CN112710736B - 一种超声水浸在线检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种工件超声水浸在线检测系统，包括传送带，扫描工位，支撑板，处理器，数据处理系统；所述扫描工位包括检测架和控制器；所述检测架包括支撑框架、上层检测台、下层摆渡输送带、伸缩套筒、固定轴、检测头组件。所述检测头组件包括超声探头、注水吸水头以及环绕两者的密封圈。本发明利用可升降的检测台进行超声扫描，将工件提升至利于采用超声扫描的位置，同时利用密封圈与工件的配合形成密闭空间，提供了一种可以注水以实现水浸式超声扫描的检测方式，可以用于工件指定部位的质量检测；另一方面，在检测台升起的同时，也给后续工件的输送提供了空间。

Description

一种超声水浸在线检测系统和方法

技术领域

本发明涉及一种工件在线检测扫描系统，具体为一种采用超声水浸方式进行工件在线检测的扫描系统。

背景技术

采用超声探伤方式对工件内部缺陷或工件质量进行检测扫描时，需要超声探头紧贴工件，降低超声衰减，或者在工件与超声探头之间填充耦合剂，才能够顺利完成超声探伤工作。然而在流水线操作中，超声探头并不能紧贴工件设置，否则运行中的工件会损坏超声探头，而且紧贴也不能保证探头与工件之间严丝合缝，不留空隙，因此采用填充耦合剂的方式成为一种合理的方式。现有技术中通常采用水浸的方式进行超声探伤，即将待测工件放置于水槽中，然后采用超声探头对其进行探伤，探伤结束后再将工件取出。但是该方式并不适于用于在线检测中，将工件再行取出也比较复杂。因此，需要提出一种既可以采用耦合剂对工件进行扫描，同时也能够用于流水线的技术方案。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题。本发明提供了一种可以在流水线中保证水耦合超声扫描，又能在一个工件扫描时不影响其他工件运输的在线检测扫描系统。

一种工件超声水浸在线检测系统，包括传送带，扫描工位，支撑板，处理器，数据处理系统；

所述扫描工位包括检测架和控制器；

所述检测架包括支撑框架、上层检测台、下层摆渡输送带、伸缩套筒、固定轴、检测头组件；

其中所述检测架通过四根支撑柱从下往上依次固定连接下层摆渡输送带、上层检测台和设置有孔的上表面面板，所述孔与伸缩套筒的形状相同，所述伸缩套筒穿设并固定于孔中，实现伸缩套筒和支撑框架的固定；固定轴设置于伸缩套筒中，伸缩套筒在伸缩气缸的作用下沿着固定轴上下运动；固定轴上方固定于支撑板上，下方设置有检测头组件；

所述检测头组件包括超声探头、注水吸水头以及环绕两者的密封圈，所述密封圈由所述固定轴外侧面向下延伸形成，其下边缘超出所述超声探头、注水吸水头的下边缘；所述密封圈的截面面积小于工件的截面面积。

在固定板上方设置有控制器，所述控制器连接处理器和数据处理系统；当传送带将工件传送至所述检测台上确定位置时，所述工件的特定位置与检测头组件对准，所述控制器根据处理器的指令控制伸缩气缸运动，伸缩气缸用于对伸缩套筒提供动力，带动检测架向上运动，所述检测台和所述摆渡输送带同时上移，使所述密封圈与工件抵接，当所述密封圈与工件之间的压力达到预设阈值时，停止运动；控制器控制注水吸水头注水；当水位没过超声探头时，停止注水，用超声探头对工件进行扫描检测；扫描完成后，控制注水吸水头将水吸收干净；完成后，控制伸缩气缸将检测架下降；

