CN112903585B - 弯管焊缝缺陷的自动检测装置及其自动检测方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种弯管焊缝缺陷的自动检测装置及其自动检测方法，自动检测装置包括：探头组件、工业机器人、水平移动单元、测距仪和控制单元。自动检测装置包括至少一组探头组件，每组探头组件包括分布在焊缝两侧的两个探头组件，每个探头组件包括探头、第一支撑单元、第一驱动组件和第二驱动组件。自动检测方法包括步骤：运入自动检测装置检测范围；获得位置信息并运动至初始检测位置；获得形状信息后运动至弯管的焊缝位置；驱动两个探头贴紧弯管的焊缝两侧；预设检测路线；驱动探头组件完成检测。本公开的弯管焊缝缺陷的自动检测装置及其自动检测方法，省去人力并减少人为因素的检测误差，可以实现高效率、高重复性、高覆盖率的检测效果。

Description

弯管焊缝缺陷的自动检测装置及其自动检测方法

技术领域

本公开涉及弯管检测技术领域，具体来讲，涉及一种能够实现对弯管焊缝缺陷自动检测的装置及其方法。

背景技术

随着能源与油气资源的进一步开发使用，管道运输在石油、化工和天然气等领域应用广泛。尤其在我国西气东送工程中，管道运输起着重要的作用。据不完全统计，截止2016年，本国采用油气管道运输线路的距离就已经达到17多万公里。

管道在焊接时，焊接件受生产设备和生产工艺的影响可能会出现外观缺陷和内部缺陷，例如焊瘤、咬边、焊接变形和凹陷等外观缺陷能够直接通过肉眼识别，但是像未熔合、未焊透、裂纹、条形缺陷，圆形缺陷，夹钨/夹铜等内部缺陷需要通过无损检测技术辨别。而这些内部缺陷会极大地影响管道的使用性能，焊接的失效轻则在日常的应用过程中易发生腐蚀，疲劳破坏，重则导致管道泄漏，造成安全事故事件的发生。因此，需要寻找一种检测快速、操作简单、经济高效的检测技术定期、实时地对管道安全进行检测，为人类的生产生活保驾护航。

常规方法是采用表面波探头和大角度纵波探头对弯管焊缝的缺陷进行检测，效率低下、人力耗费巨大且检测结果不理想。

发明内容

本公开的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本公开提供了一种弯管焊缝缺陷的自动检测装置，能够代替人工检测，降低人力成本，排除了人工因素对测量、分析结果的影响，极大地提升了检测的可重复性。

为了实现上述目的，本公开一方面提供了一种弯管焊缝缺陷的自动检测装置，自动检测装置包括：探头组件，用于检测弯管焊缝的缺陷；面结构光扫描仪，用于扫描弯管的形状；工业机器人，连接到探头组件，用于驱动探头组件相对于弯管沿着竖直方向上下移动以及驱动探头组件旋转；水平移动单元，连接到工业机器人，用于驱动工业机器人在水平方向上前后左右移动；测距仪，连接到水平移动单元，用于检测与弯管的距离以及工业机器人的距离；以及控制单元，被配置为接收测距仪的检测数据以及面结构光扫描仪的扫描数据，来控制水平移动单元和工业机器人，以调整探头组件相对于弯管的位置。

在本公开的一个示例性实施例中，自动检测装置可包括至少一组探头组件，每组探头组件包括分布在焊缝两侧的两个探头组件，每个探头组件可包括：探头，与弯管表面贴合，以检测弯管焊缝的缺陷；第一支撑单元，支撑探头；第一驱动组件，用于驱动第一支撑单元沿靠近或远离弯管管体的第一方向运动，以使得探头靠近或远离弯管焊缝；以及第二驱动组件，用于驱动第一驱动组件沿垂直于第一方向的第二方向运动，以使得探头靠近或远离两个探头组件中的另一探头。

在本公开的一个示例性实施例中，第一驱动组件和第二驱动组件可为滑台气缸。

在本公开的一个示例性实施例中，第一支撑单元可包括：竖直支撑板，沿第一方向布置并且竖直支撑板的一侧通过滑轨组件安装在第一驱动组件上；和支架，探头通过支架连接到竖直支撑板的另一侧；其中，滑轨组件包括：导轨，形成在竖直支撑板和第一驱动组件中的一者上并沿第一方向延伸；和轨道槽，形成在竖直支撑板和第一驱动组件中的另一者上并且能够相对于导轨移动。

