CN108562645A - 一种应用激光定位的焊缝检测用自动扫查器的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明的技术方案包括一种应用激光定位的焊缝检测用自动扫查器的检测方法，使用行走控制机构控制行走机构移动从而带着设置于行走机构上的扫查机构自动进行移动扫查，同时测距装置配合定位参考装置保证行走机构直线行走，无需搭建定位轨道即可进行可靠稳定的自动扫查工作，同时该扫查器启动后即可自动进行直线扫查，无需过多的人工参与，使用简单便利，减小了对检测人员的要求，避免了人工操作失误带来的不良影响，极大提高了检测效率，降低了劳动强度、人工成本和人员技术要求，缩短了检测工期，由于自动检测代替手动检测，保证了检测稳定性和可靠性，可用于在高空或恶劣环境下进行扫查作业。

Description

一种应用激光定位的焊缝检测用自动扫查器的检测方法

技术领域

本发明涉及设备的无损检测领域，特别是涉及一种应用激光定位的焊缝检测用自动扫查器的检测方法。

背景技术

由于产品市场的相互竞争，高质量是提高竞争力的重要因素，从产品质量观点看这是重要的，从纯经济观点讲，为了减少总费用支出，可靠性亦是必要的。无损检测则在质量保证系统中发挥了重要的作用，成为控制产品质量、保证在役设备安全运行的重要手段；对于一般的无损检测，往往依靠质量检测员持探伤仪器进行人工检测，这使得人为因素对检测结果影响较大。相控阵检测作为一种先进的超声检测方法，用于检测工件内部缺陷，在很多行业中有广泛应用，尤其在特种设备检测过程中，随着其系统设计、硬软件水平、计算机技术应用等的日臻成熟，相控阵检测将成为特种设备无损检测常用的重要方法；相控阵凭借其多晶片动态聚焦、计算机成像处理等先进技术和检测可靠性，具有广阔的应用和发展空间，将成为主流检测方法。

用相控阵探头对焊缝进行检测时，无需像普通单探头那样在焊缝两侧频繁地来回前后左右移动，而相控阵探头沿着焊缝长度方向平行于焊缝进行直线扫查，对焊接接头进行全体积检测。该扫查方式可以采用手动方式完成，但相控阵检测的位置需搭设脚手架，高空作业，非常危险，作业环境较为恶劣，检测过程中要求相控阵探头与焊缝需要保持一定距离，探头到焊缝的距离不能随意变化，否则，检测区域将不能被超声束全履盖，工件会造成漏检；同时，探头到焊缝的距离的变化也会影响到缺陷定位的准确性，影响缺陷判定和消除，造成缺陷误判或不能彻底消除，缺陷的漏检、误判和不能彻底消除，都将给工件或设备埋下安全隐患，因此对检测人员要求较高，稍微操作不注意则会影响检测结果，可靠性不高；另外该扫查方式也可以借助于精确定位的轨道进行滑动以完成扫查，但是由于搭建精确定位的轨道不仅耗时耗材，还不利于重复利用，当检测另外的设备时又需要重新搭建轨道，增加检测成本。

因此设计一种检测可靠稳定、使用简单便利、能自动定位、可用于在高空或恶劣环境下作业的自动扫查器成为亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种应用激光定位的焊缝检测用自动扫查器的检测方法并利用定位参考装置辅助自动扫查器自动进行直线移动扫查，能够较好解决手动检测焊缝的不便利且对检测结果影响较大的问题。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种应用激光定位的焊缝检测用自动扫查器的检测方法，包括以下步骤：

将定位参考装置平行于焊缝安装在待测工件或设备上；

将相控阵探头固定在探头固定装置上并与相控阵探伤仪连接通电；

调节设置检测相关参数；

将扫查器放置在间隔定位参考装置检测所需间隔距离处；

启动扫查器使其带着相控阵探头在待测工件或设备上保持直线移动扫查。

进一步，所述调节设置检测相关参数，包括扫查器需要间隔定位参考装置的间隔距离、扫查器偏离间隔距离后进行纠偏的偏移距离、位移编码器标记的初始位置、指示扫查器扫查完成的行走位移以及扫查器正常扫查时驱动电机的转速。

