CN102590244B

CN102590244B - X射线数字平板成像检测系统的多轴运动机械臂

Info

Publication number: CN102590244B
Application number: CN201210041499.1A
Authority: CN
Inventors: 尚宝刚; 孙毅; 孙洪勋; 夏海涛; 戴东辉; 王艳伟; 沙艳
Original assignee: DANDONG HUARI ELECTRIC Co Ltd
Current assignee: Dandong Huari Electric Co., Ltd.
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2032-02-23
Also published as: CN102590244A

Abstract

一种X射线数字平板成像检测系统的多轴运动机械臂，是由X轴横向移动行车装置、Y轴纵向移动行车装置、固定吊架、悬臂旋转机构、悬臂横向导向架、射线机前后移动机构、成像板前后移动机构、成像板升降机构、射线机升降机构、成像板偏摆机构、射线机偏摆机构、射线机固定架、成像板固定架、射线机传感器、成像板传感器、辅助摄像机及中心传感器连接构成。X射线数字平板成像检测系统的多轴运动机械臂，以其多维度的结构特点，可以满足各种复杂位置的移动定位，具有定位精度高，移动范围大，适应程度高等性能优势。由于其采用了多轴电动伺服驱动电机驱动，可以满足无损检测的高自动化，程序化智能化的检测的驱动要求。

Description

X射线数字平板成像检测系统的多轴运动机械臂

技术领域

本发明涉及一种机械臂装置，具体说是一种应用在X射线数字平板成像检测系统的多轴运动机械臂。

背景技术

近年来随着科技的不断普及和发展，X射线无损检测技术向自动化检测快速发展，要求配套传动设备自动化程度越来越高。现有的射线检测通常是人工或简单的配套机械装置来完成，这种装置自动化程度低、定位精度低且移动范围小，因此检测效率低，工作强度大，已经不能满足X射线无损检测技术向自动化、智能化发展的要求。

发明内容

针对现有X射线数字平板成像检测系统配套机械设备存在不足的问题，本发明提供一种具有移动范围大，定位精度高，自动化程度高的X射线数字平板成像检测系统的多轴运动机械臂。

解决上述问题的具体技术措施是：一种 X射线数字平板成像检测系统的多轴运动机械臂，包括行车装置、辅助摄像机、射线机传感器、成像板传感器及中心传感器，其特征是：由X轴横向移动行车装置101、Y轴纵向移动行车装置102、固定吊架103、悬臂旋转机构104、悬臂横向导向架105、射线机前后移动机构106、成像板前后移动机构107、成像板升降机构108、射线机升降机构109、成像板偏摆机构110、射线机偏摆机构111、射线机固定架112、成像板固定架113、射线机传感器114、成像板传感器115、辅助摄像机116及中心传感器117构成，其中：X轴横向移动行车装置101安装在房顶上的X轴横向工字钢轨道上，Y轴纵向移动行车装置102安装在X轴横向移动行车装置下面的Y轴纵向工字钢轨道上，在Y轴纵向移动行车装置102的下面装有固定吊架103，在固定吊架103上装有平转轴承机构，在平转轴承机构上装有悬臂旋转机构104，悬臂旋转机构104上装有电机，电机传动轴连接扇齿轮，在悬臂旋转机构104下面安装悬臂横向导向架105，射线机前后移动机构106上装有1#行走转轮，1#行走转轮上装有1#横向移动电机，行走转轮安装在悬臂横向导向架105内的一端，成像板前后移动机构107上装有2#行走转轮，2#行走转轮上装有2#横向移动电机，行走转轮安装在悬臂横向导向架105内的另一端，在射线机前后移动机构106装有射线机升降机构109，在成像板前后移动机构107装有成像板升降机构108，在射线机升降机构109的升降电动机的下连接杆上装有射线机偏摆机构111，在射线机偏摆机构111的中心轴上装有1#偏转电机，在成像板升降机构108的升降电动机的下连接杆上装有成像板偏摆机构110，在成像板偏摆机构110的中心轴上装有2#偏转电机，在成像板偏摆机构110下面装有成像板固定架113，成像板固定架113上装有平板成像器及辅助摄像机116，在射线机偏摆机构111的下面装有射线机固定架112，射线机固定架112上固定X射线管，射线机固定架112上装有射线机传感器114，在成像板固定架113上装有成像板传感器115，在悬臂横向导向架105中心轴点上装有中心传感器117。

