一种整流罩夹持装置及超声喷水对穿自动化检测方法与流程

本发明涉及一种整流罩夹持装置及超声喷水对穿自动化检测方法，属于机械加工和超声无损检测领域。

背景技术：

1、整流罩是一种广泛应用于航空航天领域的高性能结构部件，其形状通常为蚌壳状(两瓣)，合罩时的外形轮廓为圆锥＋圆筒形。通常情况下，两瓣各以半圆筒段和半圆锥段的方式分开成型，经无损检测质量合格后再加工铆接成半圆锥＋半圆筒的半罩形态。随着生产技术的发展，目前小直径的半圆筒段和半圆锥段采用一体成型的方式，一次成型后的完整半罩形态亦被称为锥柱组合。

2、锥柱组合通常为蜂窝夹层结构，工程上针对该结构中蒙皮与内部蜂窝的脱粘缺陷多采用超声喷水对穿方法进行检测。但锥柱组合的外形轮廓为复杂曲面，其超声喷水对穿自动检测方案是一个较为突出的工程难题，需综合考虑超声探头的可达性和检测过程的安全性与高效性。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，缺少针对复杂曲面能够执行的对穿自动化检测方法的问题，提出了一种整流罩夹持装置及超声喷水对穿自动化检测方法。

2、本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

3、一种整流罩夹持装置，包括八角管框架、夹爪组件，八角管框架包括八角管、铸铝连接件、辅助支撑件和抱箍，夹爪组件包括指爪和压紧滑块，八角管包括一对长度相同的第一框架管及一对长度相同的第二框架管，对称设置以组成矩形八角管框架，八角管均采用横截面为八边形的铝合金管，相邻八角管间通过八角管端头设置的铸铝连接件固定连接，两根第二框架管均设置于第一框架管端头上方；抱箍设置于两根第一框架管的端头延长并包裹第一框架管端头；八角管上等间隔钻制螺纹孔，辅助支撑件设置于螺纹孔内用于加强整流罩半罩固定效果；夹爪用于夹持整流罩半罩于八角管框架平面内，夹爪设置为两对，对称设置于两根第二框架管的中间位置，每对夹爪均设置有四根指爪，在180度圆周方向上等间隔分布稳定夹持整流罩半罩，各根指爪上均套装一个压紧滑块，通过指爪上的滑轨滑动以调整整流罩半罩夹持位置。

4、所述铸铝连接件与八角管端头的外形适配设计，抱箍包括两瓣铝合金制件，铝合金制件外形与第一框架管端头的外形适配设计，两瓣铝合金制件合拢包裹于第一框架管端头外侧用于实现第一框架管端头延长对接整流罩半罩，整流罩半罩为锥柱组合结构，八角管框架通过第一框架管端头延长对接实现矩形八角管框架的面积调节以适应不同尺寸整流罩半罩。

5、所述指爪根部焊接钢部件用于支撑相邻指爪，压紧滑块上设置有工字夹与整流罩半罩直接接触实现支撑；对称设置的夹爪均通过螺栓固定连接于第二框架管的中间位置处。

6、所述压紧滑块采用三角框架结构，三角框架结构上铆接工字夹，整流罩半罩的部分锥柱组合结构通过工字夹的顶块和工字夹固定用紧固螺丝夹紧，指爪锁紧后通过工字夹实现部分锥柱组合结构的稳定夹持；三角框架结构用于将部分锥柱组合结构偏离夹爪预设距离以避免超声喷水对穿自动检测过程中机器人与夹爪发生碰撞。

7、所述压紧滑块与各指爪的接触面采用聚氨酯板进行贴合，工字夹的顶块和紧固螺丝的末端均使用尼龙或/聚氨酯柔性材料包裹避免磕碰。

8、一种根据整流罩夹持装置的超声喷水对穿自动化检测方法，包括：

9、构建双机械手超声喷水对穿自动检测系统，包括两台六轴工业机器人、两条导轨、一台旋转变位机、一条地轨和整流罩夹持装置；

10、根据整流罩半罩的直径和长度，调整旋转变位机的主动轮与从动轮之间的距离及指爪上各压紧滑块的位置，固定整流罩半罩在夹持装置上，在八角管上使用螺栓安装辅助零件进行加固；

