【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及機器人末端執行機構，尤其涉及一種用于工件超聲掃描探傷的末端執行器。
技術介紹
1、在復合材料制造過程中，對制作件的無損檢測是確保產品安全性和性能良好的關鍵環節。復合材料固化完成后的無損檢測主要檢測材料內部有無氣孔、空洞、分層、裂紋等，這些缺陷如果不進行及時檢測和處理，可能會在材料使用過程中導致性能下降甚至失效。然而，現有的無損檢測工藝還面臨多種挑戰，如掃描軌跡沒有完全覆蓋材料表面，導致對缺陷的漏掃；當工件為空間曲面時，掃描時噴水嘴噴出的水柱與工件表面法向向量的偏差過大，導致掃描精度差，同時，工人的掃描效率低下，無法滿足生產要求。
2、為解決這些問題，開發一種可以適應各種形狀工件進行超聲掃描的末端執行器，提高復合材料超聲掃描的精度和效率顯得尤為重要。現有技術中，缺乏一種結構簡單、易于操作、且能保證水柱一直自適應垂直于工件表面的末端執行器。這樣的末端執行器能夠在固化好的復合材料工件表面快速移動，在使水柱垂直于工件表面的同時，保證掃描范圍可以覆蓋整個工件表面，確保對工件的所有部位都進行掃描檢測，從而保證復合材料工件的整體性能和安全標準。
3、因此，研發一種用于工件超聲掃描探傷的末端執行器，它不僅可以高效得完成復合材料工件的無損檢測作業，還能通過安全防護組件防止末端執行器與工件發生碰撞，提高機器人作業過程中的安全性，對于提高復合材料工件的生產效率和質量保證具有極大的實際意義。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于避免現有技術的不足提供一種用于工件超聲
2、為實現上述目的，本專利技術采取的技術方案為：所述的一種用于工件超聲掃描探傷的末端執行器，其特點是包括法向調平組件、超聲探傷組件和安全防護組件，所述的法向調平組件包括法蘭基座，法蘭基座兩側設置有傳感器安裝板，傳感器安裝板上設置有激光傳感器；所述的超聲探傷組件設置在法蘭基座下方，超聲探傷組件包括超聲探頭和噴水嘴；所述的安全防護組件設置在法蘭基座前后兩側，安全防護組件包括安裝在綜合安裝板上的接近開關和安裝在雷達安裝板上的激光雷達。
3、所述的法向調平組件的法蘭基座通過螺紋連接與機器人的法蘭固連，所述的傳感器安裝板包括第一傳感器安裝板和第二傳感器安裝板，第一傳感器安裝板和第二傳感器安裝板分別通過螺紋連接固定在法蘭基座兩側；所述的激光傳感器包括第一激光傳感器、第二激光傳感器、第三激光傳感器和第四激光傳感器，第一激光傳感器和第二激光傳感器通過螺紋連接固連在第一傳感器安裝板上，第三激光傳感器和第四激光傳感器通過螺紋連接固連在第二傳感器安裝板上，法向調平組件通過激光傳感器實時獲取工件表面與超聲探傷組件的噴水嘴噴出的水柱接觸點的法向向量，用于機器人調整自身姿態，使水柱始終垂直于工件的接觸表面。
4、所述的超聲探傷組件還包括蓋板、導軌、滑塊和彈簧，超聲探傷組件的超聲探頭和噴水嘴安裝在蓋板上，蓋板通過螺紋連接固連在滑塊上，滑塊滑動設置在導軌上，導軌通過螺紋連接固連在安全防護組件的綜合安裝板上，滑塊在導軌上滑動帶動蓋板上的超聲探頭和噴水嘴浮動；所述的彈簧一端安裝于所述蓋板的圓柱上，彈簧另一端安裝于所述法向調平組件的法蘭基座上，用于蓋板、超聲探頭和噴水嘴在浮動過程中進行緩沖以及回彈；所述的超聲探傷組件用于發射和接收超聲波并噴出水柱，使超聲波從穩定的水流介質傳遞到工件本體，從而完成對工件內部的掃描，利用超聲波檢測工件內部缺陷；所述的超聲探頭通過螺紋連接固連在蓋板上，用于發送和接收超聲波；所述噴水嘴通過螺紋連接安裝于超聲探頭上，用于噴出水柱，充當超聲波的傳播介質。