所述数据处理系统接收扫描数据并处理后得到工件质量情况。

根据本发明所述的超声水浸在线检测系统，所述超声探头连接超声探伤仪；所述超声探头可横向移动，实现在一定区域内的扫描检测。所述注水吸水头连接注水吸水泵。

根据本发明所述的超声水浸在线检测系统，所述检测头组件还包括吹气头，所述吹气头连接吹气泵。。

根据本发明所述的超声水浸在线检测系统，所述密封圈的侧壁上端还设置孔，所述孔采用透气疏水膜密封。

根据本发明所述的超声水浸在线检测系统，所述扫描工位和传送带设置为多个，且所述扫描工位与传送带相间设置。

根据本发明所述的超声水浸在线检测系统，在进行工件扫描时，所述摆渡输送带与所述传送带上表面齐平。

根据本发明所述的超声水浸在线检测系统，所述工件随所述检测台进入检测位时，第二工件进入所述摆渡输送带，然后随下一传送带进入下一扫描工位。

根据本发明所述的超声水浸在线检测系统，所述第二工件在所述摆渡输送带上的时间不大于扫描时间。

根据本发明所述的超声水浸在线检测系统，扫描完成后，所述控制器控制所述检测架下降，最终检测台与所述传送带上表面齐平。

根据本发明所述的超声水浸在线检测系统，在所述扫描工位两侧还设置两个收集输送带，在支撑框架上设置有机械手臂，用于根据检测工件质量情况将工件推至哪一侧。

根据本发明所述的超声水浸在线检测系统，所述传送带长度与所述摆渡输送带长度相同且运行速度相同。

根据本发明所述的超声水浸在线检测系统的一个实施方式，所述扫描工位为2个；控制所述传送带运行速度使得工件在传送带上的运行时间与所述检测台上移时间、所述检测台下移时间以及所述扫描时间相同。

根据本发明所述的超声水浸在线检测系统的另一个实施方式，所述扫描工位为3个；控制所述传送带运行速度使得工件在传送带上的运行时间与所述检测台上移时间、所述检测台下移时间为所述扫描时间的一半。

根据本发明所述的超声水浸在线检测系统的其他实施方式，所述扫描工位为N个；控制所述传送带运行速度使得工件在传送带上的运行时间与所述检测台上移时间、所述检测台下移时间为所述扫描时间的1/(N-1)。

工件在传送带上的运行时间即为相邻两个工件进入扫描系统的间隔时间，以上各阶段时间的控制可以使得前一个工件扫描时，后一个工件通过摆渡输送带进入下一扫描工位。

本发明的有益效果如下：

本发明利用可升降的检测台进行超声扫描，将工件提升至利于采用超声扫描的位置，同时利用密封圈与工件的配合形成密闭空间，提供了一种可以注水以实现水浸式超声扫描的检测方式，可以用于工件指定部位的质量检测；另一方面，在检测台升起的同时，也给后续工件的输送提供了空间。

本发明经过严格的控制扫描时间、传送带运行速度、工件进料的间隔时间，可以使得前一扫描工位进行超声扫描的同时，下层的摆渡输送带可将其他工件输送至后续扫描工位。上层检测台和下层摆渡输送带交替接收工件，而不必等扫描完成后才继续流水线的进行，提高了扫描速度，增加了生产效率。

本发明所述的超声水浸在线检测系统可以用于工件内部探伤，也可以用于工件分类，一举多得。

附图说明

图1示出了本发明超声水浸在线检测系统的一种实施方式的结构示意图；图1(I)为工件运输到检测台时的状态；图1(II)为工件检测扫描状态；

图2示出了本发明超声水浸在线检测系统的一种实施方式的结构左视图；图2(I)为工件运输到检测台时的状态；图1(II)为工件检测扫描状态；

图3示出了本发明超声水浸在线检测系统的一种实施方式的检测头组件的顶视示意图；

图4示出了本发明超声水浸在线检测系统的一种实施方式的检测头组件的立体示意图；

图5示出了本发明超声水浸在线检测系统的另一种实施方式的立体结构示意图；

图6示出了本发明超声水浸在线检测系统的多个检测扫描工位的结构示意图。

附图标记：1、传送带，2、检测架，21、检测台，22、摆渡输送带，23、伸缩套筒，24、固定轴，25、超声探头，251、超声探伤仪；26、支撑框架，27、滑轨，28、注水吸收头，281、注水吸水泵，29、吹气头，291、吹气泵，210、密封圈，211、透气疏水膜，3、工件，4、控制器，5、支撑板，6、处理器，7、数据处理系统，8、收集输送带一，9、收集输送带二。

