CN104359984A - 一种手动多通道tofd扫查架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种手动多通道TOFD扫查架，属于机械技术领域。它解决了现有的TOFD扫查架操作不便且扫查数据不够精确的问题。本多通道TOFD扫查架，包括总编码器、滚轮、推行手柄和若干对探头组合件，探头组合件与总编码器电连接，扫查架还包括竖梁和若干个横梁，滚轮和探头组合件设置在横梁上，推行手柄和总编码器连接在竖梁上方，扫查架上还设置有报警器和转向角度仪，所述转向角度仪设置在竖梁上且与总编码器电连接，报警器与总编码器电连接。它通过转向角度仪检测扫查架行进方向是否与预定轨迹发生偏移，且能够发出报警通知扫查人员对扫查方向进行调整，保证扫查得到的缺陷数据的准确性。

Description

一种手动多通道TOFD扫查架

技术领域

本发明属于超声波检测技术领域，涉及一种TOFD扫查架，特别涉及一种手动多通道TOFD扫查架。

背景技术

超声波衍射时差法(Time Of Flight Diffraction,TOFD)是一种采用一发一收两个探头的工作模式，利用从被检工件内部结构主要指缺陷的“端角”和“端点”处得到的衍射时差信号来检测缺陷的方法，用于缺陷的检测、定量和定位，可记录式的将检测过程通过图谱形式表示，更为直观地观察检测对象的内部情况，是一种较新式的超声波探伤技术，它具有较高检出率、精准的缺陷定量精度以及高效的检测效率。因此，在进行TOFD扫查时，必须采用某种形式的扫查架来固定和夹持探头，使探头沿着工件表面预定轨迹行走，其中最典型的扫查方式—非平行扫查方式要求焊缝位于两探头连线的中心上沿焊缝方向行进以保证扫查质量。

现有的手动多通道TOFD扫查架基本采用T字型结构，在实际应用上多出现过以下几点问题：

1、由于TOFD扫查架通常为金属材料制成，质量较大，操作不方便；

2、操作者单手推行，在推行过程中力度不容易把握，在非平行扫查时探头行走的路线难以确保焊缝一直位于两探头中心线上，无法保证TOFD扫查图像的质量；

3、滚轮为永久磁铁，为保证检测时TOFD扫查架紧贴工件，必须具备足够的磁性，那么不可避免在检测过程中暂停检测或重复检测时，TOFD扫查架由工件上取下时较为困难，多次取下的重复动作容易使操作者疲劳；

4、包括楔块在内的探头组合件外观为方形，采用小螺栓固定在探头支架上，一是装卸麻烦，二是此结构占用扫查面的空间较大，使得扫查架横梁整体偏长；

5、不能同时对纵向和横向缺陷进行检测。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种手动多通道TOFD扫查架，它扫查得到的缺陷数据的更加准确。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种手动多通道TOFD扫查架，所述扫查架包括总编码器、滚轮、推行手柄和若干对探头组合件，所述探头组合件与总编码器电连接，其特征在于，所述扫查架还包括竖梁和若干个横梁，滚轮和探头组合件设置在横梁上，所述推行手柄和总编码器连接在竖梁上方，所述扫查架上还设置有报警器和用于判断扫查架行进方向是否与预定轨迹发生偏移的转向角度仪，所述转向角度仪设置在竖梁上且与总编码器电连接，所述报警器与总编码器电连接。

本技术方案中的多对探头组合件能够实现多通道扫查，总编码器用于对探头组合件和转向角度仪的检测信号进行收集、记录、比对和传送，转向角度仪用于检测扫查架在行进时与预定轨迹(焊缝)的夹角，当手动多通道TOFD扫查架工作时，先在焊缝上设置光敏条，当扫查架行进发生偏移时，转向角度仪射出的光线脱离光敏条，则转向角度仪会向总编码器发出电信号，总编码器再控制报警器发出声音或光亮信号形式的报警，提示扫查人员对扫查架的行进方向进行纠正，避免扫查架在扫查过程中偏移过大，而导致数据不够精准。推行手柄设置在竖梁上且推行手柄的推行方向与滚轮的滚动方向相一致，能够进一步保证扫查数据的精准性。

