红外热像 仪用于获取被测零件的红外热像图，所述图像处理设备用于对所述红 外热像图进行处理。

由上述技术方案可知，本发明提供一种夹持式超声激励装置及超 声红外热像检测系统，超声激励头由三轴可旋转式夹持机构夹持，通 过第一转轴能够实现超声激励头对球面上某一条经线所有点的激励， 通过第二转轴、第三转轴能够实现超声激励头在平面内的旋转，配合 底座三爪转盘的水平旋转，最终能够实现三维空间内超声激励头对零 件任意角度的激励。所述夹持式超声激励装置在激励效果和准确度上 都实现了提升，满足超声红外热像检测系统的检测需求，提高了复杂 零件的可检测性，扩大应用范围。一方面，所述超声激励装置可以实 现激励位置的选择，覆盖面大，自由度高；另一方面，所述超声激励 装置可以在激励过程中通过机械、压缩空气或电力持续稳定地施加耦 合压力。

附图说明

为了更清楚地说明本公开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简单地介绍，显而 易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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 图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的夹持式超声激励装置的结构示意图；

图2a为本发明一实施例中的第一转轴示意图；

图2b为本发明一实施例中的第二转轴示意图；

图2c为本发明一实施例中的第三转轴示意图；

图3为本发明一实施例提供的超声红外热像检测系统的结构示意 图；

图1中，1、三爪转盘，1a、三爪夹持装置，1b、转盘，2、超声 激励头，3、辅助压力装置，4、超声激励头夹持装置，5、顶板，6、 底座，7、第一支撑杆，8、第二支撑杆，9、第三支撑杆，9a、立柱筒， 9b、立柱套，10、第一转轴，11、第二转轴，12、第三转轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细 描述。以下实施例用于说明本发明，但不用于限制本发明的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的夹持式超声激励装置的结构示 意图，如图1所示，本发明的夹持式超声激励装置包括三轴可旋转式 夹持机构，所述三轴可旋转式夹持机构包括第一支撑杆7、第二支撑杆 8、第三支撑杆9、顶板5及底座6；

第一支撑杆7的一端通过第一转轴10与超声激励头2活动连接， 第一支撑杆7的另一端通过第二转轴11与第二支撑杆8的一端活动连 接；第二支撑杆8的另一端与顶板5固定连接；第三支撑杆9包括立 柱筒9a和立柱套9b，立柱筒9a的一端与顶板5固定连接，立柱筒9a 的另一端套入立柱套9b的一端，并通过第三转轴12与该立柱套9b的 一端活动连接，立柱套9b的另一端与底座6固定连接。

可以理解的是，第三支撑杆9为套筒式结构，由立柱筒9a和立柱 套9b组成，立柱筒9a套入立柱套9b，可以通过伸缩实现第三支撑杆 9高度的变化，从而实现超声激励头2距离三爪夹持装置1a距离的变 化，满足复杂零件或不同尺寸零件的超声激励需求。

其中，第一转轴10与第三转轴12为轴承式连接转轴。

可以理解的是，如图2a所示，第一转轴10采用轴承式连接转轴， 可以实现360°的旋转，由此，通过第一转轴10能够实现超声激励头 2在与第一支撑杆7垂直平面内进行360°的旋转，从而实现超声激励 头2对球面上某一条经线所有点的激励。

可以理解的是，如图2c所示，第三转轴12采用轴承式连接转轴， 可以实现360°的旋转，由此，通过第三转轴12能够实现超声激励头 2在水平面内以第三支撑杆9为轴线进行360°的旋转。

其中，第二转轴11为铰链式连接转轴。

可以理解的是，如图2b所示，第二转轴11采用铰链式连接转轴， 可以实现至少180°的旋转，由此，通过第二转轴11能够实现超声激 励头2在垂直平面内以第二转轴11的旋转点为圆心进行旋转。

其中，夹持式超声激励装置还包括三爪转盘1，所述三爪转盘1 包括三爪夹持装置1a和转盘1b；

所述三爪夹持装置1a用于夹持被测零件，所述转盘1b与所述底 座6固定连接。

可以理解的是，三爪转盘是转盘式三爪夹持装置。三爪夹持装置 1a用于夹持被测零件。转盘1b可以实现单轴360°旋转，用于使三爪 夹持装置1a夹持的被测零件与超声激励头2的位置相匹配，从而实现 复杂零件最佳激励位置。