具体实施方式

现结合附图对本发明的具体实施方式做出详细的描述。本实施例仅用于本发明的具体实现方式进行说明，以利于本领域技术人员更好的理解本发明，并不是本发明保护范围的限制。针对本发明所做出的任何修改或同等替换，都应涵盖在本发明保护范围中。

根据本发明的一种实施方式公开的工件超声水浸在线检测系统，如图1-4所示，包括传送带1，扫描工位，支撑板5，处理器6，数据处理系统7；

所述扫描工位包括检测架2和控制器4；

所述检测架2包括支撑框架26、上层检测台21、下层摆渡输送带22、伸缩套筒23、固定轴24、检测头组件；

所述检测架2通过四根支撑柱从下往上依次固定连接下层摆渡输送带22、上层检测台21和设置有孔的上表面面板，所述孔与伸缩套筒23的外形相同，所述伸缩套筒23穿设并固定于孔中，实现伸缩套筒23和支撑框架26的固定；固定轴24活动设置于伸缩套筒23中，伸缩套筒23在伸缩气缸的作用下沿着固定轴上下运动；固定轴24上方固定于支撑板5上，下方设置检测头组件；

所述检测头组件包括超声探头25、注水吸水头28以及环绕两者的密封圈210，所述密封圈210由所述固定轴24外侧面向下延伸形成，其下边缘超出所述超声探头25、注水吸水头29的下边缘；所述密封圈的截面面积小于工件的截面面积。所述密封圈210可以采用具有弹性的材料制成，例如橡胶、硅胶等。

在固定板上方设置有控制器4，所述控制器4连接处理器6和数据处理系统7；当传送带1将工件3传送至所述检测台21上时，所述控制器4根据处理器6的指令控制伸缩气缸运动，伸缩气缸用于对伸缩套筒23提供动力，带动检测架向上运动，从而所述检测台21和所述摆渡输送带22同时上移，使所述密封圈210与工件抵接，当所述密封圈210与工件3之间的压力达到预设阈值时，停止运动；此时，既缩短了超声探头25与工件3之间的距离，避免由于距离过大造成超声波衰减过大，同时密封圈210与工件之间形成一个密封的空间，便于后续向其中注水，形成水浸环境。密封圈210与工件之间的压力可以通过在密封圈210底部设置压力传感器，以实时监测密封圈与工件之间的压力情况。

控制器控制注水吸水头向密封空间注水；当水位没过超声探头25时，停止注水，用超声探头25对工件进行扫描检测；扫描完成后，控制注水吸水头29将水吸收干净；完成后，控制伸缩气缸将检测架下降；

所述数据处理系统7接收扫描数据并处理后得到工件质量情况。将检测架下降到指定位置时，将工件卸下，并根据工件质量情况，完成后续操作。而检测架则继续接收下一个工件继续扫描检测。

根据本发明所述的超声水浸在线检测系统的一种实施方式，所述超声探头25连接超声探伤仪251；所述超声探头25可沿滑轨27横向移动，实现在一定区域内的扫描检测。所述注水吸水头29连接注水吸水泵291。所述超声探伤仪251、所述注水吸水泵291分别于控制器4连接。

根据本发明所述的超声水浸在线检测系统的另一种实施方式，所述检测头组件还包括吹气头28，所述吹气头28连接吹气泵281，所述吹气头28和吹气泵281用于将工件上残留的水渍吹干，以避免对后续操作产生影响。所述吹气头28可以在一定角度内摆动，对工件的每个区域进行吹扫。

根据本发明的一种优选实施方式，所述密封圈210的侧壁上端还设置孔，所述孔采用透气疏水膜211密封。密封圈210和工件之间形成密封的空间，在向密封空间内注水，由于其中空气的存在，水越多其空间越小，气压越大，水难以充满整个空间或大部分空间，从而面临不能没过超声探头的风险；在吸水的时候，由于密闭的原因，其中气压较小，吸水比较困难。设置透气疏水密封膜211，只透气而不透水，可以在保证不漏水的情况下，注水时可以将水面上侧空气排出，利于后续水的注入；在吸水时，透气疏水密封膜211使得密封空间与外界气性连接，外界气体不断进入该密封空间，保证其中气压的存在，使吸水变得容易。

