CN112782284B - 用于狭小空间的超声波检测辅助装置 - Google Patents

用于狭小空间的超声波检测辅助装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于狭小空间的超声波检测辅助装置，包括连接组件，包括直线伸缩段以及可适应于狭小空间弯折走向的弯折段，超声波探头设置于弯折段远离直线伸缩段的一端；探头组件，包括装夹件以及导向驱动件；装夹件上设有自动涂抹件以及与自动涂抹件相连通的存储腔，其中超声波探头探测面与自动涂抹件的涂抹面朝向同一方向设置；控制组件，设置于直线伸缩段远离弯折段的一端，包括操作面板，操作面板通过控制导线与自动涂抹件以及导向驱动件控制连接，控制自动涂抹件以及导向驱动件的动作，上述方案大大扩展了超声检测的适用范围，能够对位于狭小空间中的待测位点进行超声检测。

Description

用于狭小空间的超声波检测辅助装置
技术领域
本发明涉及超声检测技术领域，更具体地说，它涉及一种用于狭小空间的超声波检测辅助装置。
背景技术
缺陷是影响材料整体质量性能、影响机械零部件质量性能的关键因素，对材料以及机械零部件中的缺陷进行检测是保证质量、防止生产事故的重要手段。现有技术中的缺陷检测方法有多种，其中以不损坏构件的无损检测方法尤为突出,而无损检测方法中的超声波检测方法又因其具有较高的探伤灵敏度、周期短、成本低、灵活方便、效率高，对人体无害等优点被广泛应用。
在超声探伤过程中，由于超声波探头晶片表面和被检工件表面之间的空气间隙，会使超声波完全反射，造成探伤结果不准确甚至无法探伤。因此，目前的超声波检测都是采用在预检测构件表面涂抹耦合剂（例如:机油、化学浆糊等)的方式使得探头晶片振动产生的超声波进入到构件内部进行检测。
超声波检测过程中的这一特殊性使得检测人员只能预先在构件表面涂抹耦合剂然后再手持探头对构件表面进行检测。而当构件检测部位处于某一狭小空间或者危险空间中时，如埋设于地下的管道中，检测人员用手很难将耦合剂以及超声波探头放置在待测位点，因此常规的超声波无法实现对上述待测位点的缺陷进行检测,这样就为安全质量带来了严重隐患。
发明内容
针对实际运用中常规的超声波无法实现对上述待测位点的缺陷进行检测,为安全质量带来了严重隐患这一问题，本发明目的在于提出一种用于狭小空间的超声波检测辅助装置，具体方案如下：
一种用于狭小空间的超声波检测辅助装置，包括，
连接组件，用于连接超声波探头与超声波检测仪，包括直线伸缩段以及可适应于狭小空间弯折走向的弯折段，所述超声波探头设置于所述弯折段远离直线伸缩段的一端；
探头组件，包括用于夹持所述超声波探头的装夹件以及用于引导所述超声波探头向设定方向移动的导向驱动件；所述装夹件上设置有用于向待测位点涂抹耦合剂的自动涂抹件以及与所述自动涂抹件相连通的用于存储耦合剂的存储腔，其中所述超声波探头探测面与所述自动涂抹件的涂抹面朝向同一方向设置；
控制组件，设置于所述直线伸缩段远离所述弯折段的一端，包括用于接收输入指令的操作面板，所述操作面板通过控制导线与所述自动涂抹件以及导向驱动件控制连接，控制所述自动涂抹件以及导向驱动件的动作。
通过上述技术方案，可以将超声波探头深入到狭小的探测空间内，并且通过控制组件控制超声波探头在狭小空间内的走向，当其到达检测位点时，通过控制组件能够控制自动涂抹件对待检测位点进行耦合剂涂抹，而后利用导向驱动件将超声波探头的探测面与探测位点相接触，由此实现狭小空间内的超声波检测。
