GB/T 34892-2017 无损检测 机械手超声检测方法

ICS19.100

J04OB

中华人民共和国国家标准

GB/T34892—2017

无损检测机械手超声检测方法

Non-destructivetesting—Testmethodforroboticultrasonictesting

2017-11-01发布2018-05-01实施

发布

GB/T34892—2017

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本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

本标准由全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC56)提出并归口。

本标准起草单位:北京理工大学、福州大学、航天材料及工艺研究所、北京北方车辆集团有限公司、

内蒙古第一机械集团有限公司、中国工程物理研究院化工材料研究所、中国兵器科学研究院、中广核工

程有限公司、西安航空发动机(集团)有限公司、福建省特种设备检验研究所、中国航空工业集团公司北

京长城计量测试技术研究所。

本标准主要起草人:徐春广、肖定国、郝娟、肖振、张翰明、卢宗兴、周世园、何双起、李泽、李全文、

杜劭峰、杨占锋、姬广振、毕泗元、朱从斌、赵健华、王婵、居玉辉、徐尧、张纬静、李宏伟、孟凡武、潘勤学、

杨天雪、王洪博、张岚、邹志刚、张仕骐、郭灿志、吴玄、李飞、刘劭纯、赵健、彭根跃。

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GB/T34892—2017

无损检测机械手超声检测方法

1范围

本标准规定了使用机械手对结构件进行自动化超声检测的方法。

本标准适用于采用单机械手和双（多）机械手的自动超声检测，适合不易于人工操作的复杂形廓结

构件的自动超声检测，尤其适合危险、有害和不适宜于人工操作的作业环境。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T9445无损检测人员资格鉴定与认证

GB/T11259无损检测超声检测用钢参考试块的制作和控制方法

GB/T11343无损检测接触式超声斜射检测方法

GB/T11344无损检测接触式超声脉冲回波法测厚方法

GB/T12604.1无损检测术语超声检测

GB/T12642工业机器人性能规范及其试验方法

GB/T12643机器人及机器人装备词汇

GB/T18694无损检测超声检验探头及其声场的表征

GB/T19397工业机器人电磁兼容性试验方法和性能评估准则指南

GB/T20737无损检测通用术语和定义

GB/T23905无损检测超声检测用试块

GB/T23908无损检测接触式超声脉冲回波直射检测方法

GB/T23912无损检测液浸式超声纵波脉冲反射检测方法

GB/T27664.1无损检测超声检测设备的性能与检验第1部分:仪器

GB/T27664.2无损检测超声检测设备的性能与检验第2部分:探头

3术语和定义

GB/T12604.1、GB/T12643,GB/T20737界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