根据本发明的一种实施方式所述的超声水浸在线检测系统，如图6所示，所述扫描工位和传送带设置为多个，且所述扫描工位与传送带相间设置。

根据本发明一种实施方式所述的超声水浸在线检测系统，在进行工件扫描时，所述摆渡输送带22与所述传送带1上表面齐平。

根据本发明一种实施方式所述的超声水浸在线检测系统，所述前一个工件随所述检测台21进入检测位时，下一个工件进入所述摆渡输送带22，然后由摆渡输送带22传输至下一扫描工位。

根据本发明一种实施方式所述的超声水浸在线检测系统，所述工件在所述摆渡输送带22上的停留时间不大于扫描时间。

根据本发明一种实施方式所述的工件超声水浸在线检测系统，扫描完成后，所述控制器控制所述检测架下移，最终检测台21与所述传送带1上表面齐平。

根据本发明一种实施方式所述的工件超声水浸在线检测系统，如图5所示。在所述扫描工位两侧还设置收集输送带一8和收集输送带二9。收集输送带一8和收集输送带二9用于将不同品质的工件进行分类。在支撑框架26上设置有机械手臂，用于根据检测工件质量情况将工件推至收集输送带一8或收集输送带二9，收集输送带一8或收集输送带二9将工件输送至相应工位进行后续操作。

根据本发明一种实施方式所述的超声水浸在线检测系统，所述传送带1的长度与所述摆渡输送带22的长度相同且运行速度相同。

根据本发明一种实施方式所述的超声水浸在线检测系统的一个实施方式，所述扫描工位为2个；控制所述传送带1运行速度使得工件2在传送带1上的运行时间与所述检测台21上移时间、所述检测台21下移时间以及所述扫描时间相同。

根据本发明一种实施方式所述的超声水浸在线检测系统的另一个实施方式，所述扫描工位为3个；控制所述传送带运行速度使得工件在传送带上的运行时间与所述检测台上移时间、所述检测台下移时间为所述扫描时间的一半。

根据本发明一种实施方式所述的超声水浸在线检测系统的其他实施方式，所述扫描工位为N个；控制所述传送带运行速度使得工件在传送带上的运行时间与所述检测台上移时间、所述检测台下移时间为所述扫描时间的1/(N-1)。

所述超声水浸在线检测系统还包括进样控制器，将工件在传送带上的运行时间设置为相邻两个工件进入扫描系统的间隔时间，以上各阶段时间的控制可以使得前一个工件扫描时，后一个工件通过摆渡输送带进入下一扫描工位。其中检测台21上移时间包含工件传输至检测台21中间的时间，检测台21下移时间包括将工件推送至收集输送带一8或收集输送带二9的时间；所述扫描时间包括注水、吸水以及吹气的时间。

采用本发明超声水浸在线检测系统进行工件内部缺陷的方法，包括如下步骤：

1)将所述扫描工位设置为2个，利用控制器将传送带、摆渡输送带运行时间设置与扫描时间t相同；

2)利用进样控制器进行进样，设置相邻两个工件进入扫描系统的间隔时间为t；

3)当前一个工件进入检测台21时，控制器4控制伸缩套筒23带动检测架2上移，当密封圈210与工件之间的压力达到阈值时停止，密封圈210和工件之间形成密封的空间；

4)控制注水吸水头29向密封的空间内注入水；当水没过超声探头25时停止；

5)控制器控制超声探头25对工件进行超声水浸扫描；同时后一个工件进入摆渡输送带22；

6)在超声扫描完成时，采用吹气头28对，工件上表面进行吹扫，将残留的水渍吹干；完成的同时后一个工件通过摆渡输送带22；

7)控制器4控制伸缩套筒23带动检测架下移，当检测台21上表面与所述传送带1上表面齐平时停止；同时超声探头25将检测结果传送至数据处理系统7，经数据处理分析后得到工件是否包含缺陷；此时后一个工件通过后一个传送带进入第二个检测架的检测台；