在上述的手动多通道TOFD扫查架中，所述扫查架呈“工”字型，包括一条竖梁和两条横梁，每条横梁上均设置有一对探头组合件，所述总编码器设置在竖梁前端且位于推行手柄的前方，所述转向角度仪设置在竖梁下方。探头组合件为两对，两对探头组合件分别成对对称设置在一条横梁上且与总编码器相连接，两对探头组合件在扫查架进行扫查时对被检工件的缺陷进行检测，配合转向角度仪，通过位于整个扫查架中心位置上的总编码器的判断，可以更加快速地判断出扫查架在行进时是否与预定轨迹发生偏移。

在上述的手动多通道TOFD扫查架中，所述扫查架还包括至少一个与竖梁可拆卸连接的延长杆，所述延长杆的轴心线与竖梁的轴心线相平行，所述延长杆上设置有副横梁一，所述副横梁一上设置有一对探头组合件。延长杆通过卡接和插接等可拆卸结构连接在竖梁上，使得本TOFD扫查架能够在需要时对工件的焊缝进行多通道扫查，从而使得扫查得到数据更加准确。

在上述的手动多通道TOFD扫查架中，所述延长杆铰接在竖梁上，且延长杆能朝向或背向竖梁转动并定位。延长杆的后端铰接在竖梁的前端，在扫查过程中，若不需要进行多通道扫查时，可以将延长杆翻转，以避免延长杆和其上探头组合件影响扫查的正常进行。

在上述的手动多通道TOFD扫查架中，所述延长杆上连接有一斜向扫查杆，所述斜向扫查杆铰接在延长杆上，且斜向扫查杆能绕着铰接点在延长杆两侧摆动并定位，所述斜向扫查杆上设置有横梁，所述横梁上设置有一对探头组合件。通过设置斜向扫查杆能够同时对被检工件上的纵向和横向缺陷进行检测，简化扫查工序，同时还能使得扫查的数据更加的准确。

在上述的手动多通道TOFD扫查架中，所述横梁上滑动连接有一对探头支撑架，所述探头组合件可拆卸连接在探头支撑架上。本技术方案中的探头组合件为圆柱型，且其具有能与探头支撑架可拆卸连接的快速接头，从而可将探头组合件设置为一种选配件，可以根据需要选择具有合适参数的探头组合件即可，避免后续的反复校正，以及有可能发生的校正不准确，从而可以更好的保证扫查数据的准确。此外本技术方案中的探头的结构进行重新设计，型式由方形变呈圆形，可以减少安装空间。

在上述的手动多通道TOFD扫查架中，所述探头支撑架设置在滚轮的外侧。所述连接插座设置在探头支撑架的内侧壁上。探头支撑架置于外侧，使得探头组合件的更换更加方便快捷，同时能够使得横梁上的走线更加规范，避免影响扫查。

在上述的手动多通道TOFD扫查架中，所述滚轮为设置在横梁上的电磁性轮。电磁铁形式的滚轮结构，在扫查时可以牢固地吸附在被检工件表面上并滚动，当扫查结束时，切断电源，即可轻松地将扫查架由被检工件上取下，从而使得TOFD扫查架的操控更加简单。

在上述的手动多通道TOFD扫查架中，所述横梁为中空结构。横梁的内腔用于设置连接总编码器和探头组合件及电磁性轮的通信线，从而使得走线更加合理，能够避免扫查人员在使用扫查架时受到数据线的影响，以保证数据扫查的更加准确。

在上述的手动多通道TOFD扫查架中，所述横梁包括左梁和右梁，所述左梁的内端部和右梁的内端部分别铰接在竖梁上。横梁分为两段式的左梁和右梁，且左梁和右梁均可绕着各自与竖梁的铰接点转动，从而可以实现对管状、圆弧状等非平面工件的扫查，即可以根据工件的实际情况对探头组合件的位置进行调整，从而保证扫查数据的准确。

与现有技术相比，本发明具有以下的优点：

1、通过设置转向角度仪，能够避免扫查架在扫查过程中与焊缝发生较大的偏移；

2、通过设置延长杆及斜向扫查杆上设置多对超声波探头，可以增大TOFD扫查架的应用范围；

3、通过设置电磁性轮，使得TOFD扫查架的操控更加简单，使得扫查人员单手即可平稳地进行扫查；

4、横梁制为与竖梁相铰接的两段式结构，能够更好的适应复杂地形及复杂工件的扫查。

5、扫查架材料改进，整体轻型化，方便操作，节省操作者体力；

6、探头组合件的型式改进及装卸方式进行改进，既可以节约空间，又可以节省操作时间。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明另一角度的结构示意图。

