CN111272812B - 干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的装置及方法 - Google Patents

干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的装置及方法，该装置包括：磁性三角滚轮，前车架，万向导轮组件，检测补焊元件，后车架，激光测距仪，销轴，前轮步进电机，后轮步进电机。本发明能够快速准确发现脱焊点，迅速对其进行补焊，装置具有柔性化关节能够在干燥机内部流道内实现非直线运动。该方法是以各流道上方台板温差的变化确定发生脱焊缺陷的隔板，再针对该隔板，利用两个具有三角滚轮结构的双向爬行机器人吸附在隔板两侧作同步运动，对隔板焊缝进行涡流探伤与反馈检测并通过携带的光纤将激光引入，对隔板脱焊点两侧进行高质量补焊，解决了干燥机内部流道隔板补焊困难的问题，提高了作业效率。

Description

干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的装置及方法
技术领域
本发明涉及管道焊接机器人领域，尤其涉及一种干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的装置及方法。
背景技术
干燥机是指一种利用热能降低物料水分的机械设备，用于对物体进行干燥操作。干燥机通过加热使物料中的湿分(一般指水分或其他可挥发性液体成分)汽化逸出，以获得规定湿含量的固体物料。
通常情况下，我们将需要干燥的物体放入一块大型台板之上，在这块台板下面布置一系列由隔板分隔而成的流道，然后再往流道内通入热水，以此实现对台板上物料干燥的目的。因为隔板往往是通过焊接焊在台板上，在通入热水的热胀冷缩作用下，隔板焊缝经常出现一系列脱焊点导致热水在相邻的两段流道之间发生溢流现象，破坏了台板面原本均匀的温度场，导致干燥机干燥性能下降。对于焊缝修复的常规做法是将一整块大型台板拆下，然后人工检测焊缝缺陷并对其进行补焊修复，这种方法往往耗费大量人力，物力，严重影响了工作效率。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的装置及方法。
技术方案：一种干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的装置，包括：本装置是由两个结构完全相同，可同步运动且拥有柔性化关节的双向爬行机器人组成；所述双向爬行机器人包括磁性三角滚轮，前车架，万向导轮组件，检测补焊元件，后车架，激光测距仪，销轴，前轮步进电机，后轮步进电机；
前车架前端安装有由前轮步进电机驱动的磁性三角滚轮，在前车架两侧各安装一个万向导轮组件；在后车架后端安装有一个由后轮步进电机驱动的磁性三角滚轮，后车架两侧也各安装有一个万向导轮组件，在后车架的左上方安装有检测补焊元件，在后车架右上方安装有激光测距仪，前后车架通过销轴销接在一起；
由于双向爬行机器人前后滚轮采用步进电机驱动的磁性三角滚轮，在爬行机器人找正位置过后，依靠给驱动磁性三角滚轮运动的前、后轮步进电机以同样的激励，就可以使得双爬行机器人运动速度与运动频率高度一致。
进一步地，所述双向爬行机器人具有柔性化关节，前后车架通过销轴销接在一起且可以互相绕销轴转动，两车架之间可转动角度范围为0°-120°。
双向爬行机器人在实现180°掉头，过圆弧弯道等非直线段时，柔性化的结构帮助双向爬行机器人能顺利通过非直线段。
进一步地，所述万向导轮组件包括磁性导轮，导轮架，弹簧，螺栓，螺母；导轮架通过单个螺栓与螺母将导轮架，弹簧与前车架，后车架螺接在一起。导轮架上安装有磁性导轮，并且导轮架可绕螺栓自由转动。
万向导轮组件能够实现双向爬行机器人在爬行运动过程中的导向作用，其中通过弹簧利用两对万向导轮组件将双爬行机器人支撑在隔板中央位置起到导向作用，并且磁性导轮可绕螺栓自由转动，可以实现双向爬行机器人在经过非直线段时候的导向作用。
进一步地，所述检测补焊元件包括激光头，万向支架，光纤，涡流探伤测头；激光头与涡流探伤测头都安装在万向支架上，光纤一头连接外部激光设备，一头连接激光头。
