CN108655542A - 一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，包括智能自动焊接装置、X射线发生装置、焊缝摄像图像处理系统、焊接除渣装置和远程中央控制系统，彻底解决了现有技术存在的缺陷，采用自动化智能焊接，焊接的同时同步X射线探伤检查焊缝，远程监控发现焊接缺陷时可及时得到修补，确保焊接质量的同时避免了焊缝缺陷造成的损失，提高了生产效率减小了生产成本避免了X射线的辐射保护了生产者的身体健康。实现焊接和焊缝检测的智能控制一体化。

Description

一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置

技术领域

本发明涉及一种锅炉焊接检测技术，特别是一种锅炉智能焊接同步检测装置。

背景技术

锅炉筒体是锅炉产品的核心部件，而锅炉筒体焊缝的检测是整个锅炉制造的核心环节。现有技术根据国家质量标准规定的法定程序是在锅炉筒体焊接完毕之后必须进行焊缝的X射线探伤拍片检查；由于X射线辐射对人体健康的影响，X射线探伤拍片时生产车间人员都要撤离现场，所以工厂往往都是在锅炉筒体纵缝焊接后紧接着进行封头等其他所有焊接完毕下架后才开始焊缝检测，这样的检测结果是滞后的，一旦发现焊缝存在裂纹、未熔合等焊接缺陷，锅炉筒体将面临报废的风险，造成严重的经济损失；即使可以修补焊缝也会对生产周期产生严重影响。因此迫切需要研究一种技术，一种智能焊接同步检测无人操作系统。

发明内容

本发明一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，彻底克服了现有技术存在的缺陷，采用自动化智能焊接，焊接的同时同步X射线探伤检查焊缝，远程监控发现焊接缺陷时可及时得到修补，确保焊接质量的同时避免了焊缝缺陷造成的损失，提高了生产效率减小了生产成本，避免了X射线的辐射对生产者的身体健康伤害，实现焊接和焊缝检测以及焊接缺陷修复的智能控制一体化。

一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，包括智能自动焊接装置、X射线发生装置、焊缝摄像图像处理系统、焊渣清除装置和远程中央控制系统。

所述智能自动焊接装置包括自动电焊机，焊枪头，焊枪长臂，焊接控制器，驱动电机，导轨轮，升降气缸，基座，安装底板；所述基座的底部设置四个导轨轮，四个导轨轮沿地面铺设的导轨横向移动，四个导轨轮中至少有一个驱动导轨轮；所述驱动电机设置在基座上，驱动电机下方至少啮合连接一个驱动导轨轮，驱动电机连接焊接控制器与焊接进程联动同步，根据焊接控制器的控制信号随着焊接进程驱动电机带动基座横向移动，实施自动焊接、焊渣清除、X射线探伤、图像评定以及焊缝缺陷修补系统工作。

所述安装底板通过四个升降立柱设置在基座上，升降立柱为圆管内外套管方式，内管直径小于外管，内管可以在外管内自由上下移动，四个升降立柱内外管设置自动定位锁定装置；安装底板与基座之间设置一升降气缸，升降气缸工作时自动解除升降立柱的锁定实施升降，升降气缸完成升降后升降立柱恢复自动锁定功能，升降气缸连接中央控制器，接受中央控制器及远程控制中心的升降指令，根据锅炉筒体直径的大小升降调节，本技术一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置适用于不同直径大小的锅炉筒体的焊接。

升降立柱锁定装置与升降气缸的控制电路互锁，升降气缸接电工作时升降立柱锁定装置自动消除，安装底板随之升降；升降气缸不工作时升降立柱锁定机构自动锁定。升降立柱的锁定方式可以是电磁铁插入式定位锁定，也可以是电磁或液压活塞抱箍式锁定机构。

