CN110018242A - 一种用于横向裂纹的自动扫查装置 - Google Patents

一种用于横向裂纹的自动扫查装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于横向裂纹的自动扫查装置，包括自动爬行单元、扫描单元和供水耦合单元，扫描单元包括支撑架、至少四个滚轮组件以及探头组件；支撑架包括相互平行的第一横杆和第二横杆，第一横杆与第二横杆之间设有连接杆；滚轮组件分别与对应的第一横杆或第二横杆的端部相连；探头组件包括连接座、探头夹和探头，连接座设于连接杆上，探头夹设于连接座的底部，探头设于探头夹上，探头夹上位于探头的两侧还分别设有第一出水孔和第二出水孔；供水耦合单元包括泵、分水器和若干个水管；泵的出口与分水器的入口相连，分水器的各个出口分别通过对应的水管与第一出水孔或第二出水孔的入口相连。本发明能够实现对横向裂纹的自动扫查，且检测精度高。

Description

一种用于横向裂纹的自动扫查装置
技术领域
本发明属于自动扫查器技术领域，具体涉及一种用于横向裂纹的自动扫查装置。
背景技术
超声波衍射时差法(Time Of Flight Diffraction，TOFD)检测技术是目前超声检测最新技术之一，其特点主要是利用超声衍射、反射等信号来实现检测的目的，缺陷的定量不仅依赖于信号的幅度，检测灵敏度相对高。同时，该检测技术结合了先进的数据处理与图像处理技术，能够实时成像，缺陷分析清晰直观，检测数据准确可靠并可记录，并且具备射线探伤的某些优点。
现行的TOFD检测多以沿焊缝方向的非平行扫查为主，参见图1，该扫查方式可以不需要在焊缝横向运动，即在焊缝纵向进行线扫查即可完成整个焊缝的检测，易于实现自动扫查，且该方式便于利用编码器记录缺陷在焊缝纵向方向的位置、实现自动扫查，焊缝纵向缺陷检出率高。但对横向裂纹来说，由于缺陷方向与声束方向平行，从而导致检出率降低的问题，且即使检出信号，该扫查方式也只能在TOFD图像上呈现出焊缝纵向上的点状信号特征，无法识别其横向延伸长度。横向裂纹属容器焊缝的致命性危险缺陷，目前重型加氢在役容器已发现存在横向裂纹示例，有必要在制造阶段提高焊缝横向裂纹检出率。
现有技术中还存在平行扫查方式，具体参见图2，该扫查方式沿焊缝横向移动，一般用于已知缺陷信号时的局部信号分析，在焊缝整体检测时无法形成记录焊缝纵向位置的TOFD图像，也无法实施自动扫查。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种用于横向裂纹的自动扫查装置，能够实现对横向裂纹的自动扫查，且检测精度高。
为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种用于横向裂纹的自动扫查装置，包括：
自动爬行单元；
扫描单元，所述扫描单元与自动爬行单元相连，其包括支撑架、至少四个滚轮组件以及探头组件；所述支撑架包括相互平行的第一横杆和第二横杆，所述第一横杆与第二横杆之间设有连接杆；所述滚轮组件分别与对应的第一横杆或第二横杆的端部相连；所述探头组件包括连接座、探头夹和探头，所述连接座设于所述连接杆上，所述探头夹设于所述连接座的底部，所述探头设于所述探头夹上，所述探头夹上位于探头的两侧还分别设有第一出水孔和第二出水孔；
供水耦合单元，所述供水耦合单元包括泵、分水器和若干个水管；所述泵的出口与所述分水器的入口相连，所述分水器的各个出口分别通过对应的水管与第一出水孔或第二出水孔的入口相连。
作为本发明的进一步改进，所述水管的个数为偶数，分成两组，分别与所述第一出水孔和第二出水孔的入口相连。
作为本发明的进一步改进，所述第一出水孔和第二出水孔对称设置在所述探头的两侧，且三者的朝向相同，均垂直于所述探头夹的表面设置。
作为本发明的进一步改进，所述第一横杆和第二横杆的两端均设有第一通孔和第二通孔，所述第二通孔内设有定位杆；所述滚轮组件包括滚轮和连接块，所述滚轮设于所述连接块的底部，所述连接块的顶部设有凸起、第一定位孔和第一定位槽，所述凸起与对应的第一横杆或第二横杆上的第一通孔螺纹连接，所述第一定位孔与第一定位槽处于同一圆周上，且所述第一定位孔和第一定位槽的径向尺寸与所述定位杆的径向尺寸相匹配。