检测补焊元件通过涡流探伤测头对焊缝进行扫描反馈检测，将检测到的信号发送到中控器，中控器判断此处是否发生焊缝缺陷，当确定此处焊缝发生缺陷后，依靠光纤从外部引入高能激光后通过激光头投射在有缺陷的焊缝区域从而进行补焊修复操作。
本发明还提供一种干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的方法，针对由若干隔板分别与上台板、下台板焊接形成的干燥机内部流道，利用中控器通过判断各流道对应上台板的温度传感器示数变化确定发生脱焊缺陷的隔板，再针对该隔板，利用双向爬行机器人吸附在隔板两侧作同步运动，对隔板焊缝进行涡流探伤与反馈检测，明确脱焊点具体位置，然后通过爬行机器人携带的光纤将激光引入，对隔板脱焊点两侧同时定点焊接，实现高质量补焊，具体步骤包括：
(1)脱焊隔板检测：台板在正常工作情况下，流道内通入热水。中控器实时比较各相邻温度传感器的示数，当发现某两个相邻传感器之间的示数差异小于正负0.1摄氏度后，则说明处于这两个温度传感器之间的隔板发生脱焊情况。
(2)焊缝脱焊点检测：利用找正位置后处于隔板两侧的两个双向爬行机器人对隔板焊缝同时进行涡流探伤检测，如果两侧同时检测到某处存在焊缝缺陷，便可以确定此处为焊缝脱焊点位置。
(3)隔板脱焊点修复：确定脱焊位置后，双向爬行机器人上通过光纤引入补焊用激光，对检测到的脱焊点同时进行双侧补焊修复。
进一步地，所述步骤(2)中涡流探伤检测采用频率为50Hz-5MHz的双比较线圈式涡流探伤仪。
进一步地，所述步骤(3)中补焊用激光采用平均功率300-500W的YAG激光。
有益效果：本发明具有如下优势：
1)本发明在封闭式蛇形流道中采用双爬行机器人结构对脱焊点进行双侧补焊，焊缝质量好。
2)本发明能够快速准确发现脱焊点，并迅速对其进行补焊。
5)本发明装置具有柔性化关节能够在干燥机内部流道内实现180°掉头，过圆弧面等非直线运动，解决了干燥机内部流道隔板补焊困难的问题，提高了作业效率。
4)本发明装置结构简单，便于拆装维修。
附图说明
图1为本发明双向爬行机器人整体布置图；
图2为本发明隔板流道与温度传感器布置爆炸图；
图3为本发明爬行机器人结构图；
图4为本发明万向导轮组件结构图；
图5为本发明检测补焊元件结构图；
图6为本发明爬行机器人180°调头示意图；
图7为本发明爬行机器人过圆弧弯道示意图；
图8为本发明爬行机器人最大弯曲角度示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1，2并参考其余各图，本发明实施例提供了一种干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的方法，针对由若干右隔板31、左隔板32分别与上台板1、下台板2焊接形成的干燥机内部流道，利用中控器7通过判断各流道对应上台板1的温度传感器6示数变化确定发生脱焊缺陷的隔板，再针对该隔板，利用双向爬行机器人5吸附在隔板两侧作同步运动，对隔板焊缝进行涡流探伤与反馈检测，明确脱焊点具体位置，然后通过爬行机器人携带的光纤将激光引入，对隔板脱焊点两侧同时定点焊接，实现高质量补焊。
本发明一种干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的方法包括以下步骤：
(1)脱焊隔板检测：台板在正常工作情况下，流道内通入热水。中控器7实时比较各相邻温度传感器6的示数，当发现某两个相邻传感器之间的示数差异小于正负0.1℃后，则说明处于这两个温度传感器之间的隔板发生脱焊情况。
为便于准确确定脱焊隔板，在上台板1上表面布置若干沿一个方向分布的温度传感器6，每个温度传感器正下方都对应着某段流道。中控器7实时比较各相邻温度传感器的示数，如果发现某两个相邻传感器之间的示数差异小于正负0.1℃后，则说明处于这两个温度传感器之间的隔板发生脱焊情况。
(2)焊缝脱焊点检测：利用找正位置后处于隔板两侧的两个双向爬行机器人5对隔板焊缝同时进行涡流探伤检测，如果两侧同时检测到某处存在焊缝缺陷，便可以确定此处为焊缝脱焊点位置。
