焊接是一种工业生产中常用的材料加工方法,其被广泛应用在航天、汽车、轨道客车等加工制造领域。为了保证焊接加工零部件拥有稳定的使用性能,焊接接头需要有良好的耐蚀性,良好的耐高、低温性能,同时还需要良好的力学性能。为了保证焊接接头的质量,在焊接之后进行焊接接头检测是很重要的。为了保证焊接质量评判的可信度和提高检测效率,工业生产中常使用无损检测方法对焊接接头质量进行检测评估。超声波检测是一种常用的无损检测方法,因其具有适用范围广,对人没有危害性,灵敏度高,同时辅以计算机编程将超声数据可视化便于进行分析等优点,因此在工业生产中广泛地被用来进行焊接接头质量检测评估。本文针对常用扫查机构,检测形状变化复杂的焊件时不易于施展的问题,提出使用一种基于被动式机械臂扫查的焊缝超声检测方法。利用机械臂运动灵活的特点,将超声波探头搭载于机械臂末端,手持探头进行焊件的检测,可以用于检测形状变化复杂的焊件,相较于传统扫查机构,其具有操作简单灵活,复杂曲面随型效果好的优点,同时也能提供准确的探头位置信息。本文首先根据试验中使用的机械臂结构,进行角度信息采集系统的设计,设计零件将角度传感器在机械臂转动关节处进行角度数据的采集,选择合适的角度编码器与数据采集卡,然后选定角度传感器数据的读取方式将脉冲数据转换为角度数据,实现精准定位检测。根据空间坐标系变换原理和机械臂D-H算法,推算机械臂末端位置与关节转角之间的表达式,得出理论末端位置计算模型。然后分析可能引起误差的因素,对引起误差的因素通过Matlab进行影响权重仿真分析,建立带误差补偿量求解矩阵。为了求解误差补偿量矩阵,设定误差判定量,进行试验采集数据,计算理想模型计算值与实际数据的误差,将误差判定量作为目标函数,采用遗传算法对误差补偿量量求解矩阵进行求解,得出误差补偿量后更新模型。模型更新之后计算值与实际值的误差小于0.5 mm,符合实验要求。机械臂末端位置计算模型修正后,使用机械臂对焊件进行超声波检测,测得A扫描信号进行简要分析后,对焊件进行C扫描检测,得到C扫描图像,将从图像信息计算得出的熔核直径与实际值作比较,差距小于0.5 mm。实验结果表明,采用该机械臂检测系统可以对焊接接头进行超声波检测和熔核直径判断。