作为本发明的进一步改进，所述连接块上设有凹槽，所述滚轮安装在所述凹槽内。
作为本发明的进一步改进，所述第一定位槽上设有若干个顺次相邻的定位轮廓，各定位轮廓的尺寸均与所述定位杆的尺寸相匹配，且所述第一定位槽上远离第一定位孔的端部处的定位轮廓的中心点与第一定位孔的中心点之间形成的圆心角小于180°。
作为本发明的进一步改进，所述连接块的顶部还设有第二定位孔和第二定位槽，所述第二定位孔与所述第一定位孔结构相同，且对称设置在所述凸起的两侧；所述第二定位槽与第二定位槽结构相同，且对称设置在所述凸起的两侧，且所述第二定位槽上远离第二定位孔的端部处的定位轮廓的中心点与第二定位孔的中心点之间形成的圆心角小于180°。
作为本发明的进一步改进，所述自动爬行单元与扫描单元之间设有连接件，所述连接件包括两端开口的壳体、第一转轴和第二转轴，所述第一转轴和第二转轴均与所述壳体转动相连，且所述第一转轴还与所述自动爬行单元相连，所述第二转轴还与所述扫描单元相连。
作为本发明的进一步改进，所述用于横向裂纹的自动扫查器还包括编码器，所述编码器设于所述连接杆上，其输入端与所述探头的输出端相连。
作为本发明的进一步改进，所述第一横杆、第二横杆和连接杆均为工型铝杆；所述滚轮为磁性轮；所述自动爬行单元为自动爬行器。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的用于横向裂纹的自动扫查装置，通过将支撑架设置成工字型，从而使得探头可以安装在支撑架的居中位置，并利用滚轮组件配合支撑架，实现了利用自动爬行单元驱动扫描单元进行自动扫查；同时，本发明还设置了供水耦合单元，利用供水耦合单元向横向裂缝内填充耦合剂，以实现利于探头的精确检测。
进一步地，本发明的用于横向裂纹的自动扫查装置，在连接杆上设置了滚轮组件，所述滚轮组件上还设有位于同一圆周上的第一定位孔和第一定位槽，配合支撑架上的定位杆，实现了滚轮组件的定位和调整，不仅能够保证扫描单元的运动轨迹与自动爬行单元的运动轨迹相同，还能够实现在所述自动扫查器处于非工作状态时，不会随意滚动。
附图说明
图1为现有技术中非平行扫查为主的裂缝扫描方式示意图；
图2为现有技术中平行扫查为主的裂缝扫描方式示意图；
图3为本发明一种实施例的整体结构示意图；
图4为本发明一种实施例的供水耦合单元的结构示意图；
图5为本发明一种实施例的滚轮组件的结构示意图。
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，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
实施例1
如图3和4所示，本发明实施例提供了一种用于横向裂纹的自动扫查装置，包括自动爬行单元1、扫描单元和供水耦合单元；
由于本发明中所述自动爬行单元1是用于带动扫描单元进行爬行运动的，其具体结构并非本发明的发明点所在，因此本发明中不对其结构进行详细说明和限定，只要能够实现自动爬行的自动爬行器均适用于本发明的用于横向裂纹的自动扫查器，可以直接从市面上采购得到；
所述扫描单元与自动爬行单元1相连，其包括支撑架2、至少四个滚轮组件3、探头4组件和编码器5；
所述支撑架2包括相互平行的第一横杆201和第二横杆202，所述第一横杆201与第二横杆202之间设有连接杆203；在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述第一横杆201、第二横杆202和连接杆203均为工型铝杆；
各滚轮组件3分别与对应的第一横杆201或第二横杆202的端部相连；
所述探头4组件包括连接座8、探头夹9和探头4，所述连接座8设于所述连接杆203上，所述探头夹9设于所述连接座8的底部，所述探头4设于所述探头夹9上，用于进行裂纹扫描，所述探头夹9上位于探头4的两侧还分别设有第一出水孔12和第二出水孔13；本发明中所述探头4可以直接从市面上采购得到，其具体型号和结构不是本发明的发明点所在，因此不做过多赘述；优选地，所述第一出水孔12和第二出水孔13对称设置在所述探头4的两侧，且三者的朝向相同，均垂直于所述探头夹9的表面设置；