进一步，所述将扫查器放置在间隔定位参考装置检测所需间隔距离处，其车轮行走方向平行于所述定位参考装置，并通过车轮的磁铁吸附在待测工件或设备表面。

进一步，启动扫查器使其带着相控阵探头在待测工件或设备上保持直线移动扫查，具体实现直线移动的方法包括如下步骤：

激光距离传感器实时检测其与定位参考装置的间隔距离并显示在路径偏移显示屏，同时位移编码器实时记录扫查器相对初始位置的位移；

当检测的间隔距离超过偏移距离后路径偏离自动报警器发出警报声，同时控制纠偏主机根据偏移距离调整相应驱动电机的转速从而修正车轮行走方向使其回到正确路径上；

当检测的间隔距离突然发生较大变化或位移编码器记录的位移值达到行走位移时，控制纠偏主机控制驱动电机逐渐停止转动从而使扫查器停止行走。

实现该检测方法的激光定位的焊缝检测用自动扫查器，包括行走机构和可拆卸安装在待测工件上的用于辅助定位导向的定位参考装置，所述行走机构包括行走架和用于支撑行走架在待测工件上移动的行走件，所述行走架上设有用于控制行走件行走的行走控制机构、用于测量所述行走机构与所述定位参考装置的间隔距离以保证行走机构移动方向的测距装置和用于跟随行走机构移动扫查的扫查机构。

作为一种改进，所述行走控制机构包括控制纠偏主机以及与行走件对应的驱动电机和传动带，所述控制纠偏主机根据测距装置检测的间隔距离控制相应驱动电机的转速，驱动电机通过传动带控制相应行走件的移动速度从而调节行走机构移动方向。

优选的，所述行走件为可吸附于待测工件上的带有磁性的车轮。

优选的，所述测距装置为用于检测间隔距离的激光距离传感器，所述激光距离传感器设置于行走架的侧边并与控制纠偏主机相连。

作为一种改进，所述激光距离传感器连接有用于在路径偏移间隔距离超过设定阈值时发出警报的路径偏离自动报警器和用于实时显示间隔距离的路径偏移显示屏。

优选的，所述定位参考装置为可吸附于待测工件上的带有磁性的直线板式结构，用于配合测距装置进行定位导向。

作为一种改进，该扫查器还包括用于测量行走机构位移的位移编码器，所述位移编码器可安装于任一车轮的转轴上并与控制纠偏主机相连。

作为一种改进，所述扫查机构包括探头固定装置、检测探头和检测仪器主机，所述检测探头可拆卸固定在探头固定装置上并连接至检测仪器主机，所述探头固定装置安装于行走架的侧边。

作为一种改进，所述检测仪器主机通过电源电路为扫查器整体供电，且设有控制扫查器启停的控制器。

优选的，所述检测探头为相控阵探头，所述检测仪器主机为相控阵探伤仪，所述相控阵探伤仪控制相控阵探头进行焊缝检测。

作为一种改进，所述探头固定装置包括用于夹持检测探头的夹具和用于连接夹具与行走架的伸缩部。

作为一种改进，所述伸缩部包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和第二连接部均设有导孔，导孔之间设有用于连接两个连接部的导杆，导杆上套有使检测探头压紧在待测工件上的压缩弹簧，导杆可在导孔的限位高度往复移动。

作为一种改进，所述夹具的开口两侧设有用于紧固检测探头的螺栓。

本发明的有益效果是：本发明采用的一种应用激光定位的焊缝检测用自动扫查器的检测方法，使用行走控制机构控制行走机构移动从而带着设置于行走机构上的扫查机构自动进行移动扫查，同时测距装置配合定位参考装置保证行走机构直线行走，无需搭建定位轨道即可进行可靠稳定的自动扫查工作，同时该扫查器启动后即可自动进行直线扫查，无需过多的人工参与，使用简单便利，减小了对检测人员的要求，避免了人工操作失误带来的不良影响，极大提高了检测效率，降低了劳动强度、人工成本和人员技术要求，缩短了检测工期，由于自动检测代替手动检测，保证了检测稳定性和可靠性，可用于在高空或恶劣环境下进行扫查作业。