所述焊渣清除装置包括打击头、活塞、气管、气缸、空压机和泵压系统，所述气缸长臂的一端设置在立柱支架，气缸长臂的另一端设置气缸支架，气缸设置在气缸支架上，气缸包括气缸壳体、活塞、打击头、进气口、回气口，打击头垂直朝向焊缝，进气口和回气口连接泵压系统和空压机，空压机产生的压缩空气经过泵压系统、气管使气缸内活塞上下运动带动打击头敲击焊缝使之清除焊渣。打击头设置在焊枪头焊接轨迹的后面，方便清除焊接后产生的焊渣。

所述清除焊渣的方式可以采用压缩空气、液压或电锤式打击清除焊渣也可以采用其他打磨清除焊渣的方式。

所述远程中央控制系统实际上是远程计算机图像和数据处理中心，与中央控制器、泵压系统、焊接控制器、射线发生器电控、升降气缸、焊缝摄像机、场景摄像头远距离有线和无线联通，实施监控和遥控操作，实现焊接同步探伤和缺陷及时修补的目的。

所述焊枪长臂的一端设置在立柱支架，焊枪长臂的另一端设置焊枪头，所述焊枪头的端部朝向锅炉筒体焊接部位并与焊缝垂直，焊枪头受控于焊接控制器。

所述焊缝摄像图像处理系统包括焊缝摄像机、摄像长臂、场景摄像头、中央控制器和远程控制中心。所述摄像长臂的一端设置在立柱支架，摄像长臂的另一端设置焊缝摄像机和场景摄像头；所述场景摄像头通过摄像长臂中的内置信号线与中央控制器连接，接收中央控制器的指令全方位调节方向；所述焊缝摄像机与焊缝垂直，接收X射线对焊缝照射的投影映像，焊缝摄像机通过摄像长臂中的内置信号线与中央控制器和远程控制中心连接，实施信号传输。

所述X射线发生装置包括X射线发生器、射线长臂、射线发生器电控。所述射线长臂的一端设置在立柱支架上，射线长臂的另一端设置X射线发生器，X射线发生器射线方向朝向锅炉筒体焊缝，射线发生器电控通过射线长臂的内置电缆与X射线发生器连接传输产生X射线。

所述立柱支架设置摄像长臂、焊枪长臂、射线长臂、气缸长臂。

所述电控箱、立柱支架、自动电焊机、泵压系统和空压机均设置在安装底板上方，所述电控箱包括焊接控制器，中央控制器，射线发生器电控，所述X射线发生装置包括X射线发生器，射线长臂，射线发生器电控。

所述中央控制器包括焊缝摄像图像处理系统，图像评定系统，将图像处理和评定信息发送到远程控制中心。远程控制中心将评定不合格的图像及焊接位置向中央控制器发出缺陷修补指令，中央控制器关联焊接控制器指令自动电焊机对不合格的焊缝修补焊接。

所述焊接滚轮支架为纵向可调节式，适应焊接不同直径的锅炉筒体。所述升降气缸根据焊接不同直径的锅炉筒体上升和下降调节高度，使自焊枪头调整到适当的焊接位置。

所述一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，需要焊接的锅炉筒体卷圆点焊定位后放在焊接滚轮支架上。

所述中央控制系统可以设置在远离X射线发生器暨智能焊接现场的任何地方建立的计算机控制房内。

所述一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，智能焊接系统中的自动焊枪对锅炉筒体焊缝自动焊接，焊接控制器驱动电机驱动导轨轮沿焊缝焊接轨迹同步运行；空压机通过泵压系统使活塞快速往复工作，带动打击头打击焊缝清除焊渣；X射线发生器产生X射线射向焊缝将焊缝焊接图像投影到焊缝摄像机，经过内置的图像增强器将焊缝摄像机收集的信号传输到中央控制器和远程设置的计算机控制中心的图像评定系统，远程控制中心的操作人员对计算机采集到的焊缝图像质量进行评定，对焊缝出现焊渣、裂纹、未熔合等缺陷及时发出缺陷修补指令，通过焊接控制器引导自动焊接系统进行修补位置校正和重新焊接，焊接并清除焊渣后焊缝摄像机将X射线投影信号传输到中央控制器及远程控制中心图像评定合格后继续焊接。

