УСТРОЙСТВО УГЛОВОЙ ОРИЕНТАЦИИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ДАТЧИКОВ Российский патент 2008 года по МПК G01N29/26 

Изобретение относится к ультразвуковому неразрушающему контролю и может быть использовано при создании автоматических систем контроля листовых материалов иммерсионным методом.

В процессе проверки листового материала методом ультразвуковой дефектоскопии максимальная чувствительность сигнала достигается в том случае, если обеспечивается постоянная перпендикулярность оси датчика по отношению к плоскости контролируемого изделия. При контроле листового материала, имеющего продольную или поперечную кривизну, возможно отклонение оси датчика, следовательно, снижение чувствительности сигнала.

Известно устройство угловой ориентации сигналов ультразвукового преобразователя (а.с. СССР №684439, МПК G01N 29/04, 1978 г.), в котором изменение угловой ориентации преобразователя осуществляется при помощи зубчатой передачи, шестерни которой жестко закреплены на соответствующих регулировочных винтах.

Недостатком известного устройства является медленная реакция привода и недостаточная точность ориентации, обусловленная конструктивными особенностями корпуса и узлов связи с ним регулировочных винтов.

Известно устройство угловой ориентации сигналов ультразвукового преобразователя (а.с. СССР №1244580 МПК G01N 29/04, 1986 г.) - прототип, в котором изменение угловой ориентации преобразователя осуществляется путем наклона полусферы при помощи вращения вала с бочкообразным наконечником со сквозным винтом, взаимодействующим с кольцевым выступом полусферы.

Недостатком известного устройства является сложность и длительность ручной настройки, значительная погрешность при установке необходимого угла ориентации, а также медленная ориентация преобразователя, обусловленная продолжительностью раскрутки вала и передачей перемещения полусферы с кольцевым выступом. Устройство слабо приспособлено для интеграции в систему автоматического контроля.

Задачей изобретения является создание механизма ориентации ультразвуковых датчиков, позволяющего в автоматическом режиме производить их оптимальную установку относительно контролируемого изделия.

Техническим результатом изобретения является возможность надежного обеспечения максимального сигнала дефектоскопа при минимальных затратах времени на его ориентацию относительно контролируемой поверхности, что исключает субъективные факторы при настройке углового положения датчиков.

Технический результат достигается тем, что в устройстве угловой ориентации ультразвуковых датчиков, содержащем корпус, датчики и механизмы изменения углового положения датчиков, механизм изменения углового положения датчиков включает установленный на штоке корпуса центральный сферический подшипник, на внешнюю обойму которого крепятся датчики, а изменение углового положения датчиков осуществляется посредством поворота внешней обоймы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через ось штока, с помощью поворотных рычагов двух сервомоторов, передача движения которых осуществляется посредством тяги и двух сферических подшипников, закрепленных на каждом конце тяги.

Сферические подшипники и все детали устройства выполнены из некорродирующих материалов, не требующих смазки при работе в воде.

С целью удобства регулировки положения плоскости датчиков при настройке дефектоскопа с одного конца обе тяги в местах соединения со сферическими подшипниками имеют правую, а с другого - левую резьбу.

На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - вид А-А.

Датчики 1 закреплены на кронштейне 2, в расточке которого смонтирована внешняя обойма 3 центрального сферического подшипника. Внутренняя обойма 4 центрального подшипника закреплена на штоке 5. В плоскости, проходящей через центр сферы центрального подшипника, расположены центры сфер еще двух подшипников 6 и 7, смонтированных на том же кронштейне под углом 90° относительно друг друга. К подшипникам 6 и 7 присоединены нижние концы тяг 8 и 9, верхние концы которых присоединены к сферическим подшипникам 10 и 11 закрепленных на рычагах 12 и 13 осей 14 и 15 сервомоторов 16 и 17, оснащенных датчиками 18 и 19 обратной связи по положению рычагов.

Устройство угловой ориентации сигналов ультразвукового дефектоскопа работает следующим образом.

При настройке дефектоскопа задается расстояние от датчика до контролируемого изделия, которое находится в определенном интервале с учетом прямолинейности плиты. В процессе ультразвукового контроля в случае появления продольной или поперечной кривизны плиты происходит отклонение дистанционного параметра от требуемого, следовательно, изменяется угол между осью датчика и плоскостью контролируемого изделия. Это отклонение фиксируется и анализируется компьютером, который подает сигнал на сервомоторы о повороте блока с датчиками на заданный угол.

Поворот кронштейна с датчиками производится с помощью сферических подшипников, один из которых является центральным, его внешняя обойма жестко соединена с указанным выше кронштейном, внутренняя обойма соединена со штоком, причем в плоскости, проходящей через центр сферы указанного выше подшипника, расположены центры сфер еще двух подшипников, смонтированных на том же кронштейне по углом 90° относительно друг друга и позволяющих производить наклон плоскости датчиков по двум взаимно перпендикулярным направлениям с помощью двух тяг еще двух сферических подшипников, перемещаемых двумя сервомоторами с поворотными рычагами, расположенными над уровнем воды.

При получении сигнала на сервомотор его ось и закрепленный рычаг поворачиваются на заданный угол, опуская или поднимая через подшипник 10 или 11 соответственно тягу 8 или 9 и подшипник 6 или 7, которые изменяют положение кронштейна 2 и датчиков 1 так, чтобы полезный сигнал, выдаваемый дефектоскопом, был наибольшим.

Сферические подшипники и все детали устройства выполнены из некорродирующих материалов, например износостойких пластмасс и нержавеющих сплавов, не требующих смазки при работе в воде.

Для удобства регулировки положения плоскости датчиков при настройке дефектоскопа с одного конца обе тяги в местах соединения со сферическими подшипниками имеют правую, а с другого - левую резьбу.

Заявленное устройство по сравнению с прототипом позволяет исключить ручную настройку углового положения ультразвуковых датчиков относительно поверхности контролируемого изделия, устройство легко интегрируется в систему автоматического контроля листовых изделий иммерсионным методом, повышает производительность и объективность контроля.

Использование: для угловой ориентации ультразвуковых датчиков при контроле листовых материалов иммерсионным методом. Сущность изобретения заключается в том, что устройство угловой ориентации ультразвуковых датчиков содержит корпус, датчики и механизмы изменения углового положения датчиков, при этом механизм изменения углового положения датчиков включает установленный на штоке корпуса центральный сферический подшипник, на внешнюю обойму которого крепятся датчики, а изменение углового положения датчиков осуществляется посредством поворота внешней обоймы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через ось штока, с помощью поворотных рычагов двух сервомоторов, передача движения которых осуществляется посредством тяги и двух сферических подшипников, закрепленных на каждом конце тяги. Технический результат: надежное обеспечение максимального сигнала дефектоскопа при минимальных затратах времени на его ориентацию относительно контролируемой поверхности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство угловой ориентации ультразвуковых датчиков, содержащее корпус, датчики и механизмы изменения углового положения датчиков, отличающееся тем, что механизм изменения углового положения датчиков включает установленный на штоке корпуса центральный сферический подшипник, на внешнюю обойму которого крепятся датчики, а изменение углового положения датчиков осуществляется посредством поворота внешней обоймы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через ось штока, с помощью поворотных рычагов двух сервомоторов, передача движения которых осуществляется посредством тяги и двух сферических подшипников, закрепленных на каждом конце тяги.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сферические подшипники и все детали устройства выполнены из некорродирующих материалов, не требующих смазки при работе в воде.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что с одного конца обе тяги в местах соединения со сферическими подшипниками имеют правую, а с другого - левую резьбу.