CN109030630B - 一种用于储罐底板焊缝的电磁超声非接触自动检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种用于储罐底板焊缝的电磁超声非接触自动检测仪，它包括机体、无损检测机构、清理机构、定位结构、控制机构、可视化监视结构、数据处理器，机体两侧设置驱动轮，定位机构的云台相机和激光雷达安装于机体顶部前端，可视化监视结构的摄像头安装于机体底部，机体底部还安装有双导轨；无损检测机构的电磁超声探头安装于探头起落架下端，探头起落架设置于垂直升降机构上，垂直升降机构固定于第一直角滑台上，第一直角滑台与双导轨滑动连接；清理机构的清理风机通过第二直角滑台安装，第二直角滑台与双导轨滑动连接，清理刷与电磁超声探头沿双导轨前后设置，本发明在清理刷将焊缝清理后，电磁超声探头进行检测，可实现非接触检测。

Description

一种用于储罐底板焊缝的电磁超声非接触自动检测仪

技术领域

本发明涉及对储罐底板焊缝进行检测的装置，具体涉及一种用于储罐底板焊缝的电磁超声非接触自动检测仪。

背景技术

储罐底板处于复杂应力及介质环境中，是储罐泄漏事故频发的位置，而底板焊缝是其中的高危险区域，相对整个储罐底板，底板焊缝是最需要检测的位置。目前，对于储罐底板焊缝主要采用人工检测方法，如磁粉、渗透、人工超声检测等，这些方法费时费力，且检测效率不高，容易造成较高的漏检率。采用真空检测方法时，使用人工手推真空检漏仪，对焊缝自动施加肥皂水，检测人员沿着焊缝缓慢推进即可对焊缝进行检测。这种方法虽然可以减轻一定的劳动强度，但受真空检测方法原理所限，仅能检测出焊缝上产生的泄漏孔，对于焊缝上存在的腐蚀、裂纹等缺陷无法检出。而且由于密封等要求，对底板表面要求较高，检测人员的工作强度大，检测时间长，检测效率低。

因此，开展非接触式的储罐底板焊缝自动检测技术，实现底板焊缝的自动化检测与评价，提高检测精度，缩短检测时间，降低人力物力消耗就显得非常重要，本发明对于焊缝检测领域有着良好的发展前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于储罐底板焊缝的电磁超声非接触自动检测仪，这种用于储罐底板焊缝的电磁超声非接触自动检测仪用于解决目前储罐底板检测效率低，劳动强度大，易漏检等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种用于储罐底板焊缝的电磁超声非接触自动检测仪包括机体、行走机构、无损检测机构、清理机构、定位结构、控制机构、可视化监视结构、数据处理器，机体两侧设置驱动轮，定位机构的云台相机和激光雷达安装于机体顶部前端，可视化监视结构的摄像头安装于机体底部，机体底部还安装有双导轨，控制机构分别控制行走机构、无损检测机构、清理机构；无损检测机构包括电磁超声探头、垂直升降机构、第一直角滑台、探头起落架，电磁超声探头安装于探头起落架下端，探头起落架设置于垂直升降机构上并沿垂直升降机构上下移动，垂直升降机构固定于第一直角滑台上，第一直角滑台与双导轨滑动连接；清理机构包括清理刷、清理风机、第二直角滑台，清理风机通过第二直角滑台安装，清理刷上端升降筒与升降杆螺纹连接，升降杆连接微型电机，第二直角滑台与双导轨滑动连接，清理风机的吸尘口靠近清理刷，清理风机具有储存室，清理刷与电磁超声探头沿双导轨前后设置，清理刷将焊缝清理后，电磁超声探头进行检测。

上述方案中电磁超声探头由动圈磁铁、线圈、柔性电路板构成，动圈磁铁选用材料为铷铁硼永磁体；线圈采用曲折线圈，带有一定弧度；柔性电路板为光刻技术制成，为一体化电路板。

上述方案中机体为箱体，行走机构包括行走驱动电机、两个驱动轮、两个万向轮，行走驱动电机电机位于机体前端底部，驱动轮位于机体前端两侧，两个万向轮位于机体后端，控制结构、数据处理结构、电池设置于机体内。

上述方案中垂直升降机构上部装配升降伺服电机一级直角减速器、第一精密步进电机，第一精密步进电机控制探头起落架上下移动，第二精密步进电机控制第一直角滑台在双导轨上前后行进；探头起落架为六边形三角支架，由滑块一侧固定两块安装板构成，每块安装板下端具有安装孔，两块安装板上的安装孔一一对应。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用的电磁超声检测结构，检测焊缝时无需任何耦合剂，电磁超声技术的能量转换，是在工作表面的趋肤层内直接进行的，因而可将趋肤层看成是压电晶片，由于趋肤层是工件的表面层，所以电磁超声探头所发出的超声波就不需要任何耦合介质，可实现非接触检测。