进一步的，所述直线伸缩段由多节刚性伸缩管相互伸缩配合连接而成，所述弯折段包括储能弹簧以及包覆在所述储能弹簧表面的尼龙布层，所述储能弹簧远离超声波探头的一端与所述伸缩管固定连接；
所述控制导线以及超声波探头与超声波检测仪之间的信号传输线缆均穿设于所述直线伸缩段与弯折段内部形成的置线空间内。
通过上述技术方案，直线伸缩段可以沿直线伸长或缩短，将弯折段及超声波探头送到设定的位置，弯折段本身采用储能弹簧作为主体结构，其能够自适应于狭小空间内部复杂的走向，保证探头能够深入到设定的检测位置。
进一步的，所述装夹件包括装夹块，所述装夹块上开设有用于夹持所述超声波探头的夹持槽，所述超声波探头可拆卸设置于所述夹持槽内，所述存储腔开设于所述装夹块内部；
所述自动涂抹件包括与所述存储腔相连通的输料管以及设于输料管上的涂抹嘴，所述输料管上设置有微型液泵，所述微型液泵与所述控制组件控制连接，响应于控制组件输出的控制信号将存储腔中的耦合剂泵送至涂抹嘴处。
通过上述技术方案，可以十分方便的将耦合剂涂抹到检测位点，保证超声检测的检测精度。
进一步的，所述装夹块整体呈长方体状设置；
所述导向驱动件包括设置于装夹块一端的呈三角锥型的导向头，以及设置于装夹块远离所述导向头一端两侧位置的导向轮，所述导向头与所述装夹块同轴设置；
其中，所述装夹块对应于所述导向头位置设置有用于驱动所述导向头转动的第一驱动电机，所述第一驱动电机的转轴与所述导向头同轴固定连接；
所述装夹块上分别设置有用于驱动两个所述导向轮转动的第二驱动电机与第三驱动电机，两所述导向轮的转动轴向与所述导向头的转动轴向相垂直；
所述第一驱动电机、第二驱动电机以及第三驱动电机均与所述控制组件控制连接。
通过上述技术方案，利用三角锥形的导向头结合导向轮可以对超声波探头的前进方向进行导向，三角锥形的导向头能够适应于不同的导向需求，排开前进道路上的阻碍，通过两个导向轮的差速控制，可以实现整个装夹块的转向。
进一步的，所述控制组件包括：
控制手柄，包括所述操作面板以及控制主板，可拆卸设置于所述直线伸缩段远离弯折段的一端，用于接收用户的操作指令并输出相应的控制信号；
电源，用于为控制主板以及导向驱动件、自动涂抹件供电。
通过上述技术方案，可以利用控制手柄操控超声波探头的行进状态，简单便捷。
进一步的，所述涂抹嘴呈扁平状且由软性塑料片制成；
所述超声波探头的探测面边缘设置有倒圆角，所述超声波探头与夹持槽底部之间设置有弹性连接件；
当所述弹性连接件的弹性势能最小时，所述超声波探头的探测面远离所述夹持槽设置。
通过上述技术方案，在探头组件行进过程中，涂抹嘴以及超声波探头能够避开行进路线上的障碍，在涂抹耦合剂以及检测时能够保证涂抹嘴、超声波探头与检测位点的充分接触，保证涂抹以及检测效果。
进一步的，所述导向头表面绕其轴向设置有螺纹导向槽，所述弯折段与所述装夹块远离导向头的一侧面固定连接。
通过上述技术方案，当导向头正向转动时，能够利用导向头带动整个装夹块前进，当导向头反向转动时，能够利用导向头推动整个装夹块后退，增强整个探头组件运动的灵活性。
进一步的，所述存储腔上连通设置有用于向所述存储腔中注入耦合剂的注料软管，所述注料软管穿过装夹块后经置线空间与外部的耦合剂存储罐相连通。
通过上述技术方案，可以实时向存储腔中补充耦合剂，保证检测工作的正常推进。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本申请方案中，超声波探头与超声波检测仪之间设置为软管，并且在超声波探头上设置有导向驱动件，使其能够在狭小空间中行进并对待测位点进行耦合剂涂抹及超声检测，大大扩展了超声检测的作业范围。
