CN111122696A - 一种检测钢材多通道涡流检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测钢材多通道涡流检测系统，一种检测钢材多通道涡流检测系统，包括控制器；探头装置，所述探头装置包括第一探头组、第二探头组和第三探头组，所述第二探头组和第三探头组设于第一探头组两侧，所述第一探头组、第二探头组和第三探头组均与所述控制器连接；和自动调节装置，所述探头装置设于自动调节装置上方；其中，所述第一探头组、第二探头组和第三探头组分别检测钢梁表面产生的第一涡流信号、第二涡流信号和第三涡流信号；所述第一涡流信号、第二涡流信号和第三涡流信号被传送至所述控制器。本发明能够满足钢梁并嵌入到生产线上进行在线检测，而且采用全自动化的机械电气动作控制结构，使使用更为便利，提高了整体生产效率。

Description

一种检测钢材多通道涡流检测系统

技术领域

本发明涉及无损探伤技术领域，特别是涉及一种检测无方向性的探头和涉及在线涡流组合式探头随动检测的钢材表面的涡流检测系统。

背景技术

钢梁（或钢轨）作为承重部分的受力重要部分之一，因此钢梁的安全性是不言而喻的。现有钢梁（或钢轨）采用超声波进行检测，但是超声波检测只能用于检测较深度的内部缺陷，对于表面与近表面0--3mm内的缺陷是检测就无法检测。另外超声波检测是还需要耦合剂，因此在检测钢梁（或钢轨）底部时就很难实现，更甚的是钢梁（或钢轨）在制造与传送过程产生的杂质与灰尘等比较多，用耦合剂效果不稳定，使检测过程中会产生气泡等很多因素直接引响超声波检测。

另外现有国内还没有一款适合检测整体钢梁（或钢轨）的技设备，同时也没有满足欧洲标准：EN 1367.4-2006的检测设备（中欧洲标准：EN 1367.4-2006明确要求对钢轨进行整体全面系统的检测是否有缺陷存在，包括钢轨轨底深度1.0~1.5mm的表面与近表面的检测）。由于没有检测设备导致不了产品检测报告，使得产品质量无法保证，更甚的时直接被挡在欧洲市场门外，无法进入欧洲市场。

因此，针对钢梁（或钢轨）检测需要设计一款专用的钢材多通道涡流检测系统极为必要。

发明内容

本发明提供了一种可以检测任意角度缺陷的涡流探头、设计合理且综合性能优越的多通道涡流检测系统，以至少解决现有上述技术中问题。

本发明提供了一种检测钢材多通道涡流检测系统，应用于钢梁和钢轨生产线在线检测，包括：

控制器；

探头装置，所述探头装置包括第一探头组、第二探头组和第三探头组，所述第二探头组和第三探头组设于第一探头组两侧，所述第一探头组、第二探头组和第三探头组均与所述控制器连接，用与从所述控制器获取激励电流；和

自动调节装置，所述探头装置设于自动调节装置上方，用于控制所述探头装置与待测物之间的距离；

其中，所述第一探头组、第二探头组和第三探头组分别检测钢梁表面产生的第一涡流信号、第二涡流信号和第三涡流信号；所述第一涡流信号、第二涡流信号和第三涡流信号被传送至所述控制器。

通过采用上述方案，工作时探头装置调适成符合待测物体的外形后，由控制器发送激励电流信号，进而控制探头装置对钢梁进行检测并将信号反馈至控制器进行处理。在检测时探头装置通过自动调节装置来进行检测间距的调整，从而保证检测时一直处于一个恒定间距数值，保证检测结果的精度，有效避免了因钢梁过长发生变形而照成检测结构错误的影响，提高设备的检测精度的同时做到360°全方位检测。

进一步的，所述第一探头组包括安装支架和涡流检测探头；所述涡流检测探头阵列设置在安装支架上；所述涡流检测探头包括骨架、外壳和线圈；所述外壳与骨架均为多边形状结构；所述骨架设置在外壳内侧；所述线圈阵列设置在骨架上。

通过采用上述技术方便，使得第一探头组可以做到360°全方位无死角检测，具体的本发明中的涡流检测探头内部安装有多边形绕线的线圈，绕线方式更是从不同面依次圈绕，达到一定匝数后，外圈增加一层激励线圈方式绕线，使用得检测信号增强，通过这种设计可以有效的做到检测任意角度的缺陷，同时又将涡流探头提离间隔高度可以达到5-8mm。