5、所述的安全防護組件的綜合安裝板通過螺紋連接固連在法蘭基座的后側，接近開關和超聲探傷組件的導軌安裝在綜合安裝板上，接近開關通過螺紋連接固連在綜合安裝板上，用于末端執行器的碰撞保護；所述的安全防護組件的雷達安裝板通過螺紋連接固連在法蘭基座的前側，激光雷達通過螺紋連接固連在雷達安裝板上，用于掃描末端執行器的周圍環境，提高末端執行器的安全性；所述的安全防護組件用于為末端執行器提供防碰撞功能，避免機器人在攜帶末端執行器工作的過程中與被掃描工件發生碰撞。
6、進一步，所述的法蘭基座左右兩側面為斜面結構，法蘭基座下底面設置有用于減輕重量的圓角長方形凹槽，凹槽內設計有用于水管線和超聲探頭線通過的通孔；所述的法蘭基座下底面設計有一個用于彈簧定位的圓形凹槽，法蘭基座的上表面設計有八個通孔和圓形凸臺，用于法蘭基座通過螺紋連接安裝在機器人法蘭上以及和機器人法蘭的定心；所述的第一傳感器安裝板和第二傳感器安裝板外形為帶圓角的長方形板，第一傳感器安裝板和第二傳感器安裝板上設置有與法蘭基座安裝的孔和與激光傳感器連接的孔。
7、進一步，所述的綜合安裝板為長方形板，綜合安裝板上端設置有與法蘭基座連接的通孔，綜合安裝板下端的一側設置有與導軌相連的通孔，綜合安裝板下端的另一側設置有用于接近開關的位置調節和固定的通孔，綜合安裝板底部設置有用于對滑塊限位的長方形凸臺。
8、進一步，所述的蓋板為l形結構板，蓋板的豎板設置有與滑塊相連的通孔，蓋板的橫板設置有用于超聲探頭與蓋板連接的通孔，蓋板的橫板上還設置有用于超聲組件走線的通孔，蓋板的橫板的一側設置有用于彈簧定位的圓柱形凸臺。
9、進一步，所述的超聲探頭外形為圓柱形，超聲探頭內設置有用于發射和接收超聲波的超聲波發生器，超聲探頭圓柱形外形兩端各自設置有分別用于蓋板和噴水嘴固連的凸臺法蘭。
10、進一步，所述的噴水嘴的上端為圓柱形結構，下端為圓錐形結構的殼類零件，用于高壓水的儲存和噴出，噴水嘴的上端的側面設置有用于安裝高壓水管的連接件的螺紋孔，噴水嘴的圓柱形上端的上表面設置有用于噴水嘴和超聲探頭固連的螺紋孔，噴水嘴的圓錐形下端的底部設置有用于高壓水噴出的有圓形出水口。
11、進一步，所述的雷達安裝板為長方形板，雷達安裝板的上側設置有用于和法蘭基座連接的孔，雷達安裝板的下側設置有用于與激光雷達連接的孔。
12、本專利技術的有益效果是：所述的一種用于工件超聲掃描探傷的末端執行器，通過超聲探頭發射和接收超聲波，利用噴水嘴穩定的水柱充當超聲波與工件之間的傳導介質，并使用四個激光傳感器來輔助機器人保持末端執行器的姿態始終與工件表面垂直，通過超聲探頭軸向浮動設計、接近開關和激光雷達避免末端執行器與工件發生碰撞，從而安全高效得完成對復材工件的無損探傷。用于機器人在復材工件制造過程中利用超聲掃描在工件表面進行無損檢測作業，在提高復材工件生產效率的同時，提高了復材無損檢測的精度，保證復材工件的性能。
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1.一種用于工件超聲掃描探傷的末端執行器，其特征在于，包括法向調平組件、超聲探傷組件和安全防護組件，所述的法向調平組件包括法蘭基座(1)，法蘭基座(1)兩側設置有傳感器安裝板，傳感器安裝板上設置有激光傳感器；所述的超聲探傷組件設置在法蘭基座(1)下方，超聲探傷組件包括超聲探頭(12)和噴水嘴(13)；所述的安全防護組件設置在法蘭基座(1)前后兩側，安全防護組件包括安裝在綜合安裝板(8)上的接近開關(17)和安裝在雷達安裝板(15)上的激光雷達(16)。