附图说明
图1为本发明的整体示意图；
图2为本发明探头组件的结构示意图。
附图标记：1、连接组件；2、探头组件；4、超声波检测仪；5、超声波探头；6、直线伸缩段；7、弯折段；8、装夹块；10、弹性连接件；11、存储腔；13、输料管；14、涂抹嘴；15、导向轮；16、导向头；17、第一驱动电机；20、控制手柄。
具体实施方式
超声波检测装置一般由超声波检测仪4、连接线缆以及超声波探头组成，超声波探头探测被测物体内的裂缝等缺陷，而后由超声波检测仪4进行分析处理并显示。在检测过程中，上述超声波探头通常是由人工手持的，也就意味着上述超声波探头无法对人手够不到的狭小空间内的检测位点进行检测，如埋在地下的管道等。如何能够对上述检测位点进行超声检测，是当前亟待解决的问题。
下面结合实施例及图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
一种用于狭小空间的超声波检测辅助装置，如图1所示，主要包括连接组件1、探头组件2以及控制组件。
如图2所示，连接组件1用于连接超声波探头5与超声波检测仪4，其包括直线伸缩段6以及可适应于狭小空间弯折走向的弯折段7，超声波探头设置于弯折段7远离直线伸缩段6的一端。详述的，所述直线伸缩段6由多节刚性伸缩管相互伸缩配合连接而成，在具体实施例中，上述直线伸缩段6包括多节不锈钢管件，多节不锈钢管件的端部设置有卡定用的凹槽或凸起，以避免多节不锈钢管件相脱离。弯折段7包括储能弹簧以及包覆在储能弹簧表面的尼龙布层，储能弹簧远离超声波探头的一端与伸缩管焊接。在特定实施方式中，上述储能弹簧及尼龙布层可以采用弹性波纹管代替。在直线伸缩段6与弯折段7内部可以形成用于放置线缆的置线空间。
基于上述设置，直线伸缩段6可以沿直线伸长或缩短，将弯折段7及超声波探头送到设定的位置，弯折段7本身采用储能弹簧作为主体结构，其能够自适应于狭小空间内部复杂的走向，保证探头能够深入到设定的检测位置。
如图2所示，探头组件2包括用于夹持超声波探头的装夹件以及用于引导超声波探头向设定方向移动的导向驱动件。装夹件上设置有用于向待测位点涂抹耦合剂的自动涂抹件以及与自动涂抹件相连通的用于存储耦合剂的存储腔11，其中超声波探头探测面与自动涂抹件的涂抹面朝向同一方向设置。
详述的，上述装夹件包括装夹块8，装夹块8整体呈长方体状设置，在特定实施方式中，也可以成椭球状设置。装夹块8上垂直于其轴向开设有用于夹持超声波探头的夹持槽，超声波探头设置于夹持槽内。在本实施例中，上述超声波探头呈圆柱状，对应的夹持槽呈圆柱状，在夹持槽的底部与超声波探头远离探测面的一面之间设置有弹性连接件10，如弹性胶块、弹簧等，当弹性连接件10的弹性势能最小时，即弹性连接件10没有被压缩时，超声波探头的探测面远离夹持槽底部，伸出到夹持槽的外部。
优化的，超声波探头的探测面边缘设置有倒圆角。上述方案使得探头组件2在行进过程中，超声波探头可以贴合待测物表面而不妨碍探头组件2的运动。当遇到阻碍时，超声波探头可以回缩到夹持槽内部。
如图2所示，上述存储腔11开设于装夹块8内部。自动涂抹件包括与存储腔11相连通的输料管13以及设于输料管13上的涂抹嘴14，输料管13上设置有微型液泵，微型液泵与控制组件控制连接，响应于控制组件输出的控制信号将存储腔11中的耦合剂泵送至涂抹嘴14处。上述输料管13采用金属制波纹管，其抗弯折的能力能够保证夹持块与涂抹嘴14之间的作用力的传导。在本实施例中，上述涂抹嘴14呈扁平状且由软性塑料片制成，保证耦合剂能够均匀地涂抹到待测位点的表面。