进一步的，三爪转盘1的具体型号可以根据被测零件的大小和形 状进行选择。

其中，夹持式超声激励装置还包括辅助压力装置3，所述辅助压力 装置3为手动旋紧装置、压缩空气装置或伺服电机，辅助压力装置3 的施压端与超声激励头2的尾端相连。

可以理解的是，当夹持式超声激励装置工作时，辅助压力装置3 可以通过机械、压缩空气或电力持续稳定地施加耦合压力，从而实现 对超声激励头2任意激励角度下一定压力压紧，压力度数由辅助压力 装置3中的压力表提供。

其中，夹持式超声激励装置还包括超声激励头夹持装置4，所述超 声激励头夹持装置4用于固定超声激励头2，并通过第一转轴10与第 一支撑杆7活动连接。

其中，夹持式超声激励装置还包括：

第一支撑杆7与超声激励夹持装置4的连接处设置有至少一颗螺 钉，当超声激励夹持装置4固定时，该螺钉锁死，当超声激励夹持装 置4转动时，该螺钉松开；

第一支撑杆7与第二支撑杆8的连接处设置有至少一颗螺钉，当 第一支撑杆7固定时，该螺钉锁死，当第一支撑杆7转动时，该螺钉 松开；

立柱筒9a与立柱套9b的连接处设置有至少一颗螺钉，当立柱筒 9a与立柱套9b固定时，该螺钉锁死，当立柱筒9a转动时，或立柱筒 9a伸缩时，该螺钉松开。

可以理解的是，超声激励夹持装置4、第一支撑杆7的转动以及立 柱筒9a的转动和/或伸缩可以通过手动或伺服电机实现。螺钉用于实 现上述超声激励夹持装置4、第一支撑杆7以及立柱筒9a的固定，进 一步的，能够实现固定功能部件如螺栓、铆钉等均可在此使用。

其中，夹持式超声激励装置还包括超声发生器、电源，超声发生 器与超声激励头2连接，用于给超声激励头2提供匹配超声频率震荡 的交流电信号。电源用于给夹持式超声激励装置供电。

可以理解的是，超声激励设备包括两部分，一部分是超声发生器， 用于将普通交流电转化为一定功率的按超声频率震荡的交流电信号； 另一部分是由换能器和变幅杆组成的超声激励头，用于将电信号转换 为同频率的机械振动，两部分通过导线相连。

综上所述，本发明提供一种夹持式超声激励装置，超声激励头由 三轴可旋转式夹持机构夹持，通过第一转轴能够实现超声激励头对球 面上某一条经线所有点的激励，通过第二转轴、第三转轴能够实现超 声激励头在平面内的旋转，配合底座三爪转盘的水平旋转，最终能够 实现三维空间内超声激励头对零件任意角度的激励。所述夹持式超声 激励装置在激励效果和准确度上都实现了提升，提高了复杂零件的可 检测性。一方面，所述超声激励装置可以实现激励位置的选择，覆盖 面大，自由度高；另一方面，所述超声激励装置可以在激励过程中通 过机械、压缩空气或电力持续稳定地施加耦合压力。

图3示出了本发明一实施例提供的超声红外热像检测系统的结构 示意图，如图3所示，本发明的超声红外热像检测系统包括夹持式超 声激励装置31、红外热像仪32、图像处理设备33，红外热像仪32用 于获取被测零件的红外热像图，图像处理设备33用于对红外热像图进 行处理。

可以理解的是，在超声红外热像检测技术中，要通过超声激励头 将超声振动能量输入被测零件，需要提供一定耦合压力将激励头按一 定角度压在被测零件的激励位置。对于复杂零件的超声红外检测而言， 能够实现三维空间对被测零件任意角度的激励非常重要。

夹持式超声激励装置可以实现从不同角度对被测零件表面进行加 压耦合，通过对超声激励头方向和角度的调整实现对复杂零件不同部 位的有效激励，满足超声红外热像检测系统的检测需求，提高检测能 力，扩大其应用范围。

综上所述，本发明提供一种超声红外热像检测系统，通过夹持式 超声激励装置实现从不同角度对被测零件表面进行加压耦合，满足超 声红外热像检测系统的检测需求，提高了复杂零件的可检测性，扩大 应用范围。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明 的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部技术特 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 脱离本发明权利要求所限定的范围。