在本公开的一个示例性实施例中，支架与探头通过第一旋转轴可转动地连接，并且支架通过第二旋转轴可转动地连接到竖直支撑板的另一侧上，第一旋转轴在第三方向延伸，第三方向垂直于第一方向和第二方向，第二旋转轴在第二方向延伸。

在本公开的一个示例性实施例中，每个探头组件还可包括调整组件，调整组件用于调整每组探头组件中的两个探头之间的距离，调整组件包括：丝杠，沿着每组探头组件中的两个探头彼此靠近或远离的方向布置且能够在外力的作用下转动；丝杠螺母，套设在丝杠上，并且与第二驱动组件连接，丝杠螺母能够在丝杠转动时相对于丝杠转动，以调节两个探头之间的距离；以及计数器，设置在丝杠上，用于记录每组探头组件中的两个探头彼此靠近或远离的距离。

在本公开的一个示例性实施例中，自动检测装置可包括两组、三组或四组探头组件，两组、三组或四组探头组件沿周向布置在连接架上，工业机器人连接到连接架。

在本公开的一个示例性实施例中，水平移动单元可包括：支撑架；第一横梁和第二横梁，安装在支撑架上，第一横梁和第二横梁彼此平行并且在水平方向上沿前后方向延伸；以及纵梁，在水平方向上沿左右方向延伸，纵梁设置在第一横梁和第二横梁上，并能够相对于第一横梁和第二横梁在水平方向上沿前后方向移动；其中，工业机器人设置在纵梁的下方并能够相对于纵梁在水平方向上沿左右方向移动。

在本公开的一个示例性实施例中，自动检测装置还可包括：传感器组件和/或喷标组件，包括安装座和传感器，安装座连接到工业机器人，传感器连接到安装座并且能够监控探头组件与弯管焊缝的贴合状态；和喷标组件，连接到工业机器人，用于标记探头组件检测到的弯管焊缝的缺陷，喷标组件可包括：喷标箱，呈箱体结构，连接到工业机器人且内含喷标物；喷标口，形成在喷标箱的一侧；以及动力件，形成在喷标箱的另一侧且部分嵌入喷标箱，沿第一方向延伸。

本公开另一方面提供了一种弯管焊缝缺陷的自动检测方法，自动检测方法使用任一如上的弯管焊缝缺陷的自动检测装置，包括以下步骤：将弯管运入自动检测装置的检测范围内；利用水平移动单元驱动工业机器人在水平方向上前后左右移动，当测距仪检测到弯管的位置信息后，工业机器人运动至初始检测位置；通过面结构光扫描仪获取弯管的形状信息，根据面结构光扫描仪扫描到的弯管的形状信息，来确定探头组件检测时需要的调整角度，根据需要的调整角度，控制工业机器人驱动探头组件沿着竖直方向上下移动和/或旋转到弯管的焊缝位置处；通过第一驱动组件驱动探头靠近或远离弯管焊缝，通过第二驱动组件驱动探头靠近或远离两个探头组件中的另一探头，使得两个探头分别与弯管的焊缝的两侧贴紧；依照位置信息和形状信息预设检测路线；通过水平移动单元和工业机器人的驱动，探头组件完成对检测路线的检测。