2.如權利要求1所述的一種用于工件超聲掃描探傷的末端執行器，其特征在于，所述的法向調平組件的法蘭基座(1)通過螺紋連接與機器人的法蘭固連，所述的傳感器安裝板包括第一傳感器安裝板(2)和第二傳感器安裝板(3)，第一傳感器安裝板(2)和第二傳感器安裝板(3)分別通過螺紋連接固定在法蘭基座(1)兩側；所述的激光傳感器包括第一激光傳感器(4)、第二激光傳感器(5)、第三激光傳感器(6)和第四激光傳感器(7)，第一激光傳感器(4)和第二激光傳感器(5)通過螺紋連接固連在第一傳感器安裝板(2)上，第三激光傳感器(6)和第四激光傳感
3.如權利要求1所述的一種用于工件超聲掃描探傷的末端執行器，其特征在于，所述的超聲探傷組件還包括蓋板(9)、導軌(10)、滑塊(11)和彈簧(14)，超聲探傷組件的超聲探頭(12)和噴水嘴(13)安裝在蓋板(9)上，蓋板(9)通過螺紋連接固連在滑塊(11)上，滑塊(11)滑動設置在導軌(10)上，導軌(10)通過螺紋連接固連在安全防護組件的綜合安裝板(8)上，滑塊(11)在導軌(10)上滑動帶動蓋板(9)上的超聲探頭(12)和噴水嘴(13)浮動；所述的彈簧(14)一端安裝于所述蓋板(9)的圓柱上，彈簧(14)另一端安裝于所述法向調平組件的法蘭基座(1)上，用于蓋板(9)、超聲探頭(12)和噴水嘴(13)在浮動過程中進行緩沖以及回彈；所述的超聲探傷組件用于發射和接收超聲波并噴出水柱，使超聲波從穩定的水流介質傳遞到工件本體，從而完成對工件內部的掃描，利用超聲波檢測工件內部缺陷；所述的超聲探頭(12)通過螺紋連接固連在蓋板(9)上，用于發送和接收超聲波；所述噴水嘴(13)通過螺紋連接安裝于超聲探頭(12)上，用于噴出水柱，充當超聲波的傳播介質。
4.如權利要求1所述的一種用于工件超聲掃描探傷的末端執行器，其特征在于，所述的安全防護組件的綜合安裝板(8)通過螺紋連接固連在法蘭基座(1)的后側，接近開關(17)和超聲探傷組件的導軌(10)安裝在綜合安裝板(8)上，接近開關(17)通過螺紋連接固連在綜合安裝板(8)上，用于末端執行器的碰撞保護；所述的安全防護組件的雷達安裝板(15)通過螺紋連接固連在法蘭基座(1)的前側，激光雷達(16)通過螺紋連接固連在雷達安裝板(15)上，用于掃描末端執行器的周圍環境，提高末端執行器的安全性；所述的安全防護組件用于為末端執行器提供防碰撞功能，避免機器人在攜帶末端執行器工作的過程中與被掃描工件發生碰撞。
5.如權利要求1-4所述的一種用于工件超聲掃描探傷的末端執行器，其特征在于，所述的法蘭基座(1)左右兩側面為斜面結構，法蘭基座(1)下底面設置有用于減輕重量的圓角長方形凹槽，凹槽內設計有用于水管線和超聲探頭線通過的通孔；所述的法蘭基座(1)下底面設計有一個用于彈簧定位的圓形凹槽，法蘭基座(1)的上表面設計有八個通孔和圓形凸臺，用于法蘭基座(1)通過螺紋連接安裝在機器人法蘭上以及和機器人法蘭的定心。
6.如權利要求2所述的一種用于工件超聲掃描探傷的末端執行器，其特征在于，所述的第一傳感器安裝板(2)和第二傳感器安裝板(3)外形為帶圓角的長方形板，第一傳感器安裝板(2)和第二傳感器安裝板(3)上設置有與法蘭基座(1)安裝的孔和與激光傳感器連接的孔。
7.如權利要求1或4所述的一種用于工件超聲掃描探傷的末端執行器，其特征在于，所述的綜合安裝板(8)為長方形板，綜合安裝板(8)上端設置有與法蘭基座(1)連接的通孔，綜合安裝板(8)下端的一側設置有與導軌(10)相連的通孔，綜合安裝板(8)下端的另一側設置有用于接近開關(17)的位置調節和固定的通孔，綜合安裝板(8)底部設置有用于對滑塊(11)限位的長方形凸臺。
8.如權利要求1或3所述的一種用于工件超聲掃描探傷的末端執行器，其特征在于，所述的蓋板(9)為L形結構板，蓋板(9)的豎板設置有與滑塊(11)相連的通孔，蓋...