为便于双爬行机器人在隔板补焊修复时结构的对称性，双向爬行机器人5分别按照前车架在前与后车架在前的方式从入口流道处的右隔板面先后爬入，通过蛇形流道后由出口处流道右侧隔板面爬出，以此对所有右隔板焊缝进行检测补焊；在出口处将爬行机器人调转位置以相同放置方法放在出口处流道的左隔板面上爬入，再通过蛇形流道后由入口处流道左侧隔板面爬出，以此对所有左隔板焊缝进行检测补焊。
为便于双向爬行机器人互相找正位置，首先控制双向爬行机器人准确爬行到脱焊隔板两侧，激光测距仪56将实时检测到的自身到流道弯道处的距离发送给中控器7，中控器7实时判断，如果某个时刻距离突变量超过±600mm则说明该爬行机器人爬入下一个流道。接着为了双向爬行机器人能移动到隔板两侧的相同位置处，一侧爬行机器人依靠步进电机先调整到使激光测距仪示数尽量大的位置后保持不动，随后驱动另外一侧爬行机器人爬行到使得两侧双向爬行机器人上激光测距仪示数最为接近处，以此实现双向爬行机器人相对位置的找正。
(3)隔板脱焊点修复：确定脱焊位置后，双向爬行机器人5上通过光纤引入补焊用激光，对检测到的脱焊点同时进行双侧补焊修复。
为便于提高焊缝质量防止焊接变形，采用双侧同步焊接的补焊方法。
当完成所有隔板脱焊点的修复后，双向爬行机器人回到入口处，以此实现对干燥机内部流道隔板自动补焊的目的。
所述步骤2中涡流探伤检测采用频率为50Hz-5MHz的双比较线圈式涡流探伤仪。
所述步骤3中补焊用激光采用平均功率为500-500W的YAG激光。
下面结合图3,并且参考图4，图5来对一种干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的装置进行描述。
本装置是由两个结构完全相同，可同步运动且拥有柔性化关节的双向爬行机器人组成。所述双向爬行机器人5包括磁性三角滚轮51，前车架52，万向导轮组件53，检测补焊元件54，后车架55，激光测距仪56，销轴57，前轮步进电机581，后轮步进电机582；前车架52前端安装有由前轮步进电机581驱动的磁性三角滚轮51，在前车架两侧各安装一个万向导轮组件53；在后车架57后端安装有一个由后轮步进电机582驱动的磁性三角滚轮51，后车架55两侧也各安装有一个万向导轮组件53，在后车架55的左上方安装有检测补焊元件54，在后车架右上方安装有激光测距仪56，前后车架通过销轴57销接在一起。
所述万向导轮组件53包括磁性导轮531，导轮架532，弹簧533，螺栓534，螺母535；导轮架532通过单个螺栓534与螺母535将导轮架532，弹簧533与前车架52，后车架55螺接在一起。导轮架532上安装有磁性导轮531，并且导轮架可绕螺栓534自由转动。
所述检测补焊元件54包括激光头541，万向支架542，光纤543，涡流探伤测头544；激光头541与涡流探伤测头544都安装在万向支架542上，光纤543一头连接外部激光设备，一头连接激光头541。
检测补焊元件54上的涡流探伤测头544为涡流探伤设备，为保证焊缝检测可靠度，在检测过程中应使涡流探伤测头544与焊缝的距离范围保持在10mm以内。
下面结合图6,7，8来对一种干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊装置的运动姿态进行描述。
所述爬行机器人在实现180°调头动作时，双向爬行机器人5依靠由前，后轮步进电机驱动的磁性三角滚轮51带动双爬行机器人前进，在万向导轮组件53的导向支撑作用下，顺利实现180°调头动作。同理可得，双向爬行机器人5也可以通过这种运动方式通过圆弧弯曲路径。
所述双向爬行机器人5具有柔性化关节，前后车架通过销轴57销接在一起且可以互相绕销轴转动，两车架之间可转动角度范围为0°-120°。
以下实施例是利用上述实施例所述的装置对干燥机内部流道隔板脱焊缺陷进行检测与补焊的具体实施例。(台板上共焊接有N块左，右隔板)
实施例1
假如从入口41往出口42方向处的第n块右隔板31发生脱焊缺陷。
脱焊隔板检测：由于隔板发生脱焊缺陷，不同流道的热水之间发生溢流，导致相邻流道之间的温差缩小，所以只要当实时检测台板面的温度传感器2n-1，2n之间的温度差小于±0.1℃，中控器7发出警报说明第n块右隔板31焊缝发生脱焊情况。