所述编码器5设于所述连接杆203上，其输入端与所述探头4的输出端相连；
所述供水耦合单元包括泵、分水器11和若干个水管(图中未示出)；所述泵的出口与所述分水器的入口相连，在实际使用过程中，所述泵放置在储存有耦合剂的容器内，所述分水器的各个出口分别通过对应的水管与第一出水孔12或第二出水孔10的入口相连；优选地，所述水管的个数为偶数，分成两组，分别与所述第一出水孔12和第二出水孔10的入口相连。
综上所示，本发明实施例的用于横向裂纹的自动扫查器的工作原理具体为：
启动自动爬行单元1、探头4、编码器5、泵和分水器11，由自动爬行单元1带动扫描单元沿着待检测的横向裂纹运动，首先利用泵、分水器11和第一出水孔12和第二出水孔10的配合，实现将耦合剂填充至裂纹中；然后利用探头4实时进行裂纹图像采集并发送至编码器5，编码器5对接收到的图像数据进行实时处理，以提高探头4的检测精度。
实施例2
如图5所示，本发明实施例与实施例1的区别在于：
所述第一横杆201和第二横杆202的两端均设有第一通孔和第二通孔，所述第二通孔内设有定位杆204；所述滚轮组件3包括滚轮301和连接块302，所述滚轮301设于所述连接块302的底部，在本发明的一种具体实施例中，所述连接块302上设有凹槽，所述滚轮301安装在所述凹槽内，在本发明实施例的其他实施方式中，所述连接块302与滚轮301之间还可以是其他位置关系，由于其不是本发明的核心发明点所在，因此，不做具体的限定；所述连接块302的顶部设有凸起3021、第一定位孔3022和第一定位槽3023，所述凸起3021与第一横杆201或第二横杆202上对应的第一通孔螺纹连接，所述第一定位孔3022与第一定位槽3023处于同一圆周上，且所述第一定位孔3022和第一定位槽3023的径向尺寸与所述定位杆204的径向尺寸相匹配，优选地，如图2所示，所述第一定位槽3023上设有若干个顺次相邻的定位轮廓(图中未示出)，各定位轮廓的尺寸均与所述定位杆204的尺寸相匹配，即当定位杆204的横截面为圆形时，所述定位轮廓的横截面也呈圆形，当定位杆的横截面为矩形时，所述定位轮廓的横截面也为矩形；所述第一定位槽3023上远离第一定位孔3022的端部处的定位轮廓的中心点与第一定位孔3022的中心点之间形成的圆心角小于180°，更优选地，所述第一定位槽3023的中心所处位置与第一定位孔3022所处位置之间存在90°夹角；在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述滚轮301001为磁性轮，所述凸起3021的顶部还与锁紧件13相连。
综上所示，本发明实施例的用于横向裂纹的自动扫查器的工作原理具体为：
将所有滚轮组件3中的滚轮301转动至与连接杆203相互平行的位置，并利用定位杆204和第一定位孔3022或者第一定位槽3023实现滚轮301限位；
启动自动爬行单元1、探头4、编码器5、泵和分水器11，由自动爬行单元1带动扫描单元沿着待检测的横向裂纹运动，首先利用泵、分水器11和第一出水孔12和第二出水孔10的配合，实现将耦合剂填充至裂纹中；然后利用探头4实时进行裂纹图像采集并发送至编码器5，编码器5对接收到的图像数据进行实时处理；
当完成横向裂纹检查后，将定位杆204与对应的第一定位孔3022或者第一定位槽3023分离，并转动各滚轮301至设定位置，然后利用并利用定位杆与第一定位槽或者第一定位孔实现滚轮301限位，优选地，转动各滚轮301至与连接杆203相互垂直的位置，防止在非工作状态下，所述用于横向裂纹的自动扫查器随意运动。
实施例3
为了本发明实施例与实施例的区别在于：
所述连接块302的顶部还设有第二定位孔(图中未示出)和第二定位槽(图中未示出)，所述第二定位孔与所述第一定位孔结构相同，且对称设置在所述凸起的两侧；所述第二定位槽与第二定位槽结构相同，且对称设置在所述凸起的两侧，优选地，所述第一定位槽上远离第一定位孔的端部处的定位轮廓的中心点与第一定位孔的中心点之间形成的圆心角小于180°。
