CN102759577A - 一种钢包耳轴环焊缝相控超声波自动检测定位系统 - Google Patents

一种钢包耳轴环焊缝相控超声波自动检测定位系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢包耳轴环焊缝相控超声波自动检测定位系统，本发明将导轨固定装置安装在耳轴轴体上，记录刻度盘零度位置作为基准点，调整探头夹持架，使带楔块的相控超声探头与检测面接触，之后可在工控机的上位机软件中设置自动或手动模式，PLC接受上位机指令通过变频器控制步进电机工作，步进电机带动带指针的扫查臂沿环形导轨移动，耦合剂伴随探头移动通过耦合剂储槽自动涂抹在检测面上，检测到焊缝缺陷时，记录缺陷图像，同时记录带指针的扫查臂上指针对应的刻度盘刻度。本发明实现了钢包耳轴环焊缝检测的图像化和自动化，提高了超声检测的准确性和效率，克服了传统人工检测的缺点和不足。

Description

一种钢包耳轴环焊缝相控超声波自动检测定位系统
技术领域
    本发明主要涉及相控阵超声波无损检测领域，具体涉及一种钢包耳轴环焊缝相控超声波自动检测定位系统。
背景技术
钢包是冶金行业广泛使用的一种设备，它的作用是承载钢水并将其转运至下一道炼钢工序。耳轴是起吊钢包的部件，它通过耳轴箱与包体组接到一起，起吊时承载着整个钢包的重量。由于承重较大，且钢包内介质的高危害性，要求钢包耳轴必须具有较高的安全性和可靠性。通常情况下，耳轴与包体、耳轴箱间有一定程度的焊接区域。与其它部位相比较，这些焊接区域更容易产生缺陷，导致安全事故，因此，需要加强对焊接区域的定期检验。
相控阵超声波检测技术是一种特殊的超声波检测技术，它具有①检测灵敏度高，穿透力强；②扇形扫描，检测效率高；③成像方便，且通过成像可对缺陷进行定性的分析；④设备携带方便，检测成本低；⑤对身体无害等一系列优点。基于这些优点，相控阵超声波技术已越来越多的应用于工业现场的无损检测，特别是对金属焊缝的检测。
在对焊缝进行检测时，虽然相控阵超声成像系统能够直观的显示缺陷相对探头的位置，但是在记录检测结果时，无法定位探头的位置。因此，要准确的定位某个缺陷，必须使用编码器对探头进行定位。编码器能够记录探头与扫查起点的距离。然而，常规的编码器只擅长线性扫查的定位，对于环焊缝一类的检测对象，其定位计算将会非常复杂。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种钢包耳轴环焊缝相控超声波自动检测定位系统。
本发明一种钢包耳轴环焊缝相控超声波自动检测定位系统包括工控机，RS-232串口线，PLC，变频器，步进电机，带指针的扫查臂，导轨固定装置，探头夹持架，带楔块的相控超声探头，耦合剂储槽，相控阵超声波探伤仪和以太网线。
工控机的串口通过RS-232串口线与PLC的com口相连，PLC的I/O口通过电缆线接变频器，变频器通过电缆与步进电机连接，步进电机固定安装在带指针的扫查臂上，并通过传动轴与带指针的扫查臂的行进齿轮连接，带指针的扫查臂通过行进齿轮安装在导轨固定装置的环形导轨上，探头夹持架固定安装在带指针的扫查臂上，探头夹持架夹头内侧与弹簧一端连接，并通过夹头夹持带楔块的相控超声探头，弹簧的另一端与带楔块的相控超声探头的末端连接，探头夹持架夹头外侧壁上安装有耦合剂储槽，耦合剂储槽通过软管与探头楔块上的耦合剂槽连接，带楔块的相控超声探头通过电缆与相控阵超声波探伤仪连接，相控阵超声波探伤仪通过以太网线与工控机连接。
所述的导轨固定装置包括定长夹钉，环形导轨，导轨连接件，刻度盘和固定夹板。环形导轨和刻度盘同轴设置，定长夹钉包括第一定长夹钉和第二定长夹钉，环形导轨包括第一导轨和第二导轨，刻度盘包括第一刻度盘和第二刻度盘。第一导轨与第二导轨通过导轨连接件连接，第一刻度盘与第二刻度盘通过导轨连接件连接，第一定长夹钉与第二定长夹钉分别穿过第一环形导轨、第二导轨环形、第一刻度盘和第二刻度盘，并同轴设置，第一定长夹钉与第二定长夹钉尾部分别设置固定夹板。
有益效果：本发明实现了检测的自动化和简单化。只需要简单的安装，即可以实现对钢包耳轴环焊缝的自动检测，如果检测到缺陷信息，还可以直观的对缺陷进行定位，省去了繁琐的定位计算。提高了检测效率，降低了检测结果对检测人员经验和专业水平的依赖。本系统对于炼钢厂钢包耳轴的大批量检测，具有较好的应用意义。
附图说明
图1为本发明的系统结构图；
图2为本发明的环形导轨装置图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明的实施例，详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本系统包括工控机（含上位机软件），RS-232串口线，PLC，变频器，步进电机1，带指针的扫查臂2，导轨固定装置3，探头夹持架4，弹簧5，耦合剂储槽6，带楔块的相控超声探头7，相控阵超声波探伤仪8和以太网线。
上位机软件包括人机界面和相控阵超声波采集及分析软件。
工控机（含上位机软件）的串口通过RS-232串口线与PLC的com口相连，PLC的I/O口通过电缆线接变频器，变频器通过电缆与步进电机1连接，步进电机1固定安装在带指针的扫查臂2上，并通过传动轴与带指针的扫查臂2的行进齿轮连接，带指针的扫查臂2通过行进齿轮安装在导轨固定装置3的环形导轨上，探头夹持架4固定安装在带指针的扫查臂2上，探头夹持架4夹头内侧与弹簧5一端连接，并通过夹头夹持带楔块的相控超声探头7，弹簧5的另一端与带楔块的相控超声探头7的末端连接，探头夹持架4夹头外侧壁上安装有耦合剂储槽6，耦合剂储槽6通过软管与探头楔块上的耦合剂槽连接，带楔块的相控超声探头7通过电缆与相控阵超声波探伤仪8连接，相控阵超声波探伤仪8通过以太网线与工控机（含上位机软件）连接。
如图2所示，导轨固定装置3包括定长夹钉，环形导轨，导轨连接件17，刻度盘和固定夹板16。环形导轨和刻度盘同轴设置，定长夹钉包括第一定长夹钉10和第二定长夹钉11，环形导轨包括第一导轨12和第二导轨13，刻度盘包括第一刻度盘14和第二刻度盘15。第一导轨12与第二导轨13通过导轨连接件连接，第一刻度盘14与第二刻度盘15通过导轨连接件连接，第一定长夹钉10与第二定长夹钉11分别穿过第一导轨12、第一刻度盘14、第二刻度盘15和第二导轨13，并同轴设置，第一定长夹钉10与第二定长夹钉11尾部分别设置固定夹板16。
本系统的工作原理为：试验时，首先确定耳轴9直径以选择合适的导轨固定装置3，之后将导轨固定装置3安装在耳轴9轴体上，记录刻度盘零度位置作为基准点。调整探头夹持架4，使带楔块的相控超声探头与检测面接触，之后可在工控机的上位机软件中设置自动或手动模式，PLC接受上位机指令通过变频器控制步进电机工作，步进电机带动带指针的扫查臂沿环形导轨移动，耦合剂伴随探头移动通过耦合剂储槽6自动涂抹在检测面上。检测到焊缝缺陷时，记录缺陷图像，同时记录带指针的扫查臂上指针对应的刻度盘刻度。

