Page 65 - 无损检测2024年第十二期

张佳莹，等：

曲面复合材料部件的自动相控阵超声检测

 z  中红色线为轨迹线，可以满足轮式相控阵探头检测
 1  需求。
 z 2  （3）
   换行时利用龙门z轴使轮式相控阵探头从试件
 
 z  表面抬起安全的距离，然后移动到下一条扫查轨迹
 n 
线的起点，为了提高效率，同样采用蛇形检测。
求解方程为
轮式相控阵探头检测中需要确保探头和试件表
T
T
A Aa =A b （4） 面的良好耦合，除了在检测过程中持续在探头表面
T
式中：A 为A的转置矩阵，参数向量a即为a ,a , 喷水来提供水做耦合剂外，机械手夹持探头时的位
0
1
a ,a ,a ,a 的值。 置和姿态更加重要。
2
3
4
5
求得曲面方程后，沿着龙门y轴方向规划设计扫 试验中按照探头检测速度为100 mm · s ，加速
−1
查轨迹线，两条扫查轨迹线之间间隔为工艺文件计 度为50 mm · s ，运动插补周期为1 ms来在每条轨
−2
算好的轮式相控阵探头单次检测覆盖宽度，规划轨 迹线上规划匀加速、匀速和匀减速运动轨迹插值点，
迹和求解位姿结果如图4中的检测轨迹线所示，图 以此保持运动过程中各轴的平稳运动。

图 4 规划轨迹和求解位姿示意
为保证轮式相控阵探头发出的声束能够垂直入 向切线向量V_x，y轴方向切线向量V_y，各点的表
射试件检测面而满足耦合条件，各个轨迹点姿态z方 面法向向量V_z，即
(
向都需要与试件表面法向一致。为保证轮式相控阵 V x =1 0 Fx )
探头能沿着规划好的龙门y轴方向滚动检测，各个 _ ( )
轨迹点姿态y方向需要与龙门y轴方向平行。 V y _ =0 1 Fy （6）
(
将计算得到的曲面方程化为函数，即 V z _ = Fx Fy -1 )
= F a 2 + x a + x a 2 + y a + y a + xy a （5） 式中：V_x ，V_y ，V_z 分别为姿态矩阵V_x，V_y，
T
T
T
0 1 2 3 4 5
分别对x，y求偏导得到Fx,Fy，由此计算x轴方 V_z的转置矩阵。
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2024 年 第 46 卷 第 12 期
无损检测