实施例4
为了实现爬坡功能，所述自动爬行单元1与扫描单元之间设有连接件6，所述连接件6包括两端开口的壳体601、第一转轴602和第二转轴603，所述第一转轴602和第二转轴603均与所述壳体601转动相连，且所述第一转轴602还与所述自动爬行单元1相连，所述第二转轴603还与所述扫描单元相连。
实施例5
为了便于拿取所述用于横向裂纹的自动扫查器，本发明与实施例1的区别在于：所述第一横杆201和第二横杆202上均设有把手7。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种用于横向裂纹的自动扫查装置，其特征在于，包括：
自动爬行单元；
扫描单元，所述扫描单元与自动爬行单元相连，其包括支撑架、至少四个滚轮组件以及探头组件；所述支撑架包括相互平行的第一横杆和第二横杆，所述第一横杆与第二横杆之间设有连接杆；各滚轮组件分别与对应的第一横杆或第二横杆的端部相连；所述探头组件包括连接座、探头夹和探头，所述连接座设于所述连接杆上，所述探头夹设于所述连接座的底部，所述探头设于所述探头夹上，所述探头夹上位于探头的两侧还分别设有第一出水孔和第二出水孔；
供水耦合单元，所述供水耦合单元包括泵、分水器和若干个水管；所述泵的出口与所述分水器的入口相连，所述分水器的各个出口分别通过对应的水管与第一出水孔或第二出水孔的入口相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于横向裂纹的自动扫查装置，其特征在于：所述水管的个数为偶数，分成两组，分别与所述第一出水孔和第二出水孔的入口相连。
3.根据权利要求1所述的一种用于横向裂纹的自动扫查装置，其特征在于：所述第一出水孔和第二出水孔对称设置在所述探头的两侧，且三者的朝向相同，均垂直于所述探头夹的表面设置。
4.根据权利要求1所述的一种用于横向裂纹的自动扫查装置，其特征在于：所述第一横杆和第二横杆的两端均设有第一通孔和第二通孔，所述第二通孔内设有定位杆；所述滚轮组件包括滚轮和连接块，所述滚轮设于所述连接块的底部，所述连接块的顶部设有凸起、第一定位孔和第一定位槽，所述凸起与对应的第一横杆或第二横杆上的第一通孔螺纹连接，所述第一定位孔与第一定位槽处于同一圆周上，且所述第一定位孔和第一定位槽的径向尺寸与所述定位杆的径向尺寸相匹配。
5.根据权利要求4所述的一种用于横向裂纹的自动扫查装置，其特征在于：所述连接块上设有凹槽，所述滚轮安装在所述凹槽内。
6.根据权利要求4所述的一种用于横向裂纹的自动扫查装置，其特征在于：所述第一定位槽上设有若干个顺次相邻的定位轮廓，各定位轮廓的尺寸均与所述定位杆的尺寸相匹配，且所述第一定位槽上远离第一定位孔的端部处的定位轮廓的中心点与第一定位孔的中心点之间形成的圆心角小于180°。
7.根据权利要求6所述的一种用于横向裂纹的自动扫查装置，其特征在于：所述连接块的顶部还设有第二定位孔和第二定位槽，所述第二定位孔与所述第一定位孔结构相同，且对称设置在所述凸起的两侧；所述第二定位槽与第二定位槽结构相同，且对称设置在所述凸起的两侧，且所述第二定位槽上远离第二定位孔的端部处的定位轮廓的中心点与第二定位孔的中心点之间形成的圆心角小于180°。
8.根据权利要求1所述的一种用于横向裂纹的自动扫查装置，其特征在于：所述自动爬行单元与扫描单元之间设有连接件，所述连接件包括两端开口的壳体、第一转轴和第二转轴，所述第一转轴和第二转轴均与所述壳体转动相连，且所述第一转轴还与所述自动爬行单元相连，所述第二转轴还与所述扫描单元相连。
9.根据权利要求1所述的一种用于横向裂纹的自动扫查装置，其特征在于：所述用于横向裂纹的自动扫查器还包括编码器，所述编码器设于所述连接杆上，其输入端与所述探头的输出端相连。
10.根据权利要求1所述的一种用于横向裂纹的自动扫查装置，其特征在于：所述第一横杆、第二横杆和连接杆均为工型铝杆；所述滚轮为磁性轮；所述自动爬行单元为自动爬行器。
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