更进一步的，所述骨架为正四边形、正六边形、正八边形或正十二边形中的一种。

进一步的，所述第一探头组、第二探头组和第三探头组结构一致。

进一步的，所述控制器采用多通道的智能数字涡流检测仪。

进一步的，所述自动调节装置包括：

一平台，设置于钢材输送辊道上；

一第一动力源，设置于所述平台上，用于提供动力；

一滑动平台，可滑动的设置于所述平台上，所述第一动力源可驱动所述滑动平台移动；

一升降装置，设置于所述滑动平台；

一传感器，设置于所述升降装置上，用于控制控制所述升降装置进行上升下降；以及

一导轮组，设置在所述升降装置上，且位于所述探头装置周侧，用于自动矫正钢材与所述探头装置之间的位置。

更进一步的，所述升降装置包括第二动力源、剪插杆装置、底板和支架轮组；所述支架轮组可调节的设置在底板上，用于支撑钢材；所述底板设置于剪插杆装置上方；所述第二动力源与剪插杆装置连接，用于驱动所述剪插杆装置进行升降。

更进一步的，所述第二动力源为气缸，所述气缸固定于剪插杆装置上，对应于所述气缸的伸缩杆的初始位置的伸出位置都设有位置传感器。

更进一步的，所述支架轮组包括支架螺杆、滚轮、支架和支架轴；所述支架螺杆与所述支架固定连接构成Y形支撑架；所述滚轮通过支架轴安装在支架上，并能以支架轴为圆心转动。

进一步地，所述钢梁生产线包括地基平台和轮组；所述轮组阵列设置在地基平台上；所述轮组包括电机、辊轴、立式滚轴以及支座；所述电机的输出转子与所述辊轴构成传动连接；所述辊轴设置于支座上；所述立式滚轴对称设置在支座上。

本发明与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）采用第一探头组、第二探头组和第三探头组设置，并且每一个探头组均采用一个支架上阵列设置8个涡流探头为一组，具体的涡流探头交叉错位排列在支架上，8个探头交叉排列后的宽度超过钢梁的宽度，这样可以达到对钢梁进行全积覆盖检测，不会因为上下左右的移动脱离开涡流探头的检测，从而达到不漏检；

2）采用多边形的方式绕制探头线圈，内置磁芯增强检测信号，单个探头宽度达到3cm宽度，进而提高检测精度；

3）整个钢梁涡流检测系统配合8通道涡流探伤仪使用，进一步提高对轨底的检测精度；

4）本发明提供的钢梁涡流检测检测系统能够满足钢梁并嵌入到生产线上进行在线检测，而且采用全自动化的机械电气动作控制结构，探头装置能通过光电控制自动上下左右跟随钢材偏移检测的机械结构、及其它机械控制系统、电气控制系统，使得整个系统使用更为便利，提高了整体生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例检测钢材多通道涡流检测系示意图；

图2为本发明实施例三维结构示意图；

图3为本发明实施例钢轨轨底涡流检测系统爆炸图；

图4为本发明实施例涡流检测装置结构示意图；

图5为本发明实施例人工缺陷位置图；

图6为本发明实施例2#/4#/6#探头涡流检测幅值图；

图7为本发明实施例3#探头涡流检测幅值图；

图8为本发明实施例5#、7#探头涡流检测幅值图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

请参阅附图1所示，本发明实施例公开了一种检测钢材多通道涡流检测系统，应用于钢梁生产线在线检测，包括：控制器A，其中为控制器现有技术，此处不在详细介绍；探头装置B，所述探头装置B包括第一探头组、第二探头组和第三探头组，所述第二探头组和第三探头组设于第一探头组两侧，所述第一探头组、第二探头组和第三探头组均与所述控制器连接，用与从所述控制器获取激励电流；和自动调节装置C，所述探头装置B设于自动调节装置C上方，用于控制所述探头装置B与待测物之间的距离；其中，所述第一探头组、第二探头组和第三探头组分别检测钢梁表面产生的第一涡流信号、第二涡流信号和第三涡流信号；所述第一涡流信号、第二涡流信号和第三涡流信号被传送至所述控制器A。