所述一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，图像评定可以瞬时进行及时发送缺陷修补指令修复缺陷焊缝；也可以完成所有焊缝焊接后再进行图像评定，对发现的缺陷进行修复焊接。

焊缝摄像机收集到的焊缝图像资料同时实时完成照相、出片打印和硬盘保存。

所述场景摄像机设置在摄像长臂焊缝摄像机的后端，场景摄像头拍摄锅炉筒体焊接全过程，摄像信号经过摄像长臂内置电缆传输给中央控制器及远程摄像机监视器实施全程监控。

所述一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，适合任何材质的锅炉筒体，锅炉筒体直径大小都可以使用，也同样适用于其他纵缝、环缝焊接。

X射线实时成像检测系统对焊缝气孔、夹渣、弧坑、烧穿、裂纹、电弧等缺陷实施动态连续图像显示，远程点击拍片，X射线发生器对面设置数据接收装置，自动将接收到的辐射转换为电信号扩张板中，并在电脑中转换成特定的型号，通过专用的软件将图像在显示器中显示出来。接收端接收到的X射线并处理成图像，光学成像器接收并转换为电子信号，然后处理成图像显示在屏幕上。自动焊接头，焊缝摄像机暨X射线平板接收器，清晰地实现静态拍片功能，连续动态成像功能，给焊缝质量的评定和焊缝修复奠定了技术基础。

本发明一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置与现有技术比较有益效果在于：采用自动化智能焊接，焊接的同时同步X射线探伤检查焊缝，远程监控发现焊接缺陷时可及时得到修补，射线检测胶片对材质的内部结构可生成缺陷的直观图像，定性定量准确，检测结果直接记录，并可长期保存，确保焊接质量的同时避免了焊缝缺陷造成的损失，锅炉筒体在确保焊接合格之前不用下架，减少了人工成本和设备焊接、装配精度。提高了生产效率减小了生产成本同时避免了X射线的辐射保护了生产者的身体健康；实现焊接和焊缝检测的智能控制一体化，为实现无人车间奠定了基础。

附图说明

图1为本发明一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置示意图；

图2为本发明一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置原理图；

图3为本发明一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置A-A剖示图。

附图标记说明：

1、焊接滚轮支架，2、锅炉筒体，3、焊缝，4、焊枪头，5、焊枪长臂，6打击头、7、回气口，8、活塞，9、进气口，91、气缸，10、气管，11、气缸支架，12、气缸长臂，13、摄像长臂，14、焊缝摄像机，15、场景摄像头，16、立柱支架，17、焊接控制器，18、电控箱，19、中央控制器，20、射线发生器电控，21、自动电焊机，22、空压机，23、泵压系统，24、安装底板，25、升降立柱，26、升降气缸，27、驱动电机，28、导轨轮，29、射线长臂，30、X射线发生器，31、基座。

具体实施方式

如附图所示，一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，包括智能自动焊接装置、X射线发生装置、焊缝摄像图像处理系统、焊接除渣装置和远程中央控制系统。

所述智能自动焊接装置包括自动电焊机21，焊枪头4，焊枪长臂5，焊接控制器17，驱动电机27，导轨轮28，升降气缸26，基座31，安装底板24；所述基座31的底部设置四个导轨轮28，四个导轨轮28沿地面铺设的导轨横向移动，四个导轨轮28中至少有一个驱动导轨轮28；所述驱动电机27设置在基座31上，驱动电机27下方至少啮合连接一个驱动导轨轮28，驱动电机27连接焊接控制器17与焊接进程联动同步，根据焊接控制器17的控制信号随着焊接进程驱动电机带动基座31横向移动，实施自动焊接、焊渣清除、X射线探伤、图像评定以及焊缝缺陷修补系统工作。