附图说明

图1是本发明的较佳结构示意图；

图2是本发明的探头固定装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市面购买获得的常规产品。本发明的应用激光定位的焊缝检测用自动扫查器的检测方法适用于设备或工件的无损探伤检测。

参照图1和图2，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，实现本发明的检测方法的激光定位的焊缝检测用自动扫查器，包括行走机构和可拆卸安装在待测工件上的用于辅助定位导向的定位参考装置1，行走机构包括行走架21和用于支撑行走架21在待测工件上移动的行走件22，行走架21上设有用于控制行走件22行走的行走控制机构、用于测量行走机构与定位参考装置1的间隔距离以保证行走机构移动方向的测距装置4和用于跟随行走机构移动扫查的扫查机构。

具体的，为了携带轻便，行走架21可选用承载力大、质量轻巧、刚性良好的材料，本实施例中，行走架21选用轻质铝材结构；为了能在高空等检测员操作不便的环境下进行扫查作业，使用四个设置永久磁铁的金属车轮作为行走件22，车轮分布于行走架21两侧，进行检测时车轮可吸附于待测工件或设备上而不脱落，需要说明的是，这里使用四个车轮不作为对本发明的限制，可以用其他数量车轮或是使用履带作为行走件22，只要能实现行走机构在待测工件上稳定地按所需方向移动的技术方案均可。

具体的，行走控制机构包括一个控制纠偏主机31以及四个分别与车轮对应的驱动电机32和传动带33，四个驱动电机32均与控制纠偏主机31相连，四个驱动电机32独立工作，并且分别通过一条传动带33控制一个车轮，控制纠偏主机31根据行走机构与定位参考装置1的间隔距离控制相应驱动电机32的转速，驱动电机32通过传动带33控制相应车轮的转速从而调节行走机构移动方向。

优选的，由于激光具有方向性强、亮度高、单色性好等许多优点，并且激光距离传感器检测精确度高，价格低廉，本实施例使用激光距离传感器作为测距装置4检测行走机构与定位参考装置1的间隔距离，激光距离传感器通过AD信号转换模块将模拟信号转换为数字信号传送至控制纠偏主机31，需要说明的是本发明的测距装置4不限于激光距离传感器，超声波测距仪或红外测距仪等测距设备装置也可作为本发明的测距装置4；本实施例中，激光距离传感器设置于行走架21的与行走方向平行的侧边上，该激光距离传感器可根据需要设定间隔距离值和偏移距离阈值，激光距离传感器连接有用于在路径偏移超过设定的偏移距离阈值时发出警报的路径偏离自动报警器和用于显示实时间隔距离的路径偏移显示屏；开始检测时，使激光距离传感器发光起始点与定位参考装置1保持设定的间隔距离值，当行走机构在行走过程中发生偏移且偏移距离超出设定的偏移距离阈值时，路径偏离自动报警器则会发出警报声以提醒检测员注意，同时控制纠偏主机31通过驱动电机32控制各车轮转速从而修正行走机构的移动方向使之回到正确路径上。

由于该扫查器可能用于不同待测工件或设备上，如果每次检测都搭建使扫查器保持正确路径的轨道显然会导致较高的检测成本，延长检测工期，并且无法灵活应用；因此，本发明设置一个可拆卸安装的用于配合测距装置4进行定位导向的定位参考装置1，该定位参考装置1采用可吸附于待测工件上的带有永久磁性的直线板式结构，检测时将该定位参考装置1直线长轴方向平行于所检测焊缝，并使之牢固吸附在待测工件或设备上，检测完成或需要调整检测任务时，可以轻松取下或重新安装该定位参考装置1，简单便利。

为了使扫查器扫查完所检测路径后能够自动停止，该扫查器还包括有用于记录行走机构位移的位移编码器5，位移编码器5可安装于任一车轮的转轴上，本实施例中位移编码器5采用的是绝对编码器，该绝对编码器通过脉冲计数电路连接至控制纠偏主机31；进行扫查作业时，先设置一个位移数值，同时标记一个原始位置，绝对编码器记录相对于原始位置的行走位移数值，当记录的行走位移数值达到设置的位移数值后，则控制纠偏主机31使行走机构停止行走。

