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申请/专利权人：武汉理工大学

摘要：本发明提出一种汽车三代轮毂轴承外圈超声相控阵检测装置及方法，通过将相控阵探头设置在轮毂轴承外圈侧壁，使用装有探头的六自由度机械手，沿着轮毂轴承外圈截面，且采用相控阵探头阵元自发自收的模式获取轮毂轴承外圈缺陷的反射回波信号并将反射回波信号传输给计算机；计算机编写软件对接收的反射回波信号进行数据存储和信号处理，最后使用频域合成孔径聚焦成像算法对轮毂轴承外圈缺陷成像，本发明采用水浸超声相控阵检测方法，解决了轮毂轴承小角度，小尺寸薄壁复杂曲面超声散射严重，缺陷检测盲区大的问题，提高了对轮毂轴承的缺陷检测能力。

主权项：1.汽车三代轮毂轴承外圈超声相控阵检测方法，采用超声相控阵检测装置进行检测，包括超声检测仪、水箱、六自由度机械手、超声相控阵探头和旋转支座，所述超声检测仪通过所述六自由度机械手与所述超声相控阵探头相连，所述旋转支座包括四爪卡盘和旋转托盘，所述旋转托盘安设于所述水箱内部，所述四爪卡盘安设于旋转托盘上，用于卡装待测轮毂轴承外圈，其特征在于，包括如下内容：S1）划分检测区域：根据待测轮毂轴承外圈的外廓面结构将其划分为四种区域：圆柱面、端平面、内凹面和外凸面；所述四种区域的检测方法如下：圆柱面检测：超声相控阵探头平行于待测圆柱面，且探头阵元的分布方向平行于轮毂轴承外圈的轴线放置，保持一定的间距，驱动旋转支座转动一周，超声相控阵探头沿轮毂轴承外圈的轴向向下步进一段距离，直至完成圆柱面区域的扫查；端平面检测：超声相控阵探头平行于待测端平面，且探头阵元的排列方向平行于端平面的径向，保持一定的间距，驱动旋转支座转动一周，超声相控阵探头沿端平面的径向步进一段距离，直至完成该端平面区域的扫查；内凹面和外凸面检测：超声相控阵探头移动到圆柱表面与端面相接的内凹面或外凸面的上方，超声相控阵探头平行于待测面的弧度起始位置，且探头阵元的排列方向平行于起始点与弧面的切面，保持一定的间距，驱动旋转支座转动一周，超声相控阵探头沿内凹面或外凸面步进一个角度，使超声相控阵平面始终平行于距离超声相控阵探头最近的点所在的切面方向，直至完成该内凹面或外凸面区域的扫查；S2）超声检测：旋转支座不动，超声检测仪驱动六自由度机械手使超声相控阵探头移动到轮毂轴承外圈顶部的初始位置，与轮毂轴承外圈表面保持一定的间距，驱动旋转支座转动，超声相控阵探头沿轮毂轴承外圈的表面步进移动扫查，即旋转支座带动轮毂轴承旋转每旋转一周，超声相控阵探头步进一次，直至完成整个轮毂轴承外圈的扫查；S3）数据处理：检测时记录该过程中检测的超声数据、轮毂轴承转动位置以及相控阵探头的三维坐标，对于端平面和圆柱面区域采集完成后的超声数据采用规则界面的频域合成孔径算法进行成像，对于内凹面和外凸面区域采集完成后的超声数据采用基于虚拟源的非规则界面频域合成孔径算法进行成像。

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