所述安装底板24通过四个升降立柱25设置在基座31上，所述四个升降立柱25设置自动锁定装置；安装底板24与基座31之间设置一升降气缸26，升降气缸26工作时自动解除升降立柱25的锁定实施升降，升降气缸26完成升降后升降立柱25恢复自动锁定功能，升降气缸26连接中央控制器19，接受中央控制器19及远程控制中心的升降指令，根据锅炉筒体2直径的大小升降调节，本技术一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置适用于不同直径大小的锅炉筒体2的焊接。

所述升降立柱25锁定装置与升降气缸26的控制电路互锁，升降气缸26接电工作时升降立柱25锁定装置自动消除锁定，安装底板24随之升降；升降气缸26不工作时升降立柱25锁定机构自动锁定，升降立柱25的锁定方式可以是电磁铁插入式定位锁定，也可以是电磁或液压活塞抱箍式锁定机构。

所述电控箱18、立柱支架16、自动电焊机21、泵压系统23和空压机22均设置在安装底板24上方；所述电控箱18包括焊接控制器17、中央控制器19、射线发生器电控20。

所述焊接除渣装置包括打击头6、活塞8、气管10、气缸91、空压机22和泵压系统，所述气缸长臂12的一端设置在立柱支架16，气缸长臂12的另一端设置气缸支架11，气缸91设置在气缸支架11上，气缸91包括气缸壳体、活塞8、打击头6、进气口9、回气口7，打击头6垂直朝向焊缝，进气口9和回气口7连接泵压系统23和空压机22，空压机22经过压缩的空气压力经过泵压系统23、气管10使气缸91内活塞8上下运动带动打击头6敲击焊缝使之清除焊渣。打击头6设置在焊枪头4焊接轨迹的后面，方便清除焊接后形成的焊渣。

所述远程中央控制系统实际上是远程计算机图像和数据处理中心，与中央控制器19、泵压系统23、焊接控制器17、射线发生器电控20、升降气缸26、焊缝摄像机14、场景摄像头15远距离有限和无线连通，实施监控和遥控操作，实现焊接同步探伤和缺陷及时修补的目的，避免了X射线对人员的可能伤害。

所述焊枪长臂5的一端设置在立柱支架16，焊枪长臂5的另一端设置焊枪头4，所述焊枪头4的端部朝向锅炉筒体2焊接部位并与焊缝垂直，焊枪头4受控于焊接控制器17。

所述焊缝摄像图像处理系统包括焊缝摄像机14、摄像长臂13、场景摄像头15、中央控制器19和远程控制中心。所述摄像长臂13的一端设置在立柱支架16，摄像长臂13的另一端设置焊缝摄像机14和场景摄像头15；所述场景摄像头15通过摄像长臂13中的内置信号线与中央控制器19连接，接收中央控制器19的指令全方位调节方向；所述焊缝摄像机14与焊缝垂直，接收X射线对焊缝照射的投影映像，焊缝摄像机14通过摄像长臂13中的内置信号线与中央控制器19和远程控制中心连接，实施信号传输。

所述X射线发生装置包括X射线发生器30、射线长臂29、射线发生器电控20。所述射线长臂29的一端设置在立柱支架16上，射线长臂29的另一端设置X射线发生器30，X射线发生器30射线方向朝向锅炉筒体2焊缝，射线发生器电控20通过射线长臂29的内置电缆与X射线发生器30连接传输产生X射线。

所述立柱支架16设置摄像长臂13、焊枪长臂5、射线长臂29、气缸长臂12。

所述电控箱包括焊接控制器17，中央控制器19，射线发生器电控20，所述X射线发生装置包括X射线发生器28，射线长臂27，射线发生器电控19。

所述中央控制器19包括焊缝摄像图像处理系统，图像评定系统，将图像处理和评定信息发送到远程控制中心。远程控制中心将评定不合格的图像及焊接位置向中央控制器19发出缺陷修补指令，中央控制器19关联焊接控制器17指令自动电焊机21对不合格的焊缝修补焊接。