焊缝脱焊点检测：停止向流道输送热水，双向爬行机器人5分别按照后车架在前与前车架在前的顺序依次从入口41流道处的右隔板面先后爬入，当爬行在前面的爬行机器人上激光测距仪56实时检测到的位移数值突变超过±600mm的次数为n+1时，此爬行机器人停止运动，当爬行在后面的爬行机器人上激光测距仪实时检测到的位移数值突变超过±600mm的次数为n时，此爬行机器人也停止运动，此时双爬行机器人位于发生脱焊隔板的两侧。
当两个双向爬行机器人分别位于发生脱焊隔板的两侧后，一侧爬行机器人依靠步进电机先调整到使激光测距仪示数尽量大的位置后保持不动，随后依靠步进电机驱动的另外一侧爬行机器人移动到这个爬行机器人的正对面位置，保证双向爬行机器人5上激光测距仪示数差异在±2mm内，以此实现双向爬行机器人相对位置的找正。
步进电机驱动双爬行机器人的磁性三角滚轮51以一个相同速率同步爬行移动，同时双向爬行机器人上的涡流探伤测头544靠近焊缝进行检测，并且将检测结果无线传送给中控器7，如果中控器7判断双向爬行机器人两侧涡流探伤测头同时发现此处焊缝存在缺陷，则双向爬行机器人5立即同时停止爬行，以此确定焊缝脱焊点具体位置。
隔板脱焊点修复：确定脱焊位置后，双向爬行机器人5上的检测补焊元件54通过光缆543导入高能激光束，对检测到的脱焊点进行双侧补焊修复。
修复完成后，双向爬行机器人爬到出口42处，人工手动将其调转方向，依旧分别按后车架在前，前车架在前的顺序以此此将双向爬行机器人安放在出口42处的左隔板面上爬入，返回入口41处。
实施例2
假如从入口41往出口42方向处的第n块左隔板32发生脱焊缺陷。
隔板脱焊缺陷检测：由于隔板发生脱焊缺陷，不同流道的热水之间发生溢流，导致相邻流道之间的温差缩小，所以只要当实时检测台板面的温度传感器2n，2n+1之间的温度差小于±0.1℃，中控器7发出警报说明第n块左隔板32焊缝发生脱焊情况。
焊缝脱焊点检测：停止向流道输送热水，双向爬行机器人5分别按照后车架在前与前车架在前的顺序依次从出口流道处的左隔板面先后爬入，当爬行在前面的爬行机器人上激光测距仪56实时检测到的位移数值突变超过±600mm的次数为(N-n+1)时，此爬行机器人停止运动，当爬行在后面的爬行机器人上激光测距仪实时检测到的位移数值突变超过±600mm的次数为(N-n)时，此爬行机器人也停止运动，此时双向爬行机器人位于发生脱焊隔板的两侧。
当两个双向爬行机器人分别位于发生脱焊隔板的两侧后，一侧爬行机器人依靠步进电机先调整到使激光测距仪示数尽量大的位置后保持不动，随后依靠步进电机驱动的另外一侧爬行机器人移动到这个爬行机器人的正对面位置，保证双向爬行机器人5上激光测距仪示数差异在±2mm内，以此实现双向爬行机器人相对位置的找正。
步进电机驱动双向爬行机器人的磁性三角滚轮51以一个相同速率同步爬行移动，同时双向爬行机器人上的涡流探伤测头544靠近焊缝进行检测，并且将检测结果无线传送给中控器7，如果中控器7判断双向爬行机器人两侧涡流探伤测头同时发现此处焊缝存在缺陷，则双向爬行机器人5立即同时停止爬行，以此确定焊缝脱焊点具体位置。
隔板脱焊点修复：确定脱焊位置后，双向爬行机器人5上的检测补焊元件54通过光缆543导入高能激光束，对检测到的脱焊点进行双侧补焊修复。
修复完成后，双向爬行机器人爬到入口41处，人工手动将其调转方向，依旧分别按后车架在前，前车架在前的顺序依次此将双向爬行机器人安放在入口41处的右隔板面上爬入，返回出口42处。
实施例3
假如从入口往出口方向处的第n块右隔板31，左隔板32都发生脱焊缺陷。
双向爬行机器人5从入口41处右隔板31爬入时候对所有检测到有脱焊缺陷的右隔板31进行双侧补焊修复，具体实施方法与实施例1一致，以此实现对第n块右隔板31进行补焊修复。
在出口42处将双向爬行机器人调转方向放在左隔板32上，采用与实施例2一致的操作便可以实现对第n块左隔板32进行补焊修复。

Claims (7)

1.一种干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的装置，其特征在于：本装置是由两个结构完全相同，可同步运动且拥有柔性化关节的双向爬行机器人组成；
所述双向爬行机器人(5)包括磁性三角滚轮(51)，前车架(52)，万向导轮组件(53)，检测补焊元件(54)，后车架(55)，激光测距仪(56)，销轴(57)，前轮步进电机(581)，后轮步进电机(582)；
