CN107132275A - 一种探伤机械人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种探伤机械人，涉及一种自动化机械装置技术领域。该发明包括机器人、扫查架、模组、电气控制系统、超声检测主机、滚轮架和操作机，机器人包括机器人本体、机器人控制柜和机器人示教器，机器人控制柜与机器人示教器相连。本发明不仅工作效率高、工作质量好、工作状态稳定，而且改进制造工艺、降低制造成本、提高产品的可靠性、保证设备的安全运行，同时也改善了操作人员的工作环境，为企业降低损失。

Description

一种探伤机械人

技术领域

本发明涉及一种自动化机械装置技术领域，特别是涉及一种探伤机械人。

背景技术

机械手臂是目前在机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业，取代人类的工作。

作为工业制造领域的一项重要环节——探伤技术，无损探伤是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段，被广泛应用于工业制造的各个领域，用来探测金属材料或部件内部的裂纹或缺陷。常用的无损探伤方法有：X光射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤、γ射线探伤等物理探伤方法。其中，X光射线探伤、γ射线探伤及其他探伤过程中使用的探伤材料，都会对人体产生很大危害，同时增加了企业相应的生产成本或损失，然而机械手臂在该领域的应用，无疑解决了企业生产中的很多难题，如改进制造工艺、降低制造成本、提高产品的可靠性、保证设备的安全运行。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种探伤机械人，使其不仅工作效率高、工作质量好、工作状态稳定，而且改进制造工艺、降低制造成本、提高产品的可靠性、保证设备的安全运行，同时也改善了操作人员的工作环境，为企业降低损失。

为了解决上述问题，本发明提供一种探伤机械人，其中，包括机器人、扫查架、模组、电气控制系统、超声检测主机、滚轮架和操作机，所述机器人包括机器人本体、机器人控制柜和机器人示教器，所述机器人控制柜与机器人示教器相连，所述机器人本体选用电缆内置式的多功能机器人，具有最高性能的动作能力，最大动作范围为1811mm最大负载力20KG，所述扫查架的主体框架采用轻便铝合金材质制作，由于机器人负重限制，为保证扫查质量，连接传感器部位可以自由浮动，并保持一定压力在扫查部位，确保扫查时可以紧密贴合工件，所述操作机需求包括衡梁垂直有效行程：5000mm，横梁水平有效行程：8000mm，横梁端部允许有效载荷：400kg。

优选的，所述电气控制系统包括：琴式操作台、人机界面、主控制柜、执行机构和操作盘，所述主控制柜包括PLC寄存器，所述PLC寄存器与连接2个伺服电机相连，所述PLC寄存器与所述机器人采用CC-LINK的通讯方式连接，所述伺服电机连接有超声波检测设备并且携带旋转编码器，所述旋转编码器连接到所述机器人抓持的滚珠丝杠末端，所述滚珠丝杠由一个所述伺服电机驱动，另一个所述伺服电机与所述旋转编码器相连，所述伺服电机的旋转速度与所述机器人的线速度匹配。

优选的，所述操作机的横臂上安装有过渡连接板，其一端连接操作机原有的安装孔，其另一端连接所述机器人的安装底座。

优选的，所述人机界面由工业触摸屏构成，完成检测模式、检测宽度、检测速度等参数的设定及显示系统运行状态及报警等信息。

优选的，所述主控制箱是控制的中心，由PLC对整个系统进行控制与管理，完成对所述机器人和所述操作盘的协调控制。

优选的，所述机器人控制柜通过所述模组和所述操作机带动扫查架，进而控制所述扫查架上设置的缺陷标记器和监控器。

优选的，所述操作盘由所述人机界面完成系统的设定、调整、监视，所述操作盘包括系统的启动和停止，所述人机界面通过RS232接口与所述机器人控制柜的PLC寄存器相连接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明通过自动化的机械操作，防止了探伤过程中对人体产生的危害，探伤数据的记录及空间坐标位置的标记，工作效率、工作质量得到提高，杜绝了漏检，工件报废的问题。