本发明的有益效果： X射线数字平板成像检测系统的多轴运动机械臂以其多维度的结构特点，可以满足各种复杂位置的移动定位，具有定位精度高，移动范围大，适应程度高等性能优势。由于其采用了多轴电动伺服驱动电机驱动，可以满足无损检测的高自动化、程序化和智能化检测的驱动要求。具有广泛的适用性，可大幅提高检测工作效率和降低工作强度，推动了无损检测技术的进一步发展，具有广阔的发展空间。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是本发明的应用系统组成图。

图中：1 多轴运动机械臂，2 平板X射线数字成像系统， 3检测工件，4系统控制台， 101 X轴横向移动行车装置，102 Y轴纵向移动行车装置，103固定吊架，104悬臂旋转机构，105悬臂横向导向架，106射线机前后移动机构，107 成像板前后移动机构，108成像板升降机构，109射线机升降机构，110成像板偏摆机构，111 射线机偏摆机构，112射线机固定架， 113成像板固定架，114射线机传感器，115 成像板传感器，116辅助摄像机，117 中心传感器

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

一种X射线数字平板成像检测系统的多轴运动机械臂，如图1和图2所示，其结构是：由X轴横向移动行车装置101、Y轴纵向移动行车装置102、固定吊架103、悬臂旋转机构104、悬臂横向导向架105、射线机前后移动机构106、成像板前后移动机构107、成像板升降机构108、射线机升降机构109、成像板偏摆机构110、射线机偏摆机构111、射线机固定架112、成像板固定架113、射线机传感器114、成像板传感器115、辅助摄像机116及中心传感器117构成，其中：X轴横向移动行车装置101安装在房顶上的X轴横向工字钢轨道上， Y轴纵向移动行车装置102安装在X轴横向移动行车装置下面的Y轴纵向工字钢轨道上，上述移动行车装置结构与工程上广泛应用的移动行走吊装电动葫芦的行走车结构相似，由车轮及驱动电机构成，属已有技术。在横跨检测室房顶的这两条X轴Y轴轨道上，通过控制系统驱动X，Y轴移动行车沿轨道移动，就可以实现整个检测室内平面布局任意点定位和任意轨迹移动的功能。在Y轴纵向移动行车装置102的下面装有固定吊架103，在固定吊架103上装有平转轴承机构，在平转轴承机构上装有悬臂旋转机构104，悬臂旋转机构104上装有电机，电机传动轴连接扇齿轮，通过上面安装的平转轴承机构导向，用标准的电机驱动扇齿轮咬合传动，可实现下面的悬臂横向导向架105相对于中心轴线W轴进行±360°的旋转。在悬臂旋转机构104下面安装悬臂横向导向架105，射线机前后移动机构106上装有1#行走转轮，1#行走转轮上装有1#横向移动电机，行走转轮安装在悬臂横向导向架105内的一端，成像板前后移动机构107上装有2#行走转轮，2#行走转轮上装有2#横向移动电机，行走转轮安装在悬臂横向导向架105内的另一端，沿导向架方向可前后移动，可实现射线机前后移动机构106和成像板前后移动机构107分别向中心轴线的X1轴和X2轴前后移动，以调节射线机和成像板的焦距位置。在射线机前后移动机构106装有射线机升降机构109，在成像板前后移动机构107装有成像板升降机构108，在升降机构上装有升降电动机，可实现成像板沿Z1轴运动和射线管沿Z2轴运动。在射线机升降机构109的升降电动机的下连接杆上装有射线机偏摆机构111，在射线机偏摆机构111的中心轴上装有1#偏转电机，在成像板升降机构108的升降电动机的下连接杆上装有成像板偏摆机构110，在成像板偏摆机构110的中心轴上装有2#偏转电机。成像板偏摆机构110和射线机偏摆机构111是标准的机械铰连接结构，在中心轴上装有偏转电机，可分别实现成像板和射线管沿W1轴和W2轴转动，完成各自的偏转定位功能。在成像板偏摆机构110下面装有成像板固定架113，成像板固定架113上装有平板成像器及辅助摄像机116，用于对检测过程进行实时的情况监控。在射线机偏摆机构111的下面装有射线机固定架112，射线机固定架112上固定X射线管，射线机固定架112上装有射线机传感器114，在成像板固定架113上装有成像板传感器115，传感器均为测量距离的数字型传感器，用于检测射线机和成像板各自的位置信息并传送给控制中心。在悬臂横向导向架105中心轴点上装有中心传感器117，传感器为测量距离的数字型传感器用以确定转轴的中心位置及相对高度信息，并反馈到控制中心。

