Page 80 - 无损检测2022年第七期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202207011

机器人辅助超声曲面检测的探头自主对正技术

胡而已 1 , 2 , 孙鸿兵 1

( 1. 中国矿业大学 机电工程学院, 徐州 221116 ; 2. 应急管理部信息研究院, 北京 100029 )
摘 要:对曲面工件进行超声检测时, 为了获得较好的回波信号, 要求声束入射方向与曲面工

件外表面法线方向一致。现有的方法通常是预先知道曲面的 CAD 模型, 再对轮廓已知的曲面进
行检测, 这使得系统的灵活性和适用性变差。针对上述问题, 提出了一种基于激光检测的探头对正
算法, 原理为: 激光检测系统对待测曲面工件上检测点的位置和姿态信息进行识别, 后将所获取到
的检测点信息数据发送给机械手的控制系统, 机器手控制系统在获取检测点信息后, 根据对正控制
策略将探头位姿调整信息发送给相应的机械臂控制器, 实现对检测点的探头对正。通过探究不同
入射角度与回波信号时域特征值间关系, 反求出实际的对正角度偏差, 验证了该方法的有效性。
关键词:机器人辅助; 曲面工件; 超声检测; 激光检测; 探头对正

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 07-0046-04

Autonomous p robeali g nmenttechnolo gy ofrobot-assistedultrasonicsurfaceins p ection

1 , 2
HUEr y i , SUNHon g bin g 1

( 1.SchoolofMechatronicEn g ineerin g , ChinaUniversit yofMinin gandTechnolo gy , Xuzhou221116 , China ;

2.InformationInstituteofMinistr yofEmer g enc yMana g ementofthePRC , Bei j in g100029 , China )

Abstract : Inordertoobtainabetterechosi g nalforultrasonictestin gofcurved work p ieces , theincident

directionofthesoundbeamisre q uiredtobeconsistentwiththenormaldirectionoftheoutersurfaceofthecurved

work p iece.Theexistin g methodusuall yknowsthesurfaceCAD modelinadvance , anddetectsthesurfacewith

knowncontour , whichmakesthes y stem'sflexibilit y anda pp licabilit yp oor.Aimin g attheabove p roblems , a p robe

ali g nmental g orithmbasedonlasermeasurementis p ro p osed.The p rinci p leofthemethodis : thelasermeasurement

s y stemreco g nizesthe p ositionandp ostureinformationofthemeasurement p ointonthesurfacetobemeasured , and

thensendstheac q uiredmeasurement p ointinformationtothecontrollerofthemani p ulator.Aftertherobotcontrol

s y stem obtainsthe measurement p ointinformation , itsendsthe p robe p ose ad j ustmentinformation to the

corres p ondin g robotarmcontrolleraccordin g totheali g nmentcontrolstrate gy torealizethep robeali g nmentofthe

measurement p oint.B y ex p lorin g therelationshi pbetweendifferentincidentan g lesandthetime-domainei g envalues

oftheechosi g nal , theeffectivenessofthemethodisverified.

Ke ywords : robot-assisted ; curvedwork p iece ; ultrasonictestin g ; lasermeasurement ; p robeali g nment
随着现代化工业技术的高速发展, 采用自动化 完成特定操作, 因而可以替代人工完成一些繁重、 复
设备取代人工方式对工件进行探伤成为了当前较为 杂、 危险的检测作业, 并具有运动精度高、 工作效率
先进的检测手段 [ 1 ] 。机械手可以根据内部程序自动 高、 运行成本低等优点 [ 2-3 ] 。超声无损检测技术作为
工业领域应用非常广泛的检测技术, 是保证工件加
工质量以及在役工件可靠性的重要手段。将机械手
收稿日期: 2021-10-25
与超声无损检测技术相结合的自动化检测是无损检
基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51875568 ) [ 4 ]
作者简介: 胡而已( 1982- ), 男, 副教授, 主要研究方向为煤矿智 测技术未来的重要发展方向 。
能化、 矿山机器人、 智能传感、 数字孪生、 数据分析技术等 徐春广等 [ 5 ] 采用机械手夹持叶片, 超声换能器
固定的方式, 实现了对叶片叶身、 进排气边等部位的
通信作者: 胡而已, hor y hu@126.com
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2022 年 第 44 卷 第 7 期

无损检测