CN102662006A - 一种弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统及方法 - Google Patents

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刘全利
陈浩
李佳
薛岩
王玮
吴江桥
白世武
杨天冰
吕新昱
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Abstract

本发明公开了一种弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统及方法，属于油气管道裂纹检测技术领域。所述系统包括工控机、定位软磁条、多轴控制器、直流伺服电机、定位编码器和纠偏编码器，定位软磁条沿待测管道周向敷设，工控机与多轴控制器通过网线相连，多轴控制器与连接有定位编码器的直流伺服电机、纠偏编码器连接，纠偏编码器位于定位软磁条上。本发明提供的弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统及方法，不仅安装简单、使用方便，而且还适用于各种不同形状和不同管径的弯管检测，方向控制精度高、分辨率高，经二维伺服扫查，可覆盖整个待检区域。

Description

一种弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统及方法
技术领域
本发明涉及油气管道裂纹检测技术领域，特别涉及一种弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统及方法。
背景技术
目前，在长输油气管道建设中应用大量热煨弯管，国内对热煨弯管的超声裂纹检测均是手工检测，即采用手工超声A扫检测仪逐点对弯管部位进行检测，这种手工检测方式的精度及准确率较低，而目前国内还没有弯管裂纹的自动超声检测技术。另外，在直管或环焊裂纹缝自动超声检测时，扫查器固定安装在沿管道周向敷设的专用可开合爬行轨道上，扫查器的驱动电机沿轨道爬行一周完成一个带状区域的检测，不同的管径需要不同的专用爬行轨道。但是，在管道裂纹检测中采用该种扫查轨道存在如下缺点：由于弯管的规格多样，存在多种管径和不同的曲率半径，使得完成检测需要的轨道数量非常多，检测施工安装繁琐。
发明内容
为了解决现有热煨弯管裂纹手工检测精度及准确率低，需要用于固定扫查器的爬行轨道的数量多，安装繁琐等问题，本发明提供了一种弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统，所述系统包括工控机、定位软磁条、多轴控制器、直流伺服电机、定位编码器和纠偏编码器，所述定位软磁条沿待测管道周向敷设，所述工控机与多轴控制器通过网线相连，所述多轴控制器与连接有所述定位编码器的直流伺服电机、纠偏编码器连接，所述纠偏编码器位于所述定位软磁条上。
所述纠偏编码器通过旋转臂搭接到所述定位软磁条上。
所述直流伺服电机包括沿弯管的周向和轴向分别运动的直流伺服电机。
所述多轴控制器、直流伺服电机、定位编码器和纠偏编码器采用直流电源供电。
本发明还提供了一种弯管裂纹检测自动纠偏和定位的方法，所述方法包括：
沿弯管周向敷设预定宽度的定位软磁条，并将纠偏编码器放置在所述定位软磁条上；
扫查器沿所述定位软磁条进行周向检测，当所述纠偏编码器检测到所述扫查器的周向前进方向与所述定位软磁条方向存在偏差时，所述纠偏编码器将偏移信息发送到多轴控制器；
所述多轴控制器根据所述偏移信息，调节周向行走的直流伺服电机的速度，使所述扫查器的周向检测方向与定位软磁条方向的偏差在预设范围内；
所述扫查器完成一周扫查后，沿弯管的轴向步进一个扫查间隔，再次进行弯管周向检测。
所述纠偏编码器将偏移信息发送到多轴控制器的步骤具体为：所述纠偏编码器将方向误差以脉冲计数方式发送到多轴控制器。
本发明提供的弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统及方法，可实现对热煨弯管进行周向和轴向定位，安装简单、使用方便，适应各种弯管规格而无需加工扫查器专用轨道，还可以方便地通过人机界面设置检测装置的运行速度及定位精度，方向控制精度高、分辨率高，经二维伺服扫查，可覆盖整个待检区域。
附图说明
图1是本发明实施例提供的弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统原理示意图；
图2和图3是弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统的一个典型应用实例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明技术方案作进一步描述。
本发明实施例提供的弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统及方法，解决了扫查器轨道适应范围小和不规则弯管检测精确定位难的技术问题，为热煨弯管裂纹检测的准确定位提供了一套全新的解决方案。
参见图1，本发明实施例提供了一种弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统，该系统包括工控机、定位软磁条、多轴控制器、直流伺服电机、定位编码器和纠偏编码器。其中，定位软磁条沿待测管道周向敷设，工控机与多轴控制器通过网线相连，多轴控制器与连接有定位编码器的直流伺服电机、纠偏编码器连接，纠偏编码器位于定位软磁条上，多轴控制器、直流伺服电机、定位编码器和纠偏编码器采用直流电源供电。在实际应用中，本发明实施例提供的系统中所用设备均为市销产品，例如：工控机可选研祥工控机JPC-1504类产品，多轴控制器可选DMC-2143类产品，直流伺服电机可选MaxonRE40类产品，定位编码器可选HEDL55类产品，纠偏编码器可选SCA34-2000-D类产品。下面通过由这些市销产品构成的系统为例，进一步阐述本发明实施例的技术方案。