所述焊接滚轮支架1为纵向可调节式，适应焊接不同直径的锅炉筒体2。所述升降气缸26根据焊接不同直径的锅炉筒体2上升和下降调节高度，使自焊枪头4调整到适当的焊接位置。

所述一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，需要焊接的锅炉筒体卷圆点焊定位后放在焊接滚轮支架1上。

所述中央控制系统可以设置在远离X射线发生器暨智能焊接现场的任何地方建立的电脑控制房内。

所述一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，智能焊接系统中的自动焊枪对锅炉筒体2焊缝3自动焊接，焊接控制器17驱动电机27驱动导轨轮28沿焊缝3焊接轨迹同步运行；空压机22通过泵压系统23使活塞8快速往复工作，带动打击头6打击焊缝3清除焊渣；X射线发生器30产生X射线射向焊缝3将焊缝3焊接图像投影到焊缝摄像机14，经过内置的图像增强器将焊缝摄像机14收集的信号传输到中央控制器19和远程设置的计算机控制中心的图像评定系统，远程控制中心的操作人员对计算机采集到的焊缝3图像质量进行评定，对焊缝3出现焊渣、裂纹、未熔合等缺陷及时发出缺陷修补指令，通过焊接控制器17引导自动焊接系统进行修补位置校正和重新焊接，焊接并清除焊渣后焊缝摄像机14将X射线投影信号传输到中央控制器及远程控制中心图像评定合格后继续焊接。

所述一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，图像评定可以瞬时进行及时发送缺陷修补指令修复缺陷焊缝；也可以完成所有焊缝焊接后再进行图像评定，对发现的缺陷进行修复焊接。