D-II参数denavit-hartenbergparameters,D-Hparameters

描述关节式机械手机构运动关系的四个连杆参数（连杆偏距丛、关节角仇、连杆长度£和转角aj,

如图1所示。其中连杆转角和连杆长度£两个参数用来描述连杆本身，关节角仇和连杆偏距/两

个参数用于描述连杆之间的连接关系。连杆长度％表示连接连杆/两端关节轴的公垂线长度；连杆转

角心用来定义两关节轴相对位置；连杆偏距/描述沿两个相邻连杆公共轴线方向的距离；关节角仇描

述两相邻连杆绕公共轴线旋转的夹角。

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GB/T34892—2017

3.2

轨迹规划trajectoryplanning

确定超声换能器与受检件相对运动，在其表面形成扫查轨迹的方案。通过计算扫查轨迹上离散采

样点的坐标和法向角，并根据扫查方式和超声换能器声束轴线与采样点法线方向间关系（直射或斜射）

以及声程长度等约束条件将扫查轨迹上离散采样点的坐标和法向角变换为机械手运动时末端执行器位

置和姿态（以下简称“位姿”）坐标，形成机械手扫查轨迹。

3.3

坐标系找正alignmentofthecoordinatesystem

找正alignment

利用机械手检测系统的软硬件，确定出受检件坐标系相对于机械手基准坐标系或工具坐标系位置

和姿态关系的过程。

4通用要求

4.1人员要求

4.1.1检测人员应按GB/T9445或合同各方同意的体系进行资格鉴定与认证，并取得相应等级的资格

证书，且由雇主或其代理对其进行岗位培训和操作授权。

4.1.2检测人员应经过关于机械手知识与操作的培训。

4.1.3进行轨迹规划的检测人员应经过具体型号的机械手编程培训。

4.1.4检测人员应熟悉所使用的机械手超声检测系统，检测过程中需按照检测系统操作使用规范实施

检测。

4.2检测系统

4.2.1检测系统应包括机械手及其控制器、超声换能器、超声检测仪和用于集成机械手控制和超声检

测的测控计算机软硬件。

4.2.2为消除外界的电磁干扰，应合理布局机械手控制器、超声检测仪和测控计算机等设施，并对检测

系统采取有效的接地、隔离、屏蔽等电磁兼容措施。

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GB/T34892—2017

4.3参考试块

根据受检件的检测要求，设计制作参考试块。参考试块的制作应符合GB/T11259和GB/T23905

的相关要求。在参考试块上预制规定的参考缺陷，通过对参考缺陷的检测结果确认机械手检测系统的

检测能力和有效性。

4.4检测环境

4.4.1检测系统工作的电磁环境应确保机械手超声检测系统能正常工作。

4.4.2检测环境应无影响机械手检测系统正常工作的振动和冲击。

4.4.3环境温度宜在+5°C〜+45°C之间，相对湿度宜在20%〜95%之间且无结露。

4.5检测工艺

4.5.1采用合适的工装夹具保证工件坐标系与机械手坐标系之间具有确定的空间关系，以利于检测系

统坐标系之间的找正、变换和轨迹规划。

4.5.2基于关节式机械手D-H参数及机械手检测系统中坐标系分布（参见附录A）,根据受检件的形

廓特点进行轨迹规划，确定机械手的扫查路径，包括扫查点间距、扫查速度、扫查方向及扫查路径的行

距，建议扫查行距和间距应小于待检出最小缺陷的尺寸（推荐为1/4〜1/2缺陷当量直径）。

4.5.3根据受检件材料及待检出缺陷的类型、尺寸、方向和位置等可能的缺陷特征，确定超声检测方

法、检测频率、入射角、焦距等检测参数。

5方法概要

本标准所述的机械手超声检测指的是利用机械手夹持超声换能器或受检件，通过机械手运动实现

超声换能器与受检件表面作相对运动，实现超声反射或穿透方法的自动检测。

机械手检测方式通常有：机械手夹持换能器运动的超声反射法（方式1）;机械手夹持换能器运动的

超声穿透法（方式2）；机械手夹持受检件运动的超声反射法（方式3）；机械手夹持受检件运动的超声穿

透法（方式4）0

6检测方式

6.1方式1

机械手夹持超声换能器运动的超声反射法。受检件放置于位置固定的工装夹具上（或依据检测需

要增加自由度，例如，使受检件在检测过程中旋转、平移等协同运动以提高检测效率），机械手夹持超声

换能器运动，完成覆盖式扫查检测。该方式适合形廓尺寸和重量较大、超出机械手负载能力的复杂形廓

构件。如图2所示。

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GB/T34892—2017

图2机械手夹持换能器超声反射法检测示意图（检测方式1）

6.2方式2

机械手夹持换能器运动的超声穿透法。受检件放置于位置固定的工装夹具上（或依据检测需要增

加自由度，例如，使受检件在检测过程中旋转、平移等协同运动以提高检测效率），双机械手各夹持一个

换能器在受检件两侧同步运动，保证两个换能器声束轴线重合，完成覆盖式扫查检测。如图3所示。

图3机械手夹持超声换能器纵波穿透法示意图（检测方式2）

6.3方式3

机械手夹持受检件运动的超声反射法。超声换能器装在位置固定的夹具上（或依据检测需要增加

自由度，例如，使换能器在检测过程中旋转、平移等协同运动以提高检测效率）。机械手夹持受检件运

动，完成覆盖式扫查检测。该方式适合检测尺寸和重量较小的复杂形廓构件。如图4所示。

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GB/T34892—2017

图4机械手夹持受检件超声反射法检测示意图（检测方式3）

6.4方式4

机械手夹持受检件的超声穿透检测方式。两个超声换能器分别装在两个位置固定的夹具上（或依

据检测需要增加自由度，例如，使换能器在检测过程中旋转、平移等协同运动以提高检测效率），两个超

声换能器声束轴线保持重合，机械手夹持受检件运动，完成覆盖式扫查检测。如图5所示。

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图5机械手夹持受检件超声穿透法检测示意图（检测方式4）

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