2、本发明不仅工作效率高、工作质量好、工作状态稳定，而且改进制造工艺、降低制造成本、提高产品的可靠性、保证设备的安全运行，同时也改善了操作人员的工作环境，为企业降低损失。

附图说明

图1是本发明的实施例结构示意图；

图2是本发明的实施例电气控制流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图与实例对本发明作进一步详细说明，但所举实例不作为对本发明的限定。

如图1和图2所示，本发明的实施例包括机器人、扫查架1、模组2、电气控制系统、超声检测主机、滚轮架3和操作机4，机器人包括机器人本体5、机器人控制柜6和机器人示教器，机器人控制柜6与机器人示教器相连，机器人本体5选用电缆内置式的多功能机器人，具有最高性能的动作能力，最大动作范围为1811mm最大负载力20KG，扫查架1的主体框架采用轻便铝合金材质制作，由于机器人负重限制，为保证扫查质量，连接传感器部位可以自由浮动，并保持一定压力在扫查部位，确保扫查时可以紧密贴合工件，操作机4需求包括衡梁垂直有效行程：5000mm，横梁水平有效行程：8000mm，横梁端部允许有效载荷：400kg。

电气控制系统包括：琴式操作台9、人机界面、主控制柜、执行机构和操作盘，主控制柜包括PLC寄存器，PLC寄存器与连接2个伺服电机相连，PLC寄存器与机器人采用CC-LINK的通讯方式连接，伺服电机连接有超声波检测设备并且携带旋转编码器，旋转编码器连接到机器人 抓持的滚珠丝杠末端，滚珠丝杠由一个伺服电机驱动，另一个伺服电机与旋转编码器相连，伺服电机的旋转速度与机器人的线速度匹配。

操作机4的横臂上安装有过渡连接板，其一端连接操作机4原有的安装孔，其另一端连接机器人的安装底座。人机界面由工业触摸屏构成，完成检测模式、检测宽度、检测速度等参数的设定及显示系统运行状态及报警等信息。主控制箱是控制的中心，由PLC对整个系统进行控制与管理，完成对机器人和操作盘的协调控制。机器人控制柜6通过模组2和操作机4带动扫查架2，进而控制扫查架2上设置的缺陷标记器7和监控器8。操作盘由人机界面完成系统的设定、调整、监视，操作盘包括系统的启动和停止，人机界面通过RS232接口与机器人控制柜的PLC寄存器相连接。

本实施例中，工件环焊缝探伤工艺：

操作者将工件吊装到滚轮架上，通过调整滚轮架调整工件水平状态；手动控制操作机(通过激光定位仪)将机器人移动到焊缝位置上；执行程序，控制台命令机器人从初始状态移动到初始检测位置，系统对初始位置坐标进行存储；机器人从初始检测位置开始进行扫查，机器人和模组分别负责一个扫查方向的位置反馈信号，生成相应的空间坐标；系统在探伤过程中对超声波信号进行判断，若遇到产品缺陷时，扫查架上的缺陷标记器会在缺陷位置处喷涂标记，以便后续生产过程中对产品进行修复。同时所有探伤时产生的数据，如超声波信号，空间坐标等数据都会以图表的形式存储在设备中，以便后期对数据的调取；机器人完成扫查后回到初始状态。

在操作机的横臂上安装过渡连接板，一端连接操作机原有的安装孔，另一端连接机器人的安装底座。该控制系统采用的是以日本三菱可编程控制器为核心的控制系统，它主要由人机界面、主控制柜、执行机构、操作盘等组成。人机界面主要由三菱工业触摸屏构成，主要完成检测模式、检测宽度、检测速度等参数的设定，另外可以显示系统运行状 态及报警等信息。主控制箱是控制的中心，由PLC对整个系统进行控制与管理，主要完成对机器人、操作盘的协调控制。操作盘由人机界面(即触摸屏)完成系统的设定、调整、监视等功能。主操作盘完成系统的启动、停止等操作。