图3是本发明的实施例二的结构示意图。

图4是本发明的实施例三的结构示意图。

图5是本发明的实施例四的结构示意图。

图6是本发明的实施例五的结构示意图。

图中，1、竖梁；2、横梁；21、左梁；22、右梁；2a、滑动导轨；2b、铰接孔；2c、圆弧形限位孔；3、探头组合件；4、转向角度仪；5、滚轮；6、推行手柄；7、总编码器；8、数字编码器；9、探头支撑架；10、延长杆；11、斜向扫查杆；12、螺栓组件一；13、副横梁一；14、螺栓组件二；15、螺栓组件三；16、副横梁二；17、报警器。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一：

参照图1和图2，本实施例一为一种TOFD扫查架，包括呈“工”字型的扫查架、成对设置的探头组合件3、转向角度仪4、报警器17、滚轮5、推行手柄6、数字编码器8和总编码器7，扫查架包括一条竖梁1和两条横梁2，两条横梁2垂直连接在竖梁1的前后两端，每条横梁2上均设置有2个滚轮5，位于竖梁1后端的横梁2上的一个滚轮5上连接有数字编码器8，数字编码器8与总编码器7相连，数字编码器8用于记录滚轮的运动行程并将数据汇总并输送至总编码器7。转向角度仪4设置在竖梁1的下方，当TODF扫查架的扫查方向偏移预定的方向，并超过预设角度后，报警器17会有“报警”提示，提醒扫查人员对推行方向进行纠正。

推行手柄6设置在竖梁上，且推行手柄6的设置方向与滚轮5行进方向相同。本实施例一中的滚轮5为设置在横梁2上具有电磁铁的电磁性轮，滚轮5的电磁开关设置在推行手柄6上，使得扫查人员单手就能够平稳地进行扫查，整个扫查过程的操控更加的简单，降低了扫查人员的工作强度。

每条横梁2上还各设置有一对能够收发超声波信号的探头支撑架9，横梁2上具有能供滚轮5和探头支撑架9横向移动并定位的滑动导轨2a，滚轮5和探头支撑架9能在滑动导轨2a上滑动并实现定位，以适应不同位置的缺陷扫查。

探头组合件3为圆柱型，其顶部通过快速接头以卡接或插接形式可拆卸连接在探头支撑架9内的连接插座上，该连接插座与总编码器7通过通信线相连接。本实施例一中的横梁2为中空结构，用于控制滚轮5开关的电线以及用于连接总编码器7和探头组合件3的通信线均内置于横梁2的内腔中。本实施例一中的探头支撑架9位于滚轮5的外侧，能够使得探头组合件3的更换更加方便。

本实施例一中的横梁2包括分别铰接在竖梁1前端面上的左梁21和右梁22，左梁21的内端部和右梁22的内端部均具有一个铰接孔2b和圆弧形限位孔2c，当左梁21或右梁22相对于竖梁1绕着铰接孔2b转动时，圆弧形限位孔2c对左梁21或右梁22的转动行程进行限制。本实施例一中的左梁21的内端面和右梁22的内端面通过齿牙啮合连接，以保证两者的同步转动，从而使得焊缝能够保持在扫查架的中心位置上。

本实施例一中的总编码器7设置在竖梁1上，且位于推行手柄6的前方，推行手柄6制为中空的管状结构，便于走线。

本实施例一中的扫查架由复合材料制成，如金属基复合材料或工业塑料等，可以相对减少扫查架的质量，降低扫查人员的操作难度，从而提高扫查的精确性。

本实施例一中的探头组合件3仅设置在位于竖梁1前端的横梁2上，也可以在位于竖梁1后端的横梁2上也设置一对探头组合件3，从而实现双通道扫查。

实施例二：

参照图3，本实施例二的结构与实施例一基本相同，不同点在于，竖梁1的前端通过螺栓组件一12铰接有一个延长杆10，该延长杆10的轴心线与竖梁1的轴心线相平行，且延长杆10能朝向竖梁1转动，延长杆10上设置有副横梁一13，副横梁一13上设置有一对探头组合件3。在扫查时，如果需要增加额外的扫查通道，则将延长杆10连接在竖梁1的前端即可，如不需要时，可将延长杆10拆下，此外由于延长杆10通过螺栓组件一12铰接在竖梁1上，在暂时不需要使用延长杆10上的探头组合件3时，将延长杆10翻转即可。

