厚板超声检测装置的机械结构及控制设计

机械设计制造及其自动化论文，论文编号:JX1270  论文字数:17377.页数:45

摘     要
 
 本课题是研究超声波在检测厚板内部缺陷上的应用。具体设计了厚板超声检测设备的机械机构和控制系统，使超声检测实现自动化以及手动控制，可以实现系统检测的灵活性。
本文首先根据超声波的方向性好、能量高、穿透能力强、能在界面上产生折射、反射和波形转换以及超声波对人体无害的特性，所以采用了超声波来检测厚板内部缺陷。然后根据透射法来确定探头的支撑方式。超声波检测设备的机械结构主要包括两个检测平台、两根矩形丝杆、四根导轨和探头夹紧装置。机械结构设计方面主要是用步进电机提供动力，驱动两个检测平台带动探头装置进行X、Y两个方向的采样，符合检测的运动轨迹。而步进电机的转动则由外部脉冲来控制。并对重要部件进行了校核和选材，使结构具有受力均匀，结构布局合理。再根据超声检测的运动方式，设计了相应的控制电路系统。本系统采用了自动和手动方式来控制计算机发出脉冲信号，再经过驱动器来控制步进电机的运动方向和转向，并用计算机来分析探头传回来的信息来确定缺陷情况。该检测系统具有检测定位精确，操作简单，耗时少的特点。

关键词：超声检测  脉冲 步进电机控制

Abstract

 The topic is the study ultrasound in detecting internal defects Plate on the application. Specific design of the mechanical equipment and control circuit system, Ultrasonic testing to achieve automation and manual control, the detection system can achieve the flexibility.
 In this paper, based on the characteristics of Ultrasonic direction, and high-energy, the penetration capability and can interface on a refraction, reflection and ultrasonic wave conversion and the sound of the human body, so the use of ultrasound to detect defects within the plate. Then under the transmission method to determine the way the support of the probe. Ultrasonic testing equipment, including the mechanical structure of the two main testing platform, two rectangular screw, four rails and the probe clamping device. Mechanical design of the structure is mainly used to provide power stepper motor, drive two test platform driven probe devices X, Y two directions of sampling, testing with the trajectory. And the stepper motor rotation by external pulse control . as well as important parts of a hinge and Selection, so that the force structure is uniform and reasonable structure. According ultrasonic detection of movement, the control circuit design system using the manual and automatic way to control the computer issued pulse signal, After another drive step motor to control the direction of movement and turning, and using computers to analyze probe-back information to identify defects of. The system has detected positioning precision, simple operation and less time-consuming features.

Keywords：Ultrasonic Inspection；Pulse；Control of Step Motor

目  录

摘     要 i
Abstract ii
目  录 iii
第一章 绪论 1
1.1 超声波检测的发展简史及现状 1
1.2 本课题的研究意义和主要工作 2
第二章 超声波检测原理及技术 3
2.1 超声波的基础知识 3
2.2 超声波检测原理 3
2.2.1脉冲反射法 4
2.2.2 脉冲反射法的工作原理 4
2.2.3 脉冲反射法的优点 5
2.2.4 是脉冲透射法 5
2.2.5 脉冲反射法和透射法的比较 6
2.3 超声波检测设备 6
第三章 超声波检测设备的机械结构设计 7
3.1超声波检测的对象 7
3.2对机械设备的要求 7
3.3 超声波检测设备机械结构设计方案 7
3.4 超声波检测设备的运动原理图 8
3.5 超声波检测示意图 9
第四章 控制电动机与丝杆选择计算 11
4.1 电机的选择 11
4.1.1 伺服电动机 11
4.1.2 步进电动机 12
4.1.3 电动机控制方式的基本形式 16
4.2 检测运动轨迹 16
4.3 检测板材中间任意一点 17
4.3.1偏差判别 18
4.3.2 坐标进给 18
4.3.3 偏差计算 18
4.3.4 终点判别 19
4.4 步进电机与丝杆的选择计算 19
4.4.1 脉冲频率、电机频率的计算 19
4.4.2脉冲当量的选择 20
4.4.3等效负载转矩计算 20
4.4.4等效转动惯量计算 20
4.4.5初选步进电动机型号 21
4.5步进电动机的控制选择 22
4.6丝杆的校核 22
4.6.1 重量计算 22
4.6.2 丝杆摩擦转矩计算 23
4.6.3 丝杆最大轴向力Fmax 23
4.6.4 丝杆的强度计算 23
4.6.5 丝杆的耐磨性计算 24
第五章 超声检测的控制电路及设备 26
5.1总控制电路图 26
5.2 硬件输入部分 26
5.3 数据采集输入部分 27
5.3.1  PCIUT3100的技术参数 28
5.4 驱动器部分 29
5.5电机的选用 31
第六章 超声波检测设备的运动控制规划 32
6.1 返回参考点（回零点） 32
6.2 连续点动方式 32
6.3 增量点动方式 33
6.4 自动运行方式 34
6.5 中断处理 36
结  论 37
致  谢 38
参 考 文 献 39