具体的，扫查机构包括探头固定装置6、检测探头7和检测仪器主机8，检测探头7可拆卸固定在探头固定装置6上并连接至检测仪器主机8，探头固定装置6安装于行走架21的侧边。为了提高便携性，检测仪器主机8使用可充电锂电池作为电源，并通过电源电路为扫查器整体供电；为了能在突发情况下手动启停扫查器，检测仪器主机8还设有控制扫查器启停的控制器。由于相控阵超声检测技术的缺陷显示形象直观且检测精度较高，并且相控阵检测无需锯齿扫查，只需要沿着焊缝挪动探头即可，适用于自动化作业，因此本实施例中，检测探头7选用相控阵探头，检测仪器主机8选用相控阵探伤仪，相控阵探伤仪控制相控阵探头进行焊缝扫查检测。

如图2所示，探头固定装置6包括用于夹持检测探头7的夹具61和用于连接夹具61与行走架21的伸缩部。伸缩部包括第一连接部62和第二连接部63，第一连接部62安装在行走架21上，夹具61设置在第二连接部63上，第一连接部62和第二连接部63均设有导孔，导孔之间设有用于连接两个连接部的导杆64，导杆64可以在导孔限定高度内做往复运动，导杆64上套有为检测探头7提供一定压力以使检测探头7紧贴在待测工件上移动的压缩弹簧65。本实施例中，夹具61使用的是U型开口卡具，其开口两侧设有用于紧固检测探头7的螺栓66，该U型开口卡具通过稍钉67安装在第二连接部63，并且可绕稍钉67轴360度自由旋转以便于相控阵探头与待测工件或设备贴合。

本发明的检测方法如下：

将定位参考装置1平行于焊缝安装在待测工件或设备上；

将相控阵探头固定在探头固定装置6上并与相控阵探伤仪连接通电；

调节设置检测相关参数；

将扫查器放置在间隔定位参考装置1检测所需间隔距离处；

启动扫查器使其带着相控阵探头在待测工件或设备上保持直线移动扫查。

进一步，所述调节设置检测相关参数，包括扫查器需要间隔定位参考装置1的间隔距离、扫查器偏离间隔距离后进行纠偏的偏移距离、位移编码器5标记的初始位置、指示扫查器扫查完成的行走位移以及扫查器正常扫查时驱动电机32的转速。

进一步，所述将扫查器放置在间隔定位参考装置1检测所需间隔距离处，其车轮行走方向平行于所述定位参考装置1，并通过车轮的磁铁吸附在待测工件或设备表面。

进一步，启动扫查器使其带着相控阵探头在待测工件或设备上保持直线移动扫查，具体实现直线移动的方法包括如下步骤：

激光距离传感器实时检测其与定位参考装置1的间隔距离并显示在路径偏移显示屏，同时位移编码器5实时记录扫查器相对初始位置的位移；

当检测的间隔距离超过偏移距离后路径偏离自动报警器发出警报声，同时控制纠偏主机31根据偏移距离调整相应驱动电机32的转速从而修正车轮行走方向使其回到正确路径上；

当检测的间隔距离突然发生较大变化或位移编码器5记录的位移值达到行走位移时，控制纠偏主机31控制驱动电机32逐渐停止转动从而使扫查器停止行走，当突然检测的间隔距离突然发生较大变化时即表示扫查器与焊缝之间存在障碍物或扫查器出现故障，此时扫查器会自动停止扫查，当检测员在扫查过程中需要中断扫查作业，则可以通过检测仪器主机上的控制器手动停止扫查器的扫查。

本发明中，相控阵探头是主要的信息接收部件，采用多晶片，通过控制延迟产生聚焦波束、可变角度和焦距，操作是不能前后移动，需要保持与焊缝平行，相控阵检测通过平行于焊缝移动探头可以探测工件不同部位的缺陷。该自动扫查器在对待测工件或设备进行相控阵检测时，能快速固定探头，并且更加稳定可靠平行移动，解决了传统的手动操作方式误差大，测量不准确、工作强度大，效率较低的难题。