人机界面通过RS232与主控柜PLC相连接，可以将设定值写入对应的PLC寄存器中，同时将PLC寄存器参数实时的读出，供操作人员了解设备运转状态。PLC共连接2个伺服电机(不包含操作机驱动电机)，2个伺服电机用于解决超声波检测设备的位置采集问题，伺服电机采用脉冲+方向的控制方式，通过改变脉冲的数量来改变检测宽度或长度，改变脉冲频率来改变检测度。PLC与机器人采用CC-LINK的通讯方式连接，PLC主要完成控制机器人启动，停止及读出机器人的TOOL的线速度。

由于超声波检测设备只能接收旋转编码器信号，无法与机器人通讯，因此我们在电气设计时，采用伺服电机驱动设备携带着旋转编码器间接的将位置信号传递到检测设备中。其中一个旋转编码器连接到机器人抓持的线性模组的滚珠丝杠末端，滚珠丝杠由一个伺服电机驱动，当伺服电机旋转时，旋转编码器会产生位置信号，设备使用时将模组滑板的位置与检测软件的位置匹配即可完成X向位置信号的采集；另一个旋转编码器与伺服电机直接连接，该伺服电机旋转速度与机器人线速度匹配，当机器人移动时伺服电机就会以同样的速度旋转，设备使用时将电机旋转所产生的位移与检测软件显示的位置匹配即可完成Y向位置信号的采集。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种探伤机械人，其特征在于，包括机器人、扫查架、模组、电气控制系统、超声检测主机、滚轮架和操作机，所述机器人包括机器人本体、机器人控制柜和机器人示教器，所述机器人控制柜与机器人示教器相连，所述机器人本体选用电缆内置式的多功能机器人，具有最高性能的动作能力，最大动作范围为1811mm最大负载力20KG，所述扫查架的主体框架采用轻便铝合金材质制作，由于机器人负重限制，为保证扫查质量，连接传感器部位可以自由浮动，并保持一定压力在扫查部位，确保扫查时可以紧密贴合工件，所述操作机需求包括衡梁垂直有效行程：5000mm，横梁水平有效行程：8000mm，横梁端部允许有效载荷：400kg。

2.如权利要求1所述的探伤机械人，其特征在于，所述电气控制系统包括：琴式操作台、人机界面、主控制柜、执行机构和操作盘，所述主控制柜包括PLC寄存器，所述PLC寄存器与连接2个伺服电机相连，所述PLC寄存器与所述机器人采用CC-LINK的通讯方式连接，所述伺服电机连接有超声波检测设备并且携带旋转编码器，所述旋转编码器连接到所述机器人抓持的滚珠丝杠末端，所述滚珠丝杠由一个所述伺服电机驱动，另一个所述伺服电机与所述旋转编码器相连，所述伺服电机的旋转速度与所述机器人的线速度匹配。

3.如权利要求2所述的探伤机械人，其特征在于，所述操作机的横臂上安装有过渡连接板，其一端连接操作机原有的安装孔，其另一端连接所述机器人的安装底座。

4.如权利要求3所述的探伤机械人，其特征在于，所述人机界面由工业触摸屏构成，完成检测模式、检测宽度、检测速度等参数的设定及显示系统运行状态及报警等信息。

5.如权利要求4所述的探伤机械人，其特征在于，所述主控制箱是控制的中心，由PLC对整个系统进行控制与管理，完成对所述机器人和所述操作盘的协调控制。

6.如权利要求5所述的探伤机械人，其特征在于，所述机器人控制柜通过所述模组和所述操作机带动扫查架，进而控制所述扫查架上设置的缺陷标记器和监控器。

7.如权利要求6所述的探伤机械人，其特征在于，所述操作盘由所述人机界面完成系统的设定、调整、监视，所述操作盘包括系统的启动和停止，所述人机界面通过RS232接口与所述机器人控制柜的PLC寄存器相连接。