第二探头组、第三探头组以及第一探头组结构一致，以下针对采用一个第一探头组简述。

一种检测钢材多通道涡流检测系统，该钢材生产线包括热加工线、冷加工线以及钢材输送辊道1，其中钢材输送辊道1主要用于承载并传送工件，本实施例中钢材输送辊道1包括地基平台11和导轮组12，而导轮组12由电机121、辊轴122、立式滚轴123以及支座124构成，具体的电机121的输出转子与辊轴122构成传动连接，辊轴122设置于支座124上，立式滚轴123对称设置在支座124上，通过电机121、辊轴122、立式滚轴123以及支座124成的导轮组11呈阵列式安装在地基平台上，构成整个承载并传送线；工作状态时，钢材输送辊道1带动工件不断向前移动，具体到本实施方式中，工件可以为高铁运行钢轨，通过钢材输送辊道1将钢材运输至指定位置。当然，在其他的实施方式中，工件还可以是方钢、圆管或棒材等材料。

请参阅附图1和附图2所示，平台2设置于钢梁（或钢轨）的输送辊道1上，用于支撑钢梁（或钢轨）涡流检测系统的核心部件以及做适当的位置调整。具体的可以通过在平台2上开设一通孔22以及在四个顶角上设置开设四个支撑脚21，让后通过支撑脚21将平台2固定在钢梁（或钢轨）输送辊道1上，其中四个支撑脚21可自行调节高度，以保证平台2与钢轨输送辊道1之间相互平行。在移动整个系统时，亦或是调节水平位置时，几乎可以不用改动整体结构就可以使用，尤其在检测不同产品时效果更为显著。例如在检测高铁钢轨后换至检测硬质合金棒材时，只要将钢梁（或钢轨）输送辊道1上的钢梁（或钢轨）涡流检测系统取起来，并移动至硬质合金棒材生产线上即可使用，要调节高度时通过调节四个支撑脚21即可，从而可以实现对不同产品生产线的检测。

第一动力源3为气缸，气缸通过安装板31固定于平台2上。具体的，对应于气缸的伸缩杆的初始位置的伸出位置都设有位置传感器，用于感知气缸的伸缩状态。气缸的自由与于滑动平台4连接。当然在其他实施方式中第一动力源3还可以是电动机或者各种形式的缸体或推动式动力器件，用于提供动力。

滑动平台4可滑动的设置于平台2上。具体的，对应于滑动平台4一面通过线轨与平台2连接，使得在第一动力源3的作用下滑动平台4能沿着线轨与平台2发生先对移动，其中滑动平台4上还设有一通孔。

升降装置5设置于所述滑动平台4。具体的，对于升降装置5其包括第二动力源51、剪插杆装置52、底板53和支架轮组54；其中支架轮组54可调节的且对称的设置在底板53前后两侧，工作时支架轮组54可以通过螺旋来调节对应的高度，亦或是依靠弹力进行调节，用于支撑的底板53固定设置在剪插杆装置52上方，第二动力源51与剪插杆装置52连接，用于驱动所述剪插杆装置52进行升降，其中第二动力源51为驱动气缸，对应于驱动气缸的伸缩杆的初始位置的伸出位置也均设有位置传感器，用于感知气缸的伸缩状态。工作状态时，在驱动气缸作用下推动剪插杆装置52在垂直方向移动，进而实现平台的升起，反向工作时则实现平台的下降。

传感器6设置于所述升降装置5上，用于检测工件是否运动到升降装置5上方，并且同时控制控制所述升降装置5进行上升下降。传感器6可以为接近感应器，光纤感应器或者光光电感应开关。

涡流检测装置7设置于升降装置5上，用于对钢轨表面进行无损检测。对于涡流检测装置7，该装置包括框架71、涡流探头72以及探头外壳73，其中涡流探头72套设在探头外壳73内侧，探头外壳73设置在框架71上，具体的，本实施方式中8个涡流探头72采用多边形的方式绕制探头线圈，且内置磁芯增强检测信号，这样单个探头宽度达到3cm宽度，之后再将这8个涡流探头72分为3组，具体为两组为3个涡流探头72，一组为2个涡流探头72，之后在将这三组交叉错位排列在框架71上，这样在检测钢材时可以做到全积覆盖检测，使其不会因为上下左右的移动脱离开涡流探头的检测，从而达到不漏检。