在本发明的实施例描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (14)

1.一种应用激光定位的焊缝检测用自动扫查器的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

将定位参考装置平行于焊缝安装在待测工件或设备上；

将扫查机构固定在行走机构的行走架上；

设置测距装置和扫查机构的相关参数；

将行走机构放置在间隔定位参考装置检测所需间隔距离处；

行走控制机构控制行走件在待测工件或设备上与定位参考装置保持间隔距离进行直线移动从而带动扫查机构直线移动扫查。

2.实现权利要求1所述检测方法的激光定位的焊缝检测用自动扫查器，其特征在于：包括行走机构和可拆卸安装在待测工件上的用于辅助定位导向的定位参考装置，所述行走机构包括行走架和用于支撑行走架在待测工件上移动的行走件，所述行走架上设有用于控制行走件行走的行走控制机构、用于测量所述行走机构与所述定位参考装置的间隔距离以保证行走机构移动方向的测距装置和用于跟随行走机构移动扫查的扫查机构。

3.根据权利要求2所述的激光定位的焊缝检测用自动扫查器，其特征在于：所述行走控制机构包括控制纠偏主机以及与行走件对应的驱动电机和传动带，所述控制纠偏主机根据测距装置检测的间隔距离控制相应驱动电机的转速，驱动电机通过传动带控制相应行走件的移动速度从而调节行走机构移动方向。

4.根据权利要求2或3任一所述的激光定位的焊缝检测用自动扫查器，其特征在于：所述行走件为可吸附于待测工件上的带有磁性的车轮。

5.根据权利要求2所述的激光定位的焊缝检测用自动扫查器，其特征在于：所述测距装置为用于检测间隔距离的激光距离传感器，所述激光距离传感器设置于行走架的侧边并与控制纠偏主机相连。

6.根据权利要求5所述的激光定位的焊缝检测用自动扫查器，其特征在于：所述激光距离传感器连接有用于在路径偏移间隔距离超过设定阈值时发出警报的路径偏离自动报警器和用于实时显示间隔距离的路径偏移显示屏。

7.根据权利要求2所述的激光定位的焊缝检测用自动扫查器，其特征在于：所述定位参考装置为可吸附于待测工件上的带有磁性的直线板式结构，用于配合测距装置进行定位导向。

8.根据权利要求7所述的激光定位的焊缝检测用自动扫查器，其特征在于：还包括用于测量行走机构位移的位移编码器，所述位移编码器可安装于任一车轮的转轴上并与控制纠偏主机相连。

9.根据权利要求2所述的激光定位的焊缝检测用自动扫查器，其特征在于：所述扫查机构包括探头固定装置、检测探头和检测仪器主机，所述检测探头可拆卸固定在探头固定装置上并连接至检测仪器主机，所述探头固定装置安装于行走架的侧边。

10.根据权利要求9所述的激光定位的焊缝检测用自动扫查器，其特征在于：所述检测仪器主机通过电源电路为扫查器整体供电，且设有控制扫查器启停的控制器。

11.根据权利要求9所述的激光定位的焊缝检测用自动扫查器，其特征在于：所述检测探头为相控阵探头，所述检测仪器主机为相控阵探伤仪，所述相控阵探伤仪控制相控阵探头进行焊缝检测。

12.根据权利要求9所述的激光定位的焊缝检测用自动扫查器，其特征在于：所述探头固定装置包括用于夹持检测探头的夹具和用于连接夹具与行走架的伸缩部。

13.根据权利要求12所述的激光定位的焊缝检测用自动扫查器，其特征在于：所述伸缩部包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和第二连接部均设有导孔，导孔之间设有用于连接两个连接部的导杆，导杆上套有使检测探头压紧在待测工件上的压缩弹簧，导杆可在导孔的限位高度往复移动。

14.根据权利要求12所述的激光定位的焊缝检测用自动扫查器，其特征在于：所述夹具的开口两侧设有用于紧固检测探头的螺栓。