与现有技术相比，本公开的有益效果可包括：

面结构光扫描仪配合测距仪能够精确定位弯管的位置及检测结构，预设检测路线，并能根据测量结果实时调整检测参数，达到最优检测效果；

在焊缝两侧各设置一个探头组件，可以针对焊缝的结构检测得更加全面，而设置多组探头组件，可以实现对焊缝两侧的多次全方位检测，提高检测的准确度；

探头组件的第一驱动组件、第二驱动组件、第一支撑单元以及调整组等的设置，充分保证每个探头与弯管焊缝的耦合性，保障检测数据的有效性，实现对弯管的焊缝的自动无损检测；

能够代替人工检测，降低人力成本，排除了人工因素对测量、分析结果的影响，极大地提升了检测的可重复性。

附图说明

图1示出了本公开的一个示例性实施例的弯管焊缝缺陷的自动检测装置；

图2示出了本公开的一个示例性实施例的弯管焊缝缺陷的自动检测装置的一个探头组件的结构示意图；

图3示出了本公开的一个示例性实施例的弯管焊缝缺陷的自动检测装置的连接架和多组探头组件的结构图；

图4示出了本公开的一个示例性实施例的弯管焊缝缺陷的自动检测装置的调整组件的结构示意图。

图5示出了本公开的一个示例性实施例的弯管焊缝缺陷的自动检测装置的喷标组件的结构示意图。

附图标记说明如下：

1-探头组件，2-面结构光扫描仪，3-工业机器人，4-水平移动单元，5-测距仪，7-弯管，8-移动式车载平台，41-支撑架，42-第一横梁，43-第二横梁，44-纵梁，11-探头，12-第一支撑单元，13-第一驱动组件，14-第二驱动组件，121-竖直支撑板，122-支架，121a-导轨，1221-第一旋转轴，1222-第二旋转轴，15-调整组件，151-丝杠，152-丝杠螺母，153-计数器，9-连接架，6-喷标组件，61-喷标箱，62-喷标口和63-动力件。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本公开的弯管焊缝缺陷自动检测装置及自动检测方法。本文中，“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性或具有严格的顺序性。

图1示出了本公开的弯管焊缝缺陷的自动检测装置；图2示出了本公开的自动检测装置的一个探头组件的结构示意图；图3示出了本公开的自动检测装置的连接架和多组探头组件的结构图；图4示出了本公开的弯管焊缝缺陷的自动检测装置的调整组件的结构示意图；图5示出了本公开自动检测装置的喷标组件的结构示意图。

在本公开一方面的示例性实施例中，为了检测待测工件(例如，弯管)的焊缝缺陷，如图1中所示，所提供的自动检测装置包括探头组件1、面结构光扫描仪2、工业机器人3、水平移动单元4、测距仪5和控制单元(未示出)。

其中，探头组件1用于检测弯管7焊缝缺陷。面结构光扫描仪2用于扫描弯管7的形状。工业机器人3连接到探头组件1，用于驱动探头组件1相对于弯管7沿着竖直方向上下移动(即图1中坐标轴的Z轴方向)以及驱动探头组件1旋转。水平移动单元4连接到工业机器人3，用于驱动工业机器人3在水平方向上前后左右移动(左右移动方向对应于图1中坐标轴的X轴方向，前后移动方向对应于图1中Y轴方向)。测距仪5连接到水平移动单元4，用于检测与弯管7的距离以及工业机器人3的距离，例如，测距仪5可以为激光测距仪。此外，可以在水平移动单元4上安装固定工装夹具，测距仪5安装在固定工装夹具上，以方便测距仪5所处的位置更好的扫描检测到弯管7的位置。如图1中所示，固定工装夹具连接在纵梁44(稍后将详细描述)下侧并沿竖直方向向下延伸，测距仪5安装在固定工装夹具的下部。控制单元被配置为接收测距仪5的检测数据以及面结构光扫描仪2的扫描数据，来控制水平移动单元4和工业机器人3，以调整探头组件1相对于弯管7管体的位置。弯管7可以放置在移动式车载平台8上移入自动检测系统内。移动式车载平台8可以是一种自动、半自动或者人力作用的搬运工具，负责弯管7的搬运工作，将弯管7送入检测位置，以及将检测完成后的弯管7移出检测系统。

以上提供的弯管焊缝缺陷的自动检测装置能够代替人工检测，降低人力成本，排除了人工因素对测量、分析结果的影响，极大地提升了检测的可重复性。

需要说明的是，控制单元可以为本领域常用的智能系统，编程程序并调试后，即可实现本公开控制单元的功能，本公开不做过多赘述。另外，工业机器人3可以为一种智能机器人，例如为ABB(中国)有限公司所出售的ABB智能机器人，在程序调试完成后，其具有实现本公开所需要的接收数据、控制水平移动单元4驱动、执行驱动和旋转操作等的功能，也就是说，工业机器人3也可以包含有本公开控制单元的功能。工业机器人3和面结构光扫描仪2可以为本领域常规的使用机器，本公开不做过多赘述。

如图2所示，自动检测装置可包括至少一组探头组件1，每组探头组件1包括分布在焊缝两侧的两个探头组件1，如图2中所示，每个探头组件1可包括探头11、第一支撑单元12、第一驱动组件13和第二驱动组件14。探头11与弯管表面贴合，以检测弯管焊缝的缺陷；第一支撑单元12支撑探头11；第一驱动组件13用于驱动第一支撑单元12沿靠近或远离弯管管体的第一方向运动(即图2中的箭头a方向)，以使得探头11靠近或远离弯管焊缝；第二驱动组件14用于驱动第一驱动组件13沿垂直于第一方向的第二方向运动(即图2中的箭头b方向)，以使得探头11靠近或远离两个探头组件1中的另一探头。