Claims (2)

1. 一种钢包耳轴环焊缝相控超声波自动检测定位系统，其特征在于：该系统包括工控机，RS-232串口线，PLC，变频器，步进电机，带指针的扫查臂，导轨固定装置，探头夹持架，带楔块的相控超声探头，耦合剂储槽，相控阵超声波探伤仪和以太网线；
工控机的串口通过RS-232串口线与PLC的com口相连，PLC的I/O口通过电缆线接变频器，变频器通过电缆与步进电机连接，步进电机固定安装在带指针的扫查臂上，并通过传动轴与带指针的扫查臂的行进齿轮连接，带指针的扫查臂通过行进齿轮安装在导轨固定装置的环形导轨上，探头夹持架固定安装在带指针的扫查臂上，探头夹持架夹头内侧与弹簧一端连接，并通过夹头夹持带楔块的相控超声探头，弹簧的另一端与带楔块的相控超声探头的末端连接，探头夹持架夹头外侧壁上安装有耦合剂储槽，耦合剂储槽通过软管与探头楔块上的耦合剂槽连接，带楔块的相控超声探头通过电缆与相控阵超声波探伤仪连接，相控阵超声波探伤仪通过以太网线与工控机连接。
2.一种钢包耳轴环焊缝相控超声波自动检测定位系统，其特征在于：所述的导轨固定装置包括定长夹钉，环形导轨，导轨连接件，刻度盘和固定夹板，环形导轨和刻度盘同轴设置，定长夹钉包括第一定长夹钉和第二定长夹钉，环形导轨包括第一导轨和第二导轨，刻度盘包括第一刻度盘和第二刻度盘，第一导轨与第二导轨通过导轨连接件连接，第一刻度盘与第二刻度盘通过导轨连接件连接，第一定长夹钉与第二定长夹钉分别穿过第一环形导轨、第二导轨环形、第一刻度盘和第二刻度盘，并同轴设置，第一定长夹钉与第二定长夹钉尾部分别设置固定夹板。
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