8)控制器4根据数据处理结果控制机械手臂将工件推送至收集输送带一8或收集输送带二9；此时后续工件进入检测台；

9)重复步骤3)-8)。

10)通过收集输送带一8或收集输送带二9将质量合格产品与缺陷产品或分类后的产品输送至后续工位，供后续操作。

如此可以使得在完成水浸扫描的同时实现其他工件的输送工作，提高了检测效率。

以上实施例为本发明的一种较佳实施方式，并非是对本发明的任何限制，任何不脱离本发明实质的修改、替代、组合等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种超声水浸在线检测系统，包括传送带，扫描工位，支撑板，处理器，数据处理系统；

所述扫描工位和传送带设置为多个，且所述扫描工位与传送带相间设置；

所述扫描工位包括检测架和控制器；

所述检测架包括支撑框架、上层检测台、下层摆渡输送带、伸缩套筒、固定轴、检测头组件；

其中所述检测架通过四根支撑柱从下往上依次固定连接下层摆渡输送带、上层检测台和设置有孔的上表面面板，所述孔与伸缩套筒的形状相同，所述伸缩套筒穿设并固定于孔中，实现伸缩套筒和支撑框架的固定；固定轴设置于伸缩套筒中，伸缩套筒在伸缩气缸的作用下沿着固定轴上下运动；固定轴上方固定于支撑板上，下方设置检测头组件；

所述检测头组件包括超声探头、注水吸水头以及环绕两者的密封圈，所述密封圈由所述固定轴外侧面向下延伸形成，其下边缘超出所述超声探头、注水吸水头的下边缘；所述密封圈的截面面积小于工件的截面面积；

在固定板上方设置有控制器，所述控制器连接处理器和数据处理系统；当传送带将工件传送至所述检测台上确定位置时，所述工件的特定位置与检测头组件对准，所述控制器根据处理器的指令控制伸缩气缸运动，伸缩气缸用于对伸缩套筒提供动力，带动检测架向上运动，所述检测台和所述摆渡输送带随着检测架同时上移，使所述密封圈与工件抵接，当所述密封圈与工件之间的压力达到预设阈值时，停止运动；控制器控制注水吸水头注水；当水位没过超声探头时，停止注水，用超声探头对工件进行扫描检测；扫描完成后，控制注水吸水头将水吸收干净；完成后，控制伸缩气缸将检测架下降；

所述数据处理系统接收扫描数据并处理后得到工件质量情况；

在进行一个工件扫描时，所述摆渡输送带与所述传送带上表面齐平，然后由摆渡输送带将另一工件传输进入下一扫描工位，工件在所述摆渡输送带上的停留时间不大于扫描时间；

扫描完成后，所述控制器控制所述检测架下降，在所述检测台与所述传送带上表面齐平时停止；

在所述扫描工位两侧还设置两个收集输送带，在支撑框架上设置有机械手臂，用于根据检测工件质量情况将工件推至哪一侧。

2.根据权利要求1所述的超声水浸在线检测系统，所述超声探头连接超声探伤仪；所述注水吸水头连接注水吸水泵；所述超声探伤仪与所述吸水泵均与所述控制器连接。

3.根据权利要求1所述的超声水浸在线检测系统，所述检测头组件还包括吹气头，所述吹气头连接吹气泵；所述吹气泵与所述控制器连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的超声水浸在线检测系统，所述密封圈的侧壁上端还设置孔，所述孔采用透气疏水膜密封。

5.根据权利要求1所述的超声水浸在线检测系统，所述传送带长度与所述摆渡输送带长度相同且运行速度相同。

6.根据权利要求5所述的超声水浸在线检测系统，所述扫描工位为2个；控制所述传送带运行速度使得工件在传送带上的运行时间与所述检测台上移时间、所述检测台下移时间以及所述扫描时间相同。

7.根据权利要求5所述的超声水浸在线检测系统，所述扫描工位为3个；控制所述传送带运行速度使得工件在传送带上的运行时间与所述检测台上移时间、所述检测台下移时间均为所述扫描时间的一半。

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