X射线数字平板成像检测系统的多轴运动机械臂的应用系统组成如图3所示，由多轴运动机械臂1、平板X射线数字成像系统2、检测工件3、系统控制台4四部分组成。通过系统控制台4对各信息进行反馈汇总后，发送驱动控制命令，驱动多轴运动机械臂1移动承载平板X射线数字成像系统2沿着预订轨迹移动，同时X射线成像功能开启，对检测工件3进行自动无损检测探伤。

平板X射线数字成像系统属于成型的已有技术，主要部件是X射线管和数字平板成像器。其基本原理是：平板X射线数字成像系统2受系统控制台4控制，开启工作时，X射线管发射出的X射线穿透检测工件3，照在靠近焊缝位置的数字平板成像器上，平板数字成像器将接收到的射线信号转换成图像数字信号，再将信号传输到系统控制台4上用专用成像软件对图像进行内部缺陷判断及存贮等综合处理。

通过以上机械机构系统构成，可实现多轴运动机械臂1承载平板X射线数字成像系统2在整个检测室内平面的X轴Y轴的任意位置轨迹移动。可使成像板沿Z1轴运动和射线管沿Z2轴运动，在高度空间上调节定位，并可以中心轴线W轴为中心进行±360°旋转定位。实现射线机和成像板分别向中心轴线的X1轴和X2轴前后移动，以调节射线机和成像板的焦距位置。还可根据检测要求调节射线管和成像板的W1轴和W2轴偏转角度，为完成自动检测功能提供机械上的性能保证。

系统控制台4作为检测系统的控制中心，采用已有控制系统装置XYD-160型汽车轮毂X射线自动检测系统控制台，其主要功能之一是驱动控制多轴运动机械臂的综合移动定位功能。系统控制台4上装有 PLC、多轴运动控制器、伺服驱动器、位置编码器、信号采集反馈芯片等核心驱动元器件。多轴运动机械臂上的各传感器如射线机传感器114，成像板传感器115，辅助摄像机116，中心传感器117反馈回来信息，结合初始化位置信息及原点坐标信息等，一同提供给系统控制台。系统控制台发送控制驱动命令来控制驱动装载在多轴运动机械臂1上的各轴伺服电机运动，从而带动多轴运动机械臂1各机构部件按照要求进行相对应的协调运动，配合完成X射线检测。

Claims

1.一种 X射线数字平板成像检测系统的多轴运动机械臂，包括行车装置、辅助摄像机、射线机传感器、成像板传感器及中心传感器，其结构特征是：X轴横向移动行车装置（101）安装在房顶上的X轴横向工字钢轨道上， Y轴纵向移动行车装置（102）安装在X轴横向移动行车装置下面的Y轴纵向工字钢轨道上，在Y轴纵向移动行车装置（102）的下面装有固定吊架（103），在固定吊架（103）上装有平转轴承机构，在平转轴承机构上装有悬臂旋转机构（104），悬臂旋转机构（104）上装有电机，电机传动轴连接扇齿轮，在悬臂旋转机构（104）下面安装悬臂横向导向架（105），射线机前后移动机构（106）上装有1#行走转轮，1#行走转轮上装有1#横向移动电机，行走转轮安装在悬臂横向导向架（105）内的一端，成像板前后移动机构（107）上装有2#行走转轮，2#行走转轮上装有2#横向移动电机，行走转轮安装在悬臂横向导向架（105）内的另一端，在射线机前后移动机构（106）装有射线机升降机构（109），在成像板前后移动机构（107）装有成像板升降机构（108），在射线机升降机构（109）的升降电动机的下连接杆上装有射线机偏摆机构（111），在射线机偏摆机构（111）的中心轴上装有1#偏转电机，在成像板升降机构（108）的升降电动机的下连接杆上装有成像板偏摆机构（110），在成像板偏摆机构（110）的中心轴上装有2#偏转电机，在成像板偏摆机构（110）下面装有成像板固定架（113），成像板固定架（113）上装有平板成像器及辅助摄像机（116），在射线机偏摆机构（111）的下面装有射线机固定架（112），射线机固定架（112）上装有固定X射线管，射线机固定架（112）上装有射线机传感器（114），在成像板固定架（113）上装有成像板传感器（115），在悬臂横向导向架（105）中心轴点上装有中心传感器（117）。