在本实施例中，上述导向驱动件包括设置于装夹块8一端的呈三角锥型的导向头16，以及设置于装夹块8远离导向头16一端两侧位置的导向轮15，上述导向头16与装夹块8同轴设置且导向头16的尖顶部远离装夹块8设置，如图2所示，优化的，导向头16底面圆的直径大于装夹块8的最大直径（装夹块8呈椭球形）。
装夹块8对应于导向头16的位置设置有用于驱动导向头16转动的第一驱动电机17，第一驱动电机17的转轴轴向与装夹块8的轴向同轴，所述第一驱动电机17的转轴与导向头16同样同轴固定连接。进一步的，导向头16表面绕其轴向设置有螺纹导向槽，弯折段7与装夹块8远离导向头16的一侧面固定连接。
装夹块8上分别设置有用于驱动两个导向轮15转动的第二驱动电机与第三驱动电机，两导向轮15的转动轴向与导向头16的转动轴向相垂直。在本实施例中，上述导向轮15与第二、第三驱动电机的转轴直接同轴连接，利用第二、第三驱动电机直接驱动导向轮15转动，利用第二、第三驱动电机的差速控制可以实现装夹块8行进过程中的变向。
在本实施例中，第一驱动电机17、第二驱动电机以及第三驱动电机均与控制组件控制连接，涂抹嘴14设置于导向头16与超声波探头之间。
本实施例中，控制组件设置于直线伸缩段6远离弯折段7的一端，包括用于接收输入指令的操作面板，操作面板通过控制导线与自动涂抹件以及导向驱动件控制连接，控制自动涂抹件以及导向驱动件的动作。具体实施方式中，控制组件包括控制手柄20，控制手柄20包括所述操作面板以及控制主板，操作面板上设置有操作按键，上述按键与控制主板信号连接。控制手柄20经螺栓可拆卸固定于直线伸缩段6远离弯折段7的一端，用于接收用户的操作指令并输出相应的控制信号。在本实施例中，上述控制主板与第一、第二、第三驱动电机以及微型液泵之间由控制导线进行信号传递，控制导线穿设于所述置线空间中。
为了尽可能减小装夹块8的体积，上述第一驱动电机17、第二驱动电机、第三驱动电机、微型液泵以及控制主板的供能均由设置于操作手柄中的电源实现。本实施例中，上述电源可以采用干电池或蓄电池实现。上述技术方案可以利用控制手柄20操控超声波探头的行进状态，简单便捷。
如图2所示，进一步优化的，上述存储腔11上连通设置有用于向存储腔11中注入耦合剂的注料软管，注料软管穿过装夹块8后经前述置线空间与外部的耦合剂存储罐相连通。上述方案可以实时向存储腔11中补充耦合剂，保证检测工作的正常推进，减小存储腔11所需的体积。
本申请方案的工作原理及有益效果在于：
利用探头组件2上的导向头16以及导向轮15，可以带动整个超声波探头在狭小空间内自由行进，将超声波探头移动至设定检测位点。在检测时，可以利用涂抹嘴14对待检测位点涂抹耦合剂，而后利用超声波探头对待测位点进行检测，保证检测的精度。上述方案大大扩展了超声检测的适用范围，能够对位于狭小空间中的待测位点进行超声检测。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于狭小空间的超声波检测辅助装置，其特征在于，包括，
连接组件(1)，用于连接超声波探头(5)与超声波检测仪(4)，包括直线伸缩段(6)以及可适应于狭小空间弯折走向的弯折段(7)，所述超声波探头设置于所述弯折段(7)远离直线伸缩段(6)的一端；