导轮组8，设置在所述升降装置5上，且位于所述涡流检测装置7一侧，用于矫正钢材与涡流检测装置7的位置。

综上所述，本发明工作如下，当一根100米长的钢轨从上道工序通过动力导轮组滚动传过来时，设置在涡流检测装置前端有传感器6检测到钢轨通过时控制升降装置5上升下降，具体的光电传感器检测到后，启动上升工作，升降装置5的驱动气缸推动升剪插杆装置52动作，先通过底板前后端的定位的支架轮组54支撑住，确保涡流检测装置7的检测面与钢轨底面之间的间隙始终保持在3mm间隙跟随作用,这个3mm 的距离可以通过调节支架轮组54的高度固定，然后涡流检测装置7通过驱动气缸上升后，又通过定位导轮的限位高度可以使涡流探头组解决掉钢轨在传送过程中产生上下跳动问题达到探头跟随效果。当涡流检测装置7上升到位后，在涡流检测装置7右侧一个定位左右偏移的导轮组8，定位探头组左右偏移摆动定位跟随的导轮，当钢轨在生产线上传送过程时可能造成轻微的左右偏移问题，通过左右推动平台的移动气缸给的动力，使定位左右偏移的导轮组能时时紧贴在钢轨上滚动，通过这个支撑左右偏移的导轮组摆臂定位左右偏移的导轮组，定位左右移动使整个探头组可以时时的与钢轨左右完全同步跟随移动。其中导轮都是采用包胶轮，可以减小磨摩损坏。通过两个气缸与两个导轮组完全使涡流探头组贴合与钢轨上下左右随动过程，使涡流探头时时全覆盖整个钢材底面，不会因为上下左右的移动脱离开涡流探头的检测，从而达到不漏检。

具体实施例1：

应用于高铁钢轨生产线，确保被检测钢轨的涡流检测面积符合欧洲标准EN13674铁路轨道用重轨规定。检测人工缺陷尺寸：矩形槽：

1）矩形槽：a宽0.5mm，深1mm,长140mm；矩形槽：b、c、d宽0.5mm，深1mm, 长20mm；矩形槽：e、f宽0.5mm，深1.5mm,长10mm；矩形槽 g、b、i、j、k、l中心线垂直于轨底中心线。

2）矩形槽：m、n宽0.5mm，深1mm,长20mm；矩形槽：m、n中心线平行与轨底中心线夹角≤±1度。

对本发明中的探头进行编号，以及对应可探测的缺陷位置如下：

2# 探头对应可检测的人工缺陷位置：g、i、n；

3# 探头对应可检测的人工缺陷位置：g、b ；

4# 探头对应可检测的人工缺陷位置：g、l ；

5# 探头对应可检测的人工缺陷位置：g、k、m ；

6# 探头对应可检测的人工缺陷位置：g、j ；

7# 探头对应可检测的人工缺陷位置：g、c、（n）；

设定好后对钢轨进行30次重复实验测试，如下表所示：

2#\4#\6#探头涡流检测报告

3#涡流检测报告

5#、7#涡流检测报告

本发明的涡流检测装完全检测出所有的人工缺陷，没有出现任何人工缺陷漏检情况，而且误报率完全小于2%以下。

具体实施例2：

应用于方钢生产线，确保被检测方钢的涡流检测面积符合欧洲标准EN13674规定。

1）弧形槽：a1宽0.5mm，深1mm,长140mm；弧形槽：b1、c1、d1宽0.5mm，深1mm, 长20mm；弧形槽：e1、f1宽0.5mm，深1.5mm,长10mm；弧形槽 g1、b1、i1、j1、k1、l1中心线垂直于轨底中心线。