【技術特征摘要】
1.一種用于工件超聲掃描探傷的末端執行器，其特征在于，包括法向調平組件、超聲探傷組件和安全防護組件，所述的法向調平組件包括法蘭基座(1)，法蘭基座(1)兩側設置有傳感器安裝板，傳感器安裝板上設置有激光傳感器；所述的超聲探傷組件設置在法蘭基座(1)下方，超聲探傷組件包括超聲探頭(12)和噴水嘴(13)；所述的安全防護組件設置在法蘭基座(1)前后兩側，安全防護組件包括安裝在綜合安裝板(8)上的接近開關(17)和安裝在雷達安裝板(15)上的激光雷達(16)。
2.如權利要求1所述的一種用于工件超聲掃描探傷的末端執行器，其特征在于，所述的法向調平組件的法蘭基座(1)通過螺紋連接與機器人的法蘭固連，所述的傳感器安裝板包括第一傳感器安裝板(2)和第二傳感器安裝板(3)，第一傳感器安裝板(2)和第二傳感器安裝板(3)分別通過螺紋連接固定在法蘭基座(1)兩側；所述的激光傳感器包括第一激光傳感器(4)、第二激光傳感器(5)、第三激光傳感器(6)和第四激光傳感器(7)，第一激光傳感器(4)和第二激光傳感器(5)通過螺紋連接固連在第一傳感器安裝板(2)上，第三激光傳感器(6)和第四激光傳感器(7)通過螺紋連接固連在第二傳感器安裝板(3)上，法向調平組件通過激光傳感器實時獲取工件表面與超聲探傷組件的噴水嘴噴出的水柱接觸點的法向向量，用于機器人調整自身姿態，使水柱始終垂直于工件的接觸表面。
3.如權利要求1所述的一種用于工件超聲掃描探傷的末端執行器，其特征在于，所述的超聲探傷組件還包括蓋板(9)、導軌(10)、滑塊(11)和彈簧(14)，超聲探傷組件的超聲探頭(12)和噴水嘴(13)安裝在蓋板(9)上，蓋板(9)通過螺紋連接固連在滑塊(11)上，滑塊(11)滑動設置在導軌(10)上，導軌(10)通過螺紋連接固連在安全防護組件的綜合安裝板(8)上，滑塊(11)在導軌(10)上滑動帶動蓋板(9)上的超聲探頭(12)和噴水嘴(13)浮動；所述的彈簧(14)一端安裝于所述蓋板(9)的圓柱上，彈簧(14)另一端安裝于所述法向調平組件的法蘭基座(1)上，用于蓋板(9)、超聲探頭(12)和噴水嘴(13)在浮動過程中進行緩沖以及回彈；所述的超聲探傷組件用于發射和接收超聲波并噴出水柱，使超聲波從穩定的水流介質傳遞到工件本體，從而完成對工件內部的掃描，利用超聲波檢測工件內部缺陷；所述的超聲探頭(12)通過螺紋連接固連在蓋板(9)上，用于發送和接收超聲波；所述噴水嘴(13)通過螺紋連接安裝于超聲探頭(12)上，用于噴出水柱，充當超聲波的傳播介質。
4.如權利要求1所述的一種用于工件超聲掃描探傷的末端執行器，其特征在于，所述的安全防護組件的綜合安裝板(8)通過螺紋連接固連在法蘭基座(1)的后側，接近開關(17)和超聲探傷組件的導軌(10)安裝在綜合安裝板(8)上，接近開關(17)通過螺紋連接固連在綜合安裝板(8)上，用于末端執行器的碰撞保護；所述的安全防護組件的雷達安裝板(1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張邦海，王戰璽，羅子彥，李俊，李世祺，王曉偉，劉鵬飛，孔子淇，楊超越，嚴飛云，王杰，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：
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