如图2和图3所示，本实施例为弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统的一个典型应用实例，包括工控机JP4-1504、多轴控制器DMC-2143、左侧直流伺服电机RE40(B)、右侧直流伺服电机RE40(C)、电机定位编码器HEDL55(B)和HEDL55(C)、定位软磁条、以及纠偏编码器SCA34-2000-D。在具体生产实践中，沿弯管周向敷设宽度为1cm的定位软磁条，纠偏编码器SCA34-2000-D位于定位软磁条上，纠偏编码器SCA34-2000-D机械连接到扫查器上，纠偏编码器SCA34-2000-D的输出信号连接到多轴控制器DMC-2143上。
本实施例提供的系统应用在工控机控制平台上：在工控机的控制下完成探头扫查器在弯管周向和轴向的自动纠偏和定位，工控机JP4-1504通过网络接口RJ45和网线与多轴控制器DMC-2143的网络接口RJ45相连，实现控制通信；多轴控制器DMC-2143控制3个直流伺服电机，分别是沿弯管的周向运动的左侧直流伺服电机RE40(B)、右侧直流伺服电机RE40(C)和沿弯管的轴向运动的直流伺服电机RE40(A)，RE40(B)和RE40(C)用于驱动扫查器自动纠偏，沿弯管周向检测；HEDL55(B)、HEDL55(C)是分别对应于RE40(B)和RE40(C)的定位编码器；纠偏编码器SCA34-2000-D用于调节RE40(B)和RE40(C)的速度，使扫查器始终沿定位软磁条规定的方向行进，完成自动纠偏功能；在完成管道的一周扫查后，安装在扫查器上的RE40(A)带动探头架按预先设定的环形扫查间隔，沿轴向步进一个扫查间隔，重复以上的弯管周向检测过程，即可覆盖热煨弯管管端待检区域，从而完成热煨弯管管端区域的缺陷扫查，用于热煨弯管质量评判。
本实施例通过纠偏编码器在定位软磁条上的偏移所产生的脉冲信号进行计数纠偏，具体过程是：由定位软磁条确定扫查器的周向检测轨迹，扫查器在直流伺服电机的驱动下沿定位软磁条轨迹对弯管进行周向扫查，沿定位软磁条放置的纠偏编码器检测扫查器周向前进方向与定位软磁条的方向偏差，当行走方向与定位软磁条方向不一致时，即存在偏差时，纠偏编码器把方向误差以脉冲计数方式及时反馈给多轴控制器，由多轴控制器和工控机及编写的纠偏程序实时调整左侧直流伺服电机RE40(B)和右侧直流伺服电机RE40(C)的速度，从而使扫查器的检测方向与定位软磁条方向的偏差始终控制在预设范围内，完成自动纠偏功能，达到纠偏的目的，保证扫查和缺陷记录的准确性。
本发明实施例的弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统，采用沿弯管周向敷设的定位软磁条替代各种固定周长的机械爬行轨道，用两个周向行走的直流伺服电机进行扫查器检测方向的控制，安装在扫查器上的纠偏编码器通过一个旋转臂搭接到定位软磁条上，当行走方向与定位软磁条方向不一致时，纠偏编码器及时把偏移信息反馈给多轴控制器，对周向行走的两个直流伺服电机进行纠偏控制。在具体生产实践中，使用本发明实施例的弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统及方法，可以实现对厚壁热煨弯管管材质量的全自动超声检测，以及弯管生产质量检测的准确定位，从而满足了热煨弯管生产对管端质量检测要求速度快、检出率高等的技术需求。通过现场工业应用试验证明，本发明实施例的弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统应用于热煨弯管裂纹检测中，满足相关检测标准要求，缺陷检测定位准确、分辨率高、施工安全可靠。
本发明实施例的弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统，不仅安装简单、使用方便，而且还适用于各种不同形状和不同管径的弯管检测，方向控制精度高、分辨率高，经二维伺服扫查，可覆盖整个待检区域。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统，其特征在于，所述系统包括工控机、定位软磁条、多轴控制器、直流伺服电机、定位编码器和纠偏编码器，所述定位软磁条沿待测管道周向敷设，所述工控机与多轴控制器通过网线相连，所述多轴控制器与连接有所述定位编码器的直流伺服电机、纠偏编码器连接，所述纠偏编码器位于所述定位软磁条上。
2.如权利要求1所述的弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统，其特征在于，所述纠偏编码器通过旋转臂搭接到所述定位软磁条上。
3.如权利要求2所述的弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统，其特征在于，所述直流伺服电机包括沿弯管的周向和轴向分别运动的直流伺服电机。
4.如权利要求1-3中任一所述的弯管裂纹检测自动纠偏和定位的系统，其特征在于，所述多轴控制器、直流伺服电机、定位编码器和纠偏编码器采用直流电源供电。
5.一种弯管裂纹检测自动纠偏和定位的方法，其特征在于，所述方法包括：
沿弯管周向敷设预定宽度的定位软磁条，并将纠偏编码器放置在所述定位软磁条上；
扫查器沿所述定位软磁条进行周向检测，当所述纠偏编码器检测到所述扫查器的周向前进方向与所述定位软磁条方向存在偏差时，所述纠偏编码器将偏移信息发送到多轴控制器；
所述多轴控制器根据所述偏移信息，调节周向行走的直流伺服电机的速度，使所述扫查器的周向检测方向与定位软磁条方向的偏差在预设范围内；
所述扫查器完成一周扫查后，沿弯管的轴向步进一个扫查间隔，再次进行弯管周向检测。
6.如权利要求5所述的弯管裂纹检测自动纠偏和定位的方法，其特征在于，所述纠偏编码器将偏移信息发送到多轴控制器的步骤具体为：所述纠偏编码器将方向误差以脉冲计数方式发送到多轴控制器。
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