所述前车架(52)前端安装有由前轮步进电机(581)驱动的磁性三角滚轮(51)，在前车架两侧各安装一个万向导轮组件(53)；在后车架(55)后端安装有一个由后轮步进电机驱动的磁性三角滚轮(51)，后车架(55)两侧也各安装有一个万向导轮组件(53)，在后车架(55)的左上方安装有检测补焊元件(54)，在后车架右上方安装有激光测距仪(56)，前后车架通过销轴(57)销接在一起；
本装置还包括中控器(7)，使用时激光测距仪(56)将实时检测到的自身到流道弯道处的距离发送给中控器(7)，中控器(7)实时判断；为了双向爬行机器人(5)能移动到隔板两侧的相同位置处，一侧爬行机器人依靠步进电机先调整到使激光测距仪示数尽量大的位置后保持不动，随后驱动另外一侧爬行机器人爬行到使得两侧双向爬行机器人上激光测距仪示数最为接近处，以此实现双向爬行机器人相对位置的找正；确定脱焊位置后，双向爬行机器人(5)对检测到的脱焊点同时进行双侧补焊修复。
2.如权利要求1所述的干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的装置，其特征在于：所述双向爬行机器人(5)具有柔性化关节，前后车架通过销轴(57)销接在一起且可以互相绕销轴转动，两车架之间可转动角度范围为0°-120°。
3.如权利要求1所述的干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的装置，其特征在于：所述万向导轮组件(53)包括磁性导轮(531)，导轮架(532)，弹簧(533)，螺栓(534)，螺母(535)；所述导轮架(532)通过单个螺栓(534)与螺母(535)将导轮架(532)，弹簧(533)与前车架(52)，后车架(55)螺接在一起；导轮架(532)上安装有磁性导轮(531)，并且导轮架可绕螺栓(534)自由转动。
4.如权利要求1所述的干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的装置，其特征在于：所述检测补焊元件(54)包括激光头(541)，万向支架(542)，光纤(543)，涡流探伤测头(544)；所述激光头(541)与涡流探伤测头(544)都安装在万向支架(542)上，光纤(543)一头连接外部激光设备，一头连接激光头(541)。
5.一种干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的方法，其特征在于：针对由若干右隔板(31)、左隔板(32)分别与上台板(1)、下台板(2)焊接形成的干燥机内部流道，利用中控器(7)通过判断各流道对应上台板(1)的温度传感器(6)示数变化确定发生脱焊缺陷的隔板，再针对该隔板，利用双向爬行机器人(5)吸附在隔板两侧作同步运动，对隔板焊缝进行涡流探伤与反馈检测，明确脱焊点具体位置，然后通过爬行机器人携带的光纤将激光引入，对隔板脱焊点两侧同时定点焊接，实现高质量补焊，具体步骤包括：
步骤(1)脱焊隔板检测：台板在正常工作情况下，流道内通入热水，中控器(7)实时比较各相邻温度传感器(6)的示数，当发现某两个相邻传感器之间的示数差异小于正负0.1摄氏度后，则说明处于这两个温度传感器之间的隔板发生脱焊情况；
步骤(2)焊缝脱焊点检测：利用找正位置后处于隔板两侧的两个双向爬行机器人(5)对隔板焊缝同时进行涡流探伤检测，如果两侧同时检测到某处存在焊缝缺陷，便可以确定此处为焊缝脱焊点位置；
步骤(3)隔板脱焊点修复：确定脱焊位置后，双向爬行机器人(5)上通过光纤引入补焊用激光，对检测到的脱焊点同时进行双侧补焊修复。
6.如权利要求5所述的干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的方法，其特征在于：所述步骤(2)中涡流探伤检测采用频率为50Hz-5MHz的双比较线圈式涡流探伤仪。
7.如权利要求5所述的干燥机内部流道隔板脱焊缺陷检测与补焊的方法，其特征在于：所述步骤(3)中补焊用激光采用平均功率300-500W的YAG激光。
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