焊缝摄像机14收集到的焊缝图像资料同时实时完成照相、出片打印和硬盘保存。

所述场景摄像机15设置在摄像长臂13焊缝摄像机14的后端，场景摄像头15拍摄锅炉筒体2焊接全过程，摄像信号经过摄像长臂内置电缆传输给中央控制器19及远程摄像机监视器实施全程监控。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，包括智能自动焊接装置、X射线发生装置、焊缝摄像图像处理系统、焊渣清除装置和远程中央控制系统，其特征在于：所述智能自动焊接装置包括自动电焊机（21）、焊枪头（4）、焊枪长臂（5）、焊接控制器（17）、驱动电机（27）、导轨轮（28）、升降气缸（26）、基座（31）、安装底板（24）；所述基座（31）的底部设置四个导轨轮（28），四个导轨轮（28）沿地面铺设的导轨横向移动，所述驱动电机（27）设置在基座（31）上，驱动电机（27）下方至少啮合连接一个驱动导轨轮（28），驱动电机（27）连接焊接控制器（17）与焊接进程联动同步；所述安装底板（24）通过四个升降立柱（25）设置在基座（31）上，四个升降立柱（25）设置自动锁定装置；安装底板（24）与基座（31）之间设置一升降气缸（26），升降气缸（26）工作时自动解除升降立柱（25）的锁定实施升降，升降气缸（26）完成升降后升降立柱（25）恢复自动锁定功能，升降气缸（26）连接中央控制器（19），接受中央控制器（19）及远程控制中心的升降指令，根据锅炉筒体（2）直径的大小升降调节；所述升降立柱（25）锁定装置与升降气缸（26）的控制电路互锁，升降气缸（26）接电工作时升降立柱（25）锁定装置自动消除锁定，安装底板（24）随之升降，升降气缸（26）不工作时升降立柱（25）锁定机构自动锁定；所述焊枪长臂（5）的一端设置在立柱支架（16），另一端设置焊枪头（4），所述焊枪头（4）的端部朝向锅炉筒体（2）焊接部位并与焊缝垂直，焊枪头（4）受控于焊接控制器（17）；所述X射线发生装置包括X射线发生器（30）、射线长臂（29）、射线发生器电控（20），射线长臂（29）的一端设置在立柱支架（16）上，射线长臂（29）的另一端设置X射线发生器（30），X射线发生器（30）射线朝向锅炉筒体（2）焊缝，射线发生器电控（20）通过射线长臂（29）的内置电缆与X射线发生器（30）连接传输产生X射线；所述焊缝摄像图像处理系统包括焊缝摄像机（14）、摄像长臂（13）、场景摄像头（15）、中央控制器（19）和远程控制中心，所述摄像长臂（13）的一端设置在立柱支架（16），摄像长臂（13）的另一端设置焊缝摄像机（14）和场景摄像头（15）；所述场景摄像头（15）通过摄像长臂（13）中的内置信号线与中央控制器（19）连接，接收中央控制器（19）的指令全方位调节方向，所述焊缝摄像机（14）与焊缝垂直，接收X射线对焊缝照射的投影映像，焊缝摄像机（14）通过摄像长臂（13）中的内置信号线与中央控制器（19）和远程控制中心连接，实施信号传输；所述焊接除渣装置包括打击头（6）、活塞（8）、气管（10）、气缸（91）、空压机（22）和泵压系统（23），所述气缸长臂（12）的一端设置在立柱支架（16），气缸长臂（12）的另一端设置气缸支架（11），气缸（91）设置在气缸支架（11）上，气缸（91）包括气缸壳体、活塞（8）、打击头（6）、进气口（9）、回气口（7），打击头（6）垂直朝向焊缝，进气口（9）和回气口（7）连接泵压系统（23）和空压机（22），空压机（22）经过压缩的空气压力经过泵压系统（23）、气管（10）使气缸（91）内活塞（8）上下运动带动打击头（6）敲击焊缝使之清除焊渣；所述远程中央控制系统是设置在远离X射线发生器暨智能焊接现场的地方建立的远程计算机图像和数据处理中心，与中央控制器（19）、泵压系统（23）、焊接控制器（17）、射线发生器电控（20）、升降气缸（26）、焊缝摄像机（14）、场景摄像头（15）远距离有线和无线连通，实施监控和遥控操作，实现焊接同步探伤和缺陷及时修补的目的；所述中央控制器（19）包括焊缝摄像图像处理系统，图像评定系统，将图像处理和评定信息发送到远程控制中心，远程控制中心将评定不合格的图像及焊接位置向中央控制器（19）发出缺陷修补指令，中央控制器（19）关联焊接控制器（17）指令自动电焊机（21）对不合格的焊缝修补焊接。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，其特征在于：升降立柱（25）的锁定方式可以是电磁铁插入式也可以是电磁或液压活塞抱箍式锁定机构。

3.根据权利要求1所述的一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，其特征在于：所述电控箱（18）、立柱支架（16）、自动电焊机（21）、泵压系统（23）和空压机（22）均设置在安装底板（24）上方；所述电控箱（18）包括焊接控制器（17）、中央控制器（19）、射线发生器电控（20）。

4.根据权利要求1所述的一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，其特征在于：所述打击头（6）设置在焊枪头（4）焊接轨迹的后面，方便清除焊接后形成的焊渣。

5.根据权利要求1所述的一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，其特征在于：所述升降立柱（25）为圆管内外套管方式，内管直径小于外管，内管可以在外管内自由上下移动，内外管设置定位锁定装置。

6.根据权利要求1所述的一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，其特征在于：所述焊接滚轮支架（1）为纵向可调节式，适应焊接不同直径的锅炉筒体（2）。

7.根据权利要求1所述的一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，其特征在于：所述升降气缸（26）根据焊接不同直径的锅炉筒体（2）上升和下降调节高度，使自焊枪头（4）调整到适当的焊接位置。

8.根据权利要求1所述的一种锅炉筒体智能焊接同步探伤检测装置，其特征在于：所述场景摄像机（15）设置在摄像长臂（13）焊缝摄像机（14）的后端，摄像信号经过摄像长臂内置电缆传输给中央控制器（19）及远程摄像机监视器实施全程监控。