2、本发明检测焊缝时，对焊缝表面质量要求不高。正是由于电磁超声检测时无需任何的耦合剂，探头不需要接触焊缝，说明该技术检测表面无需进行特殊的处理工序。

3、本发明具有自动检测焊缝的功能，双导轨下部衔接于微型电机的清理机构，主要用于清理储罐底板焊缝附近附着的油泥等清洗不净遗留的杂物。清理刷从机体前端降下对焊缝及电磁超声探头行走路径进行清洁处理，结束后从尾端升起返回初始位置为下段焊缝清理做准备；之后电磁超声探头从尾端降下沿双导轨方向对焊缝开展检测工作，检测完毕后于机体前端升起返回至初始位置，以上两步相结合，构成一段焊缝检测工序。根据电磁超声非接触检测特点，将清理功能与检测功能相结合，并在一台设备上同时进行，是本发明的一个主要创新点。

4、本发明能够自主行驶，能在储罐底板上按规划路径自主行驶进行检测，配合机体上端安装的激光雷达能防止与障碍物相撞，采用差速驱动转向以实现零半径转弯。

5、本发明具有自动定位功能，本发明载有的激光雷达能够使设备在储罐底板上实时位置定位，并能持续记录行走路径和缺陷位置。焊缝检测期间，自动检测仪自身携带的数据记录装置与储罐底板焊缝地图相结合，实时显示标识有缺陷信息的储罐底板整体焊缝地图，自动检测仪的位置与缺陷情况都能在地图中反映出来。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的侧视图；

图3是本发明的正视图；

图4是本发明中电磁超声探头与探头起落架连接关系示意图；

图5是图4的侧视图；

图6是图4的仰视图；

图7是本发明中清理机构的示意图；

图8是图7的正视图；

图9是本发明中电磁超声探头、双导轨、清理机构关系示意图。

图中：1-万向轮，2-云台相机，3-控制机构，4-驱动轮，5-行走驱动电机，6-电磁超声探头，7-清理机构，8-双导轨，9-第一直角滑台，10-摄像头，11-焊缝情况显示屏，12-行走控制盒，13-机体，14-探头起落架，15-动圈磁铁，16-线圈，17-微型电机，18-清理刷，19-清理风机，20-第二直角滑台，21-第一精密步进电机，22-伺服电机一级直角减速器，23-第二精密步进电机，24-垂直升降机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

结合图1、图2、图3、图9所示，这种用于储罐底板焊缝的电磁超声非接触自动检测仪包括机体13、行走机构、无损检测机构、清理机构7、定位结构、控制机构3、可视化监视结构、数据处理器，机体13两侧设置行走机构，定位机构的云台相机2和激光雷达安装于机体13顶部前端，可视化监视结构的摄像头10安装于机体13底部，用于观察焊缝；机体13底部还安装有双导轨8，控制机构3分别控制行走机构、无损检测机构、清理机构7；电磁超声探头6由动圈磁铁15、线圈16、柔性电路板构成，动圈磁铁15选用材料为铷铁硼永磁体；线圈16采用曲折线圈，带有一定弧度；柔性电路板为光刻技术制成，为一体化电路板。采用电磁超声检测仪作为数据处理器，处理采集到的检测信号，并且搭配的数据处理器能够及时将检测结果、实时监控视频及控制信号采用无线传输的方式传到罐外主控计算机。本实施方式中无损检测机构还设置有焊缝情况显示屏11，现场人员可以从焊缝情况显示屏11观察到焊缝情况。

参阅图9，无损检测机构包括电磁超声探头6、垂直升降机构24、第一直角滑台9、探头起落架14，参阅图4、图5、图6，电磁超声探头6安装于探头起落架14下端，探头起落架14设置于垂直升降机构24上并沿垂直升降机构24上下移动，垂直升降机构24固定于第一直角滑台9上，第一直角滑台9与双导轨8滑动连接，利用垂直升降机构24与双导轨8相结合，实现检测探头的效率检测。垂直升降机构24上部装配升降伺服电机一级直角减速器22、第一精密步进电机21，第一精密步进电机21控制探头起落架14上下移动，第二精密步进电机23控制第一直角滑台9在双导轨8上前后行进；探头起落架14为六边形三角支架，由滑块一侧固定两块安装板构成，每块安装板下端具有安装孔，两块安装板上的安装孔一一对应。

参阅图7、图8，清理机构7包括清理刷18、清理风机19、第二直角滑台20，清理风机19通过第二直角滑台20安装，清理刷18上端升降筒与升降杆螺纹连接，升降杆连接微型电机17，第二直角滑台20与双导轨8滑动连接，清理风机19的吸尘口靠近清理刷18，清理风机19具有储存室，清理刷18与电磁超声探头6沿双导轨8前后设置，清理刷18将焊缝清理后，电磁超声探头6进行检测。

机体13为箱体，行走机构包括行走驱动电机5、两个驱动轮4、两个万向轮1，行走驱动电机5位于机体13前端底部，为24V直流电机，驱动轮4位于机体13前端两侧，两个万向轮1位于机体13后端，能够实现零半径转弯，行走控制盒12设置于机体13顶部；控制结构3、数据处理结构、电池设置于机体13内。