在焊缝两侧各设置一个探头组件1，可以针对焊缝的结构检测得更加全面。另外需要说明的是，本公开的自动检测装置可以使用超声检测技术，焊缝的缺陷包括有横向缺陷(即向弯管轴向方向扩展的缺陷)和纵向缺陷(即向弯管径向方向扩展的缺陷)，当使用超声检测技术时，可以使用含不同检测晶片的超声探头，即针对横向缺陷的探头(以下称横向探头)和针对纵向缺陷的探头(以下称纵向探头)。当设置有多组探头组件1时，每组探头组件1可以使用两个相同的横向或纵向探头，各组探头组件1分别对横向缺陷和纵向缺陷进行双向检测，实现对焊缝两侧的多次全方位检测，从而提高检测的准确度。但从成本上考虑，探头组件1也不宜过多。

第一驱动组件13和第二驱动组件14可为滑台气缸。

如图2所示，第一支撑单元12可包括竖直支撑板121和支架122。竖直支撑板121沿第一方向(即图2中的箭头a方向)布置并且竖直支撑板121的一侧通过滑轨组件安装在第一驱动组件13上。探头11通过支架122连接到竖直支撑板121的另一侧。通过滑轨组件，可使得竖直支撑板121可相对于第一驱动组件13自由滑动，带动探头11自适应滑动，保证探头11与弯管7表面完全贴紧。其中，滑轨组件包括导轨121a和轨道槽(未示出)，导轨121a形成在第一驱动组件13上并沿第一方向(即图2中的箭头a方向)延伸；轨道槽形成在竖直支撑板121上并且能够相对于导轨121a移动。

导轨121a可以形成在竖直支撑板121上，也可以形成在第一驱动组件13上。在图2中，导轨121a形成在第一驱动组件13上，轨道槽形成在竖直支撑板121上；但本公开不限于，可替代地，当导轨121a形成在竖直支撑板121上时，轨道槽形成在第一驱动组件13上。

第一驱动组件13、第二驱动组件14以及第一支撑单元12的设置，充分保证每组探头组件1的每个探头11与弯管焊缝的紧密贴合，使检测高效的进行，并保障检测数据的有效性和准确度。

如图2和图3中所示，支架122与探头11可通过第一旋转轴1221可转动地连接，并且支架122可通过第二旋转轴1222可转动地连接到竖直支撑板121的另一侧上，第一旋转轴1221在第三方向(即图2中的箭头c方向)延伸，第三方向垂直于第一方向和第二方向，第二旋转轴1222在第二方向(即图2中的箭头b方向)延伸。

第一方向、第二方向和第三方向可以形成一个空间坐标轴，且第一方向、第二方向和第三方向会随检测时探头组件1位置的改变而变化。例如，第一方向可以是待测工件(例如，图1中的弯管7)待检测位置处的径向方向，第二方向可以是待测工件待检测位置处的轴向方向，第三方向则可以是位于待测工件待检测位置的横截面且与第一方向(即径向方向)和第二方向(即轴向方向)垂直的方向。又如，当探头组件1的探头11位于弯管的正上方时，如图1所示，第一方向为图1中坐标轴的Z轴方向，第二方向可以为图1中坐标轴的X轴和Y轴方向的一者，第三方向可以为图1中坐标轴的X轴和Y轴方向的另一者。

如图2、图3和图4所示，每个探头组件1还可包括调整组件15，调整组件15用于调整每组探头组件1中的两个探头之间的距离，调整组件可包括丝杠151、丝杠螺母152和计数器153。丝杠151沿着每组探头组件1中的两个探头11彼此靠近或远离的方向布置且能够在外力的作用下转动；丝杠螺母152套设在丝杠上，并且与第二驱动组件(如图2中的第二驱动组件14)连接，丝杠螺母152能够在丝杠151转动时相对于丝杠151转动，以调节两个探头11之间的距离；计数器153设置在丝杠上，用于记录每组探头组件1中的两个探头彼此靠近或远离的距离。计数器153为本领域常用设备，购买并进行程序设定后，能实现本公开的功能，本公开不做过多赘述。