11、构建双机械手超声喷水对穿自动检测系统及整流罩半罩的3d仿真模型，在3d仿真模型内将横卧状态下的整流罩半罩外形轮廓按圆周角和长度划分为块扫查区域；

12、按照划分后块扫查区域进行逐块扫查，当六轴工业机器人存在不可达区域时，使用旋转变位机对整流罩半罩进行旋转或使用导轨平移六轴工业机器人的位置；

13、制定六轴工业机器人扫查原则，按照六轴工业机器人扫查原则按序执行各块扫查区域的扫查检测，直至所有块扫查区域均扫查检测完毕，汇总检测数据进行检测结果分析处理。

14、两台六轴工业机器人分别固定在两条导轨上且对称分布设置地轨位于两条导轨中间，旋转变位机位安装在地轨上，整流罩夹持装置固定在旋转变位机上；

15、旋转变位机包括主动轮和从动轮，主动轮固定在地轨的一端，从动轮在地轨上滑动；六轴工业机器人对称分布设置且末端均安装一套超声波探头和喷水套装，底座固定在直线导轨上可进行直线运动；

16、六轴工业机器人通过收发对穿方式在整流罩半罩的锥柱组合两侧沿外形轮廓逐点扫查并进行超声信号的发射和接收，扫查过程中两台六轴工业机器人做连续运动，旋转变位机和导轨做步进运动。

17、所述六轴工业机器人进行扫查过程前，控制六轴工业机器人移动至安全位姿后再调节旋转变位机对整流罩半罩进行旋转；各块扫查区域的大小根据六轴工业机器人的运算、移动和储存能力确定。

18、所述六轴工业机器人扫查原则包括第一原则、第二原则，其中：

19、第一原则，六轴工业机器人进行扫查过程中，主扫查路径方向选择锥柱组合外形轮廓上曲率变化较缓慢的方向作为主扫查路径方向；

20、第二原则，六轴工业机器人进行扫查过程中，不经过奇异点以避免运动和超声成像不匹配的情况，当锥柱组合以横卧姿态夹持时，按照第一原则确定的主扫查路径方向作为长度方向，圆周角度方向进行扫查步进控制。

21、所述六轴工业机器人通过机器人离线编程仿真软件控制进行仿真模拟，并用于构建双机械手超声喷水对穿自动检测系统及整流罩半罩的3d仿真模型，六轴工业机器人进行扫查过程前，通过控制六轴工业机器人的水平位置实现与块扫查区域的避让，通过控制六轴工业机器人避让块扫查区域并减少导轨移动次数、旋转变位机的旋转次数提高检测效率；锥柱组合结构的尺寸小于六轴工业机器人的运动范围时，不进行分块检测。

22、本发明与现有技术相比的优点在于：

23、（1）本发明提供的一种整流罩夹持装置及超声喷水对穿自动化检测方法，通过设计灵活的工件夹持装置和双机械手超声喷水对穿检测方案，实现半回转体复杂曲面产品的自动化超声喷水对穿检测。同时能够满足平板类工件的自动化检测需求，对实现基于机械手的超声无损检测自动化/智能化技术的发展和工程落地具有极大的参考和推动作用；

24、（2）本发明为充分发挥机械手的灵活性，避免自动化检测系统易出现专机专用的情况，设计了工件夹持装置上的夹爪可滑动以兼容不同直径的半回转体工件，同时设计八角管上钻制的等间隔螺纹孔可灵活安装常见的夹具以兼容平板类工件；

25、（3）本发明涉及的双机械手检测方案中，检测系统硬件布局简单易懂，落地性强；检测流程设计安全可靠且检测效率高；软硬件扩展性强，易与3d视觉等技术进行结合，共同推动智能化检测发展。

26、（4）本发明的技术迁移性高，通过更换检测信号的收发模块可适用于其他超声检测方法的自动化检测，如空气耦合超声检测技术和相控阵超声检测技术。