本发明工作过程：

1开机及初始化：

使用前应确认电量充足，按下按钮盒上电源开关，开关上电源指示灯亮起，本发明进入开机初始化阶段。

附加设备工作状态确认：

本发明电源开启后，云台相机2处于充电状态，将云台相机2调整为开机状态；按下屏幕电源按钮将视频传输器开启，并调试视频传输通道，选择合适频道保证传输质量；打开电磁超声检测仪使其处于工作模式；附加设备全部确认完毕后，准备进行检测。

储罐底板焊缝自动检测工作流程：

（1）寻找待检焊缝：进入到检测区域时，通过车体前端搭载的激光雷达及云台相机2，可以控制本发明行进到待检焊缝区域，将机体13停靠于合适位置。

（2）调整机体与焊缝平行：首尾端的摄像头10能够确认焊缝位置，将位置信息转为数字信号传输到控制机构3（中央处理器），将机体13调整与焊缝平行，为接下来的清理过程做准备。

（3）焊缝清理过程：到达固定位置后，首先对待检区域进行清理。清理刷18与清理风机19降到底板焊缝上方对焊缝进行清洁工序，沿着双导轨8从前到后进行清理，完成后于尾端升起沿轨道滑行至初位置。

（4）焊缝检测：清理完成后，切换至自动模式进行检测，电磁超声探头6下降到固定位置对这一段焊缝进行扫查，检测结果会实时反馈到数据处理器中，当前段焊缝检测完毕后电磁超声探头6会上升并回到起始位置，电磁超声探头6归位的同时机体13行进到下一段焊缝准备检测工作。

数据记录

本发明完成一次检测后，将当前检测结果记录，并在地图中标识。按此过程进行检测，完成储罐底板全部焊缝的检测。进行一个检测周期将会反馈一次检测结果，结果包含检测运行总里程及该检测周期内缺陷数量，检测仪的初始行进方式由被检储罐底板焊缝CAD路线图决定，并可根据实际检测情况对焊缝地图进行标识，如用不同颜色区分出缺陷焊缝、检测焊缝及未检测焊缝等。检测数据可通过车体内携带的记录装置传输到终端控制器上生成实时的路线检测图。

Claims (2)

1.一种用于储罐底板焊缝的电磁超声非接触自动检测仪，其特征在于：这种用于储罐底板焊缝的电磁超声非接触自动检测仪包括机体（13）、行走机构、无损检测机构、清理机构（7）、定位结构、控制机构（3）、可视化监视结构、数据处理器，机体（13）两侧设置驱动轮（4），定位机构的云台相机（2）和激光雷达安装于机体（13）顶部前端，可视化监视结构的摄像头安装于机体（13）底部，机体（13）底部还安装有双导轨（8），控制机构（3）分别控制行走机构、无损检测机构、清理机构（7）；无损检测机构包括电磁超声探头（6）、垂直升降机构（24）、第一直角滑台（9）、探头起落架（14），电磁超声探头（6）安装于探头起落架（14）下端，探头起落架（14）设置于垂直升降机构（24）上并沿垂直升降机构（24）上下移动，垂直升降机构（24）固定于第一直角滑台（9）上，第一直角滑台（9）与双导轨（8）滑动连接；清理机构（7）包括清理刷（18）、清理风机（19）、第二直角滑台（20），清理风机（19）通过第二直角滑台（20）安装，清理刷（18）上端升降筒与升降杆螺纹连接，升降杆连接微型电机（17），第二直角滑台（20）与双导轨（8）滑动连接，清理风机（19）的吸尘口靠近清理刷（18），清理风机（19）具有储存室，清理刷（18）与电磁超声探头（6）沿双导轨（8）前后设置，清理刷（18）将焊缝清理后，电磁超声探头（6）进行检测；

机体（13）为箱体，行走机构包括行走驱动电机（5）、两个驱动轮（4）、两个万向轮（1），行走驱动电机（5）位于机体（13）前端底部，驱动轮（4）位于机体（13）前端两侧，两个万向轮（1）位于机体（13）后端，控制机构（3）、数据处理机构、电池设置于机体（13）内；

垂直升降机构（24）上部装配升降伺服电机一级直角减速器（22）、第一精密步进电机（21），第一精密步进电机（21）控制探头起落架（14）上下移动，第二精密步进电机（23）控制第一直角滑台（9）在双导轨（8）上前后行进；探头起落架（14）为六边形三角支架，由滑块一侧固定两块安装板构成，每块安装板下端具有安装孔，两块安装板上的安装孔一一对应。

2.根据权利要求1所述的用于储罐底板焊缝的电磁超声非接触自动检测仪，其特征在于：所述的电磁超声探头（6）由动圈磁铁（15）、线圈（16）、柔性电路板构成，动圈磁铁（15）选用材料为铷铁硼永磁体；线圈（16）采用曲折线圈，带有弧度；柔性电路板为光刻技术制成，为一体化电路板。

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