调整组件15的设置，保证了每组探头组件1中两个探头11之间的距离相等，保证探头11与焊缝的距离一致，使得检测时两个探头11均能贴合紧密。

自动检测装置可包括两组、三组或四组探头组件，两组、三组或四组探头组件可沿周向布置在连接架上，工业机器人连接到连接架。如图3中所示，自动检测装置可包括四组探头组件1，四组探头组件1沿周向布置在圆形的连接架9上，连接架9与工业机器人(如图1中的工业机器人3)连接。每个探头组件1还可包括有调整组件15。此外，多组探头组件1也可以按其他排列方式布置在其他形状的连接架上，如多组探头组件1排成两排布置在方形连接架上。

设置有四组探头组件1时，可以使用超声检测技术，分为两组相同的纵向探头与两组相同的横向探头，分别进行焊缝缺陷的双向检测，实现对焊缝两侧的多次全方位检测，并提高检测的准确度。检测时，一组探头组件1检测完弯管的焊缝后，水平移动单元(如图1中的水平移动单元4)和工业机器人(如图1中的工业机器人3)运动连接架切换到另一组探头组件1，再重复对该焊缝进行检测，每组探头组件1均对该焊缝进行检测。

如图1中所示，水平移动单元4可包括支撑架41、第一横梁42、第二横梁43和纵梁44。第一横梁42和第二横梁43安装在支撑架41上，第一横梁42和第二横梁43彼此平行并且在水平方向上沿前后方向延伸(即图1中坐标轴的Y轴方向)。纵梁44在水平方向上沿左右方向延伸(即图1中坐标轴的X轴方向)，纵梁44设置在第一横梁42和第二横梁43上，并能够相对于第一横梁41和第二横梁43在水平方向沿前后方向移动(即图1中坐标轴的Y轴方向)；其中，工业机器人3设置在纵梁44的下方并能够相对于纵梁44沿水平方向上左右移动(即图1中坐标轴的X轴方向)。

纵梁44相对于第一横梁42和第二横梁43在水平方向上沿前后方向移动可以通过设置滑轮组、齿轮齿条组、轨道等方式后设备驱动(例如，伺服电机驱动)实现。工业机器人3在纵梁44的下方相对于纵梁44沿水平方向上左右移动，具体可通过在纵梁44上设置转接盘，工业机器人3连接(例如，螺栓连接)在转接盘上，转接盘通过设置的滑轮组、齿轮齿条组、轨道等方式后设备驱动(例如，伺服电机驱动)实现工业机器人3的左右移动。

如图5所示，自动检测装置还可包括传感器组件(未示出)和/或喷标组件6。传感器组件可包括安装座和传感器，安装座连接到工业机器人(例如，图1中的工业机器人3)，传感器连接到安装座并且能够监控探头组件(例如，图3中的探头组件1)与弯管焊缝的贴合状态。喷标组件6连接到工业机器人(例如，图1中的工业机器人3)，用于标记探头组件检测到的弯管焊缝的缺陷，包括喷标箱61、喷标口62和动力件63，喷标箱61呈箱体结构，连接到工业机器人(例如，图1中的工业机器人3)且内含喷标物；喷标口62形成在喷标箱61的一侧；动力件63形成在喷标箱61的另一侧且部分嵌入喷标箱61，沿第一方向延伸(即图4中的箭头a方向)。

自动检测装置加入传感器组件，能够实时监控探头组件(例如，图3中的探头组件1)与焊缝的贴合状态，保证检测的高效进行，达到最佳的检测效果；自动检测装置加入喷标组件6，使探头组件检测到缺陷时，标记缺陷的位置，更直观显示缺陷以及帮助探测到缺陷后工作的进行。

本公开的另一方面示例性实施例中，弯管焊缝缺陷的自动检测方法可以使用如上任一示例性实施例的自动检测装置，可包括以下步骤：

1)运入自动检测装置

如图1中所示，具体来讲，是将待测的弯管7运入自动检测装置的检测范围内。

待测的弯管7(例如直径610mm，弯度R＝5D的热煨弯管)可以通过移动式车载平台8运入自动检测装置中，例如，运送至水平移动单元4的驱动范围内。移动式车载平台8可以是一种自动、半自动或者人力作用的搬运工具，负责待测的弯管7的搬运工作，将待测的弯管7送入检测位置，以及将检测完成后的待测的弯管7移出检测系统。

2)获得位置信息并运行至初始检测位置

如图1中所示，具体来讲，是控制单元控制测距仪5检测并收集与待测的弯管7的距离以及工业机器人3的距离信息，形成位置信息后，控制单元控制水平移动单元4驱动工业机器人3在水平方向上前后左右移动(左右移动方向对应于图1中坐标轴的X轴方向，前后移动方向对应于图1中Y轴方向)，并运动至待测的弯管7的初始检测位置。这里的初始检测位置并不固定，可以人为改变，应该以实际情况来确定。

