CN112077850B 基于机械手的超声无损检测探头自准直装置及工作方法 （中国矿业大学）

CN214136057U,2021.09.07基于机械手的超声无损检测探头自准直装本发明涉及一种基于机械手的超声无损检螺栓基座上设有多个用于与六自由度关节式机连接机构中的弹簧自适应调整使得超声探头贴2械手的超声无损检测探头自准直装置包括在六自由度关节式机械手(1)前端设置的超声无所述弹性连接机构(12)包括柱状结构的套筒(16)、连杆(14)和弹簧(15)，首先以六自由度关节式机械手(1)的基座中心点建立世界坐标系，以超声探头轴线与激光测距传感器所在平面交点为原点建立工具坐标系，超声无损检测探头自准直装置(2)过机械臂当前姿态与超声无损检测探头自准直装置(2)的旋转矩阵获得六自由度关节式机工具坐标系Z轴方向朝待测工件(4)表面进给，直至接触到待测工件(4)表面后通过弹性连六自由度关节式机械手(1)前端的超声无损检测探头自准直装置(2)绕工具坐标系X轴12.根据权利要求1所述的基于机械手的超声无损检测探头自准直装置的工作方法，其3.根据权利要求1所述的基于机械手的超声无损检测探头自准直装置的工作方法，其探头(11)与待测工件(4)之间必须采用水或其他液体作为34.根据权利要求1所述的基于机械手的超声无损检测探头自准直装置的工作方法，其标；通过工具坐标系在世界坐标系中的位姿矩阵进行描述六自由度关节式机械手(1)的位5.根据权利要求4所述的工作方法，其特征在排列即可得到工具坐标系相对于世界坐标系的旋转矩阵;R:6.根据权利要求1所述的基于机械手的超声无损检测探头自准直装置的工作方法，其传感器(9)所在平面和待测工件(4)的被测表面在X轴方向的投影，连接C,D两点构成线段4在Y轴方向上，用同样的方法计算出旋转角度β,最终分别得到工具坐标系在两个方向当待测工件(4)的被测曲面曲率半径≤20L时，调整激光测距传感器(9)发射激光的入射角度θ,调整后被测曲面曲率半径应大于或等于被测工件表面上四个激光点之间任意两线AF平行于线段CD且交线段BD于点F；两激光测距传感器(9)到P点的距离均为L,光线入射在Y轴方向上，用同样的方法计算出旋转角度β,最终分别得到工具坐标系在两个方向5六自由度关节式机械手(1)前端的超声无损检测探头自准直装置(2)将工具坐标系绕自身X轴和Y轴的旋转角度α和β后的在将工具坐标系绕自身X轴和Y轴的旋转角度α和β后，六自由度关节式机械手(1)的位姿67[0009]所述超声探头为常规液浸式双晶探头，当超声探头的压具坐标系{B}主轴方向的三个单位矢量分别为在世界坐标系{A}中，则记为将这三个单位矢量按顺序排列即可得到工具坐标系相对于世界坐标系的8[0020]六自由度关节式机械手前端的超声无损检测探头自准直装置绕工具坐标系X轴和[0028]在Y轴方向上，用同样的方法计算出旋转角度β,最终[0029]当待测工件的被测曲面曲率半径≤20L时，调整激光传感器发射激光的入射角度θ,调整后被测曲面曲率半径应≥被测工件表面上四个激光点之间任意两个的最大距离的AC和BD的长度分别a,b。9[0041]在Y轴方向上，用同样的方法计算出旋转角度β,最终[0049]将工具坐标系绕自身X轴和Y轴的旋转角度α和β后六自由度关节式机械手的位姿[0064]如图2和图3所示，六自由度关节式机械手1前端设有超声无损检测探头自准直装感器9在一个截面上，且所述截面与超声波的传播方向垂直，激光测距传感器9的型号为Sick公司的OD2_P250W150I0型位移测量传感器，检测范围为100mm_400mm，重复精度为15呈压缩状态设置在套筒16内，连杆14尾部设有活塞结构并置于套筒16中的弹簧15上方，压紧在一起，连杆14的头部与探头夹持机构10固定连接，套筒16底部与螺栓基座8固定连[0067]首先以六自由度关节式机械手1的基座中心点建立世界坐标系，以超声探头轴线与激光传感器所在平面交点为原点建立工具坐标系，当六自由度关节式机械手1前端的超矩阵；通过机械臂当前姿态与旋转矩阵获得六自由度关节式机械手1下一点的姿态和位置表面进给，直至接触到作为被测物的待测工件4表面后通过弹性连接机构12中的弹簧自适具坐标系{B}主轴方向的三个单位矢量分别为在世界坐标系{A}中，则记为将这三个单位矢量按顺序排列即可得到工具坐标系相对于世界坐标系的[0075]六自由度关节式机械手1前端的超声无损检测探头自准直装置2绕工具坐标系X轴[0083]在Y轴方向上，用同样的方法计算出旋转角度β,最终[0084]当待测工件4的被测曲面曲率半径≤20L时，调整激光传感器9发射激光的入射角度θ,调整后被测曲面曲率半径应≥被测工件表面上四个激光点之间任意两个的最大距离且交线段BD于点F。两激光传感器9到P点的距离均为L,光线入射角度为θ,激光传感器A和B[0095]在Y轴方向上，用同样的方法计算出旋转角度β,最终[0103]将工具坐标系绕自身X轴和Y轴的旋转角度α和β后六自由度关节式机械手1的位姿