探头组件(2)，包括用于夹持所述超声波探头的装夹块(8)以及用于引导所述超声波探头向设定方向移动的导向驱动件；所述装夹块(8)上设置有用于向待测位点涂抹耦合剂的自动涂抹件以及与所述自动涂抹件相连通的用于存储耦合剂的存储腔(11)，其中所述超声波探头探测面与所述自动涂抹件的涂抹面朝向同一方向设置；
控制组件，设置于所述直线伸缩段(6)远离所述弯折段(7)的一端，包括用于接收输入指令的操作面板，所述操作面板通过控制导线与所述自动涂抹件以及导向驱动件控制连接，控制所述自动涂抹件以及导向驱动件的动作；
所述装夹块(8)整体呈长方体状设置；所述导向驱动件包括设置于装夹块(8)一端的呈三角锥型的导向头(16)，以及设置于装夹块(8)远离所述导向头(16)一端两侧位置的导向轮(15)，所述导向头(16)与所述装夹块(8)同轴设置；
其中，所述装夹块(8)对应于所述导向头(16)位置设置有用于驱动所述导向头(16)转动的第一驱动电机(17)，所述第一驱动电机(17)的转轴与所述导向头(16)同轴固定连接；所述装夹块(8)上分别设置有用于驱动两个所述导向轮(15)转动的第二驱动电机与第三驱动电机，两所述导向轮(15)的转动轴向与所述导向头(16)的转动轴向相垂直；所述第一驱动电机(17)、第二驱动电机以及第三驱动电机均与所述控制组件控制连接；
涂抹嘴(14)呈扁平状且由软性塑料片制成；所述超声波探头的探测面边缘设置有倒圆角，所述超声波探头与夹持槽底部之间设置有弹性连接件(10)；当所述弹性连接件(10)的弹性势能最小时，所述超声波探头的探测面远离所述夹持槽设置；
所述导向头(16)表面绕其轴向设置有螺纹导向槽，所述弯折段(7)与所述装夹块(8)远离导向头(16)的一侧面固定连接。
2.根据权利要求1所述的用于狭小空间的超声波检测辅助装置，其特征在于，所述直线伸缩段(6)由多节刚性伸缩管相互伸缩配合连接而成，所述弯折段(7)包括储能弹簧以及包覆在所述储能弹簧表面的尼龙布层，所述储能弹簧远离超声波探头的一端与所述伸缩管固定连接；
所述控制导线以及超声波探头与超声波检测仪(4)之间的信号传输线缆均穿设于所述直线伸缩段(6)与弯折段(7)内部形成的置线空间内。
3.根据权利要求2所述的用于狭小空间的超声波检测辅助装置，其特征在于，所述装夹块(8)上开设有用于夹持所述超声波探头的夹持槽，所述超声波探头可拆卸设置于所述夹持槽内，所述存储腔(11)开设于所述装夹块(8)内部；
所述自动涂抹件包括与所述存储腔(11)相连通的输料管(13)以及设于输料管(13)上的涂抹嘴(14)，所述输料管(13)上设置有微型液泵，所述微型液泵与所述控制组件控制连接，响应于控制组件输出的控制信号将存储腔(11)中的耦合剂泵送至涂抹嘴(14)处。
4.根据权利要求1所述的用于狭小空间的超声波检测辅助装置，其特征在于，所述控制组件包括：
控制手柄(20)，包括所述操作面板以及控制主板，可拆卸设置于所述直线伸缩段(6)远离弯折段(7)的一端，用于接收用户的操作指令并输出相应的控制信号；
电源，用于为控制主板以及导向驱动件、自动涂抹件供电。
5.根据权利要求1所述的用于狭小空间的超声波检测辅助装置，其特征在于，所述存储腔(11)上连通设置有用于向所述存储腔(11)中注入耦合剂的注料软管，所述注料软管穿过装夹块(8)后经置线空间与外部的耦合剂存储罐相连通。
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