2）弧形槽：m1、n1宽0.5mm，深1mm,长20mm；

对本发明中的探头进行编号，以及对应可探测的缺陷位置如下：

2# 探头对应可检测的人工缺陷位置：g1、i1、n1；

3# 探头对应可检测的人工缺陷位置：g1、b1；

4# 探头对应可检测的人工缺陷位置：g1、l1 ；

5# 探头对应可检测的人工缺陷位置：g1、k1、m 1；

6# 探头对应可检测的人工缺陷位置：g1、j1 ；

7# 探头对应可检测的人工缺陷位置：g1、c1、（n1）；

设定好后对方钢进行30次重复实验测试。通过涡流检测装完全检测出所有的人工缺陷，没有出现任何人工缺陷漏检情况，而且误报率完全小于2%以下。

综上所述，涡流检测探头是打破了当前涡流探头检测是有方向角度的技术原理，通过发明内容提供了一个涡流探头可以检测出360度的任意角度缺陷，具体的采用探头采用多边形的方式绕制探头线圈，内置磁芯增强检测信号，单个探头宽度达到3cm宽度，这种设计的涡流探头检测间隙提离高度从当前国内外同行业的0-2mm水平提高达到4—7mm的间隙高度，另外整个自动化装置能够满足重型钢轨并嵌入到生产线上进行在线检测，使其更具由使用前景适合推广使用。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种检测钢材多通道涡流检测系统，应用于钢梁生产线在线检测，其特征在于：包括

控制器；

探头装置，所述探头装置包括第一探头组、第二探头组和第三探头组，所述第二探头组和第三探头组设于第一探头组两侧，所述第一探头组、第二探头组和第三探头组均与所述控制器连接，用与从所述控制器获取激励电流；和

自动调节装置，所述探头装置设于自动调节装置上方，用于控制所述探头装置与待测物之间的距离；

其中，所述第一探头组、第二探头组和第三探头组分别检测钢梁表面产生的第一涡流信号、第二涡流信号和第三涡流信号；所述第一涡流信号、第二涡流信号和第三涡流信号被传送至所述控制器，控制器将检测并显示出缺陷反馈最大信号，实现钢材表面缺陷的精准检测。

2.根据权利要求1所述的检测钢材多通道涡流检测系统，其特征在于：所述第一探头组包括安装支架和涡流检测探头；所述涡流检测探头阵列设置在安装支架上；所述涡流检测探头包括骨架、外壳和线圈；所述外壳与骨架均为多边形状结构；所述骨架设置在外壳内侧；所述线圈阵列设置在骨架上。

3.根据权利要求2所述的检测钢材多通道涡流检测系统，其特征在于：所述骨架为正四边形、正六边形、正八边形或正十二边形中的一种。

4.根据权利要求1所述的检测钢材多通道涡流检测系统，其特征在于：所述第一探头组、第二探头组和第三探头组结构一致。

5.根据权利要求1所述的检测钢材多通道涡流检测系统，其特征在于：所述控制器采用多通道的智能数字涡流检测仪。

6.根据权利要求1所述的检测钢材多通道涡流检测系统，其特征在于：所述自动调节装置包括：

一平台，设置于钢轨输送辊道上；

一第一动力源，设置于所述平台上，用于提供动力；

一滑动平台，可滑动的设置于所述平台上，所述第一动力源可驱动所述滑动平台移动；

一升降装置，设置于所述滑动平台；

一传感器，设置于所述升降装置上，用于控制控制所述升降装置进行上升下降； 以及

一导轮组，设置在所述升降装置上，且位于所述探头装置周侧，用于自动矫正钢材与探头装置的位置。

7.根据权利要求6所述一种检测钢材多通道涡流检测系统，其特征在于，所述升降装置包括第二动力源、剪插杆装置、底板和支架轮组；所述支架轮组可调节的设置在底板上，用于支撑钢材；所述底板设置于剪插杆装置上方；所述第二动力源与剪插杆装置连接，用于驱动所述剪插杆装置进行升降。

8.根据权利要求7所述的一种检测钢材多通道涡流检测系统，其特征在于，所述第二动力源为气缸，所述气缸固定于剪插杆装置上，对应于所述气缸的伸缩杆的初始位置的伸出位置都设有位置传感器。

9.根据权利要求7所述的一种检测钢材多通道涡流检测系统，其特征在于，所述支架轮组包括支架螺杆、滚轮、支架和支架轴；所述支架螺杆与所述支架固定连接构成Y形支撑架；所述滚轮通过支架轴安装在支架上，并能以支架轴为圆心转动。

10.根据权利要求1所述的一种检测钢材多通道涡流检测系统，其特征在于，所述钢梁生产线包括地基平台和轮组；所述导轮组阵列设置在地基平台上；所述导轮组包括电机、辊轴、立式滚轴以及支座；所述电机的输出转子与所述辊轴构成传动连接；所述辊轴设置于支座上；所述立式滚轴对称设置在支座上。

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