本实施例二的副横梁一13也可制为与横梁2一样的两段式结构，当不需要多通道扫查时，将副横梁一13分段翻转即可。

实施例三：

参照图4，本实施例三的结构与实施例二基本相同，不同点在于，连接在竖梁1的前端的延长杆10为能通过螺栓组件二14进行调节伸缩并定位的可伸缩杆。

实施例四：

参照图5，本实施例四的结构与实施例三基本相同，不同点在于，竖梁1的前端设置有2个能伸缩的延长杆10，位于前侧的延长杆10的后端部与位于后侧的延长杆10的前端部相插接。连接在位于前侧的伸缩杆11上的副横梁一13上还设置有滚轮5，用于保证手动多通道TOFD扫查架在使用时的稳定性。此外在实际应用中，伸缩杆11的个数及长度可以根据实际需要进行选择，当整个手动多通道TOFD扫查架的长度较长时，可在副横梁一12上增设一对滚轮5，以保证手动多通道TOFD扫查架在使用时的稳定性。

实施例五：

参照图6，本实施例五的结构与实施例四基本相同，不同点在于，延长杆10的前端连接的为一斜向扫查杆11，该斜向扫查杆11的后端通过螺栓组件二14插接并定位在延长杆10的前端，斜向扫查杆11上通过螺栓组件三15铰接有副横梁二16，副横梁二16上设置有一对探头组合件3，副横梁二16能绕着其与斜向扫查杆11的铰接轴转动，从而使得副横梁二16上的探头组合件3的收发方向与横梁2上的探头组合件3的收发方向相倾斜。由于采用延长的辅助结构后，整个手动多通道TOFD扫查架的长度较长，为了保证手动多通道TOFD扫查架在使用时的稳定性，可在副横梁二16上增设一对滚轮5。本实施例五中的副横梁二16也可制为与横梁2一样的两段式结构。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种手动多通道TOFD扫查架，所述扫查架包括总编码器(7)、滚轮(5)、推行手柄(6)和若干对探头组合件(3)，所述探头组合件(3)与总编码器(7)电连接，其特征在于，所述扫查架还包括竖梁(1)和若干个横梁(2)，滚轮(5)和探头组合件(3)设置在横梁(2)上，所述推行手柄(6)和总编码器(7)连接在竖梁(1)上方，所述扫查架上还设置有报警器(17)和用于判断扫查架行进方向是否与预定轨迹发生偏移的转向角度仪(4)，所述转向角度仪(4)设置在竖梁(1)上且与总编码器(7)电连接，所述报警器(17)与总编码器(7)电连接。

2.根据权利要求1所述的手动多通道TOFD扫查架，其特征在于，所述扫查架呈“工”字型，包括一条竖梁(1)和两条横梁(2)，每条横梁(2)上均设置有一对探头组合件(3)，所述总编码器(7)设置在竖梁(1)前端且位于推行手柄(6)的前方，所述转向角度仪(4)设置在竖梁(1)下方。

3.根据权利要求1所述的手动多通道TOFD扫查架，其特征在于，所述扫查架还包括至少一个与竖梁(1)可拆卸连接的延长杆(10)，所述延长杆(10)的轴心线与竖梁(1)的轴心线相平行，所述延长杆(10)上设置有副横梁一(13)，所述副横梁一(13)上设置有一对探头组合件(3)。

4.根据权利要求3所述的手动多通道TOFD扫查架，其特征在于，所述延长杆(10)铰接在竖梁(1)上，且延长杆(10)能朝向或背向竖梁(1)转动并定位。

5.根据权利要求4所述的手动多通道TOFD扫查架，其特征在于，所述延长杆(10)可拆卸连接有一斜向扫查杆(11)，所述斜向扫查杆(11)铰接有副横梁二(16)，所述副横梁二(16)上设置有一对探头组合件(3)。

6.根据权利要求2所述的手动多通道TOFD扫查架，其特征在于，所述横梁(2)上滑动连接有一对探头支撑架(9)，所述探头组合件(3)可拆卸连接在探头支撑架(9)上。

7.根据权利要求6所述的手动多通道TOFD扫查架，其特征在于，所述滚轮(5)为设置在横梁(2)上的电磁性轮。

8.根据权利要求6或7所述的手动多通道TOFD扫查架，其特征在于，所述探头支撑架(9)设置在滚轮(5)的外侧。

9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的手动多通道TOFD扫查架，其特征在于，所述横梁(2)为中空结构。

10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的手动多通道TOFD扫查架，其特征在于，所述横梁(2)包括左梁(21)和右梁(22)，所述左梁(21)的内端部和右梁(22)的内端部分别铰接在竖梁(1)上。