一种大型锻焊件超声波无损检测系统

摘要

一种大型锻焊件超声波无损检测系统，包括带人机界面的电脑、FPGA、网络通讯控制器、电动扫查器，以及手动控制面板。FPGA包括逻辑控制单元LCU、运动轴的脉冲发生器、控制寄存器、状态寄存器、参数寄存器、以及解码电路，电动扫查器包括发射和接收超声波信号在同一个平面上的两只超声波斜探头、交流伺服电机驱动器、驱动电机，手动控制面板包括手动选择开关、点动按钮、急停按钮以及限位开关。本发明在对两只超声波斜探头的超声波信号进行SAFT处理后确定焊缝中缺陷的位置与大小，显著提高了检测精度和可靠性，检测焊缝的最大厚度为600mm，可以满足厚度为400mm～600mm的超大尺寸锻焊件的超声波无损检测要求。

主权项

一种大型锻焊件超声波无损检测系统，包括带人机界面的电脑、与所述带人机界面的电脑连接的网络通讯控制器、与所述网络通讯控制器连接的现场可编程门阵列FPGA、与所述FPGA连接的电动扫查器，以及与所述FPGA连接的手动控制面板，所述电动扫查器设有三个运动轴X+、X‑和Y，运动轴X+、X‑垂直于焊缝放置，运动轴Y平行焊缝并放置于焊缝上方，所述FPGA用于对超声波信号的快速采集和处理，产生自动控制电动扫查器的控制信号，所述人机界面用于设置超声波自动检测的各项参数，实现超声波信号的实时显示，以及进行合成孔径聚焦技术SAFT算法处理超声波信号；所述网络通讯控制器用于将处理后的超声波信号传送给上位机，即带人机界面的电脑，所述电动扫查器用于在保持超声波探头与被检测对象良好接触的情况下，实现对焊缝自动检测，所述手动控制面板用于直接对扫查器各运动轴的控制，还包括总电源开关和急停按钮，其特征在于： 所述FPGA包括： 逻辑控制单元LCU，用于根据来自外部的开关信号和控制寄存器的内容分别控制三个运动轴X+、X‑和Y的驱动电机M1、M2和M3的转角、转速和转动方向的相应脉冲发生器TX+、TX‑和TY； 分别与逻辑控制单元LCU连接的： 运动轴X+的脉冲发生器TX+，用于发生双脉冲输出脉冲通过交流伺服电机驱动器DRV1控制驱动电机M1的转角、转速和转动方向； 运动轴X‑的脉冲发生器TX‑，用于发生双脉冲输出脉冲通过交流伺服电机驱动器DRV2控制驱动电机M2的转角、转速和转动方向； 运动轴Y的脉冲发生器TY，用于发生双脉冲输出脉冲通过交流伺服电机驱动器DRV3控制驱动电机M3的转角、转速和转动方向； 控制寄存器R_CON，用于存放控制驱动电机M1、M2和M3启动、停止、方向以及解码电路的编码器清零操作的控制命令字； 状态寄存器R_STA，用于存放驱动电机M1、M2和M3的运行状态、编码器计数值； 参数寄存器R_CFG，用于为脉冲发生器TX+、TX‑和TY提供必要的参数，所述必要的参数是脉冲周期、相位、数量； 以及分别与所述状态寄存器R_STA连接的增量式旋转编码器的解码电路DCX+、DCX‑和DCY，用于分别向所述状态寄存器R_STA输出编码器脉冲的计数值，可以被清零； 所述电动扫查器包括： 发射和接收超声波信号在同一个平面上的两只超声波斜探头TT1和TT2，所述两只超声波斜探头TT1和TT2分别置于运动轴X+和运动轴X； 分别与所述脉冲发生器TX+、TX‑和TY连接的交流伺服电机驱动器DRV1、DRV2和DRV3，所述交流伺服电机驱动器DRV1、DRV2和DRV3还分别与所述解码电路DCX+、DCX‑和DCY连接，用于传送位置信息至状态寄存器，各个驱动器均工作在位置控制模式； 分别与所述交流伺服电机驱动器DRV1、DRV2和DRV3连接的运动轴X+的驱动电机M1、运动轴X‑的驱动电机M2和运动轴Y的驱动电机M3，电机根据输入脉冲指令进行运转，输入正转指令脉冲，电机正转，输入反转指令脉冲，电机反转，输入脉冲频率越高，电机运行的速度越快； 所述手动控制面板包括： 手动选择开关MS，用于选择电机驱动器的控制模式，分为四档：位置控制模式，X+、X‑、Y轴的JOG点动控制模式； 正向点动按钮J+，用于选定轴的JOG模式正向运行； 反向点动按钮J‑，用于选定轴的JOG模式反向运行； 急停按钮EMG，用于停止所有轴的运行； 以及 设置在运动轴X+上的限位开关对X+LIM+、X+LIM‑，用于限制X+轴上的超声波探头的运行范围； 设置在运动轴X‑上的限位开关对X‑LIM+、X‑LIM‑，用于限制X‑轴上的超声波探头的运行范围； 设置在运动轴Y上的限位开关对YLIM+、YLIM‑，用于限制Y轴上的整个系统装置的运行范围。