3)获得结构信息后旋转至待检测角度

如图1中所示，具体来讲，是控制单元控制面结构光扫描仪2扫描并收集待测的弯管7的形状信息，根据面结构光扫描仪2扫描到的弯管7的形状信息，控制单元确定探头组件1检测时需要的调整角度，根据需要的调整角度，控制单元控制工业机器人3驱动探头组件1沿着竖直方向上下移动(即图1中坐标轴的Z轴方向)和/或旋转到弯管的焊缝位置处，以使探头正对弯管的焊缝位置。

4)探头贴紧焊缝

如图1和图2中所示，具体来讲，是控制单元控制第一驱动组件13驱动探头11靠近或远离弯管焊缝，并控制第二驱动组件14驱动探头11靠近或远离两个探头组件1中的另一探头，使得两个探头组件中的两个探头分别与弯管7的焊缝的两侧贴紧。

5)探头组件完成检测

如图1和图2中所示，具体来讲，是控制单元控制水平移动单元4和工业机器人3的驱动，使两个探头11与待测的弯管7的焊缝两侧贴紧并运动，完成对焊缝的检测。

上述的检测方法只说明了自动检测装置包含一组探头组件1的情形，当自动检测装置含多组探头组件1，上述步骤完成后，水平移动单元4和工业机器人3运动使另一组探头组件1的探头11正对弯管7的焊缝位置，然后每个探头组件1的第一驱动组件13与第二驱动组件14再驱动使两个探头11与弯管7的焊缝的两侧贴紧，随后此组探头组件1对弯管7的焊缝再次检测。也可重复使每组探头组件1均对弯管7的焊缝进行检测。

控制单元还可根据步骤2)和3)中收集到的位置信息和形状信息预设检测路线，但步骤2)、3)和预设检测路线并不存在严格的先后关系，例如，获得弯管7的焊缝的位置信息和形状信息后，控制单元就可以预设检测路线了，而不一定会等到水平移动单元4和工业机器人3运动结束，又如，步骤2)和步骤3)可以同时进行。

显然的，如图3和图4所示，当探头组件1包括有调整组件15时，可以在步骤4)完成前，调整每组探头组件1中两个探头11之间的距离；当自动检测装置包括有传感器组件时，可以在进行步骤4)同时，传感器组件监控探头组件与弯管焊缝的贴合情况。如图1和图5所示，而当自动检测装置包括有喷标组件6时，可以在步骤5)中探头组件1检测到待测的弯管7的焊缝有缺陷时，喷标组件6标记检测到的缺陷，当然，也可以在探头组件1完成检测后，喷标组件6再对所有的缺陷进行标记。

另外需要说明的是，可重复进行多次自动检测方法的步骤完成待测的弯管7所有焊缝的检测。在一条焊缝检测完成时，水平移动单元4驱动工业机器人3回到初始位置，然后根据面结构光扫描仪2和测距仪5的数据，工业机器人3驱动探头组件1旋转切换到另一待检测部位，再重复自动检测方法，直到所有焊缝检测完成。也可以对待测弯管的焊缝进行多次检测。

综上，本公开的弯管焊缝缺陷的自动检测装置及其自动检测方法的有益效果包括：

1)面结构光扫描仪配合测距仪能够精确定位弯管的位置及检测面形状，预设检测路线，并能根据测量结果实时调整检测参数，达到最优检测效果；

2)传感器组件和喷标组件的设置使得自动检测装置功能更为完善；

3)探头组件的第一驱动组件、第二驱动组件、第一支撑单元以及调整组等的设置，充分保证每组探头组件的每个探头与弯管焊缝的紧密贴合，使检测高效的进行，并保障检测数据的有效性和准确度；

4)在焊缝两侧各设置一个探头组件，可以针对焊缝的结构检测得更加全面，设置多组探头组件，可以实现对焊缝两侧的多次全方位检测，从而提高检测的准确度；

5)检测装置及检测方法能够代替人工检测，降低人力成本，排除了人工因素对测量、分析结果的影响，消除误差，极大地提升了检测的可重复性。

本公开的弯管焊缝缺陷的自动检测装置能够代替人工检测，降低人力成本，从检测效果上，面结构光扫描仪组成的测量系统能够对零部件进行自动化三维测量与分析。与传统测量方式相比，排除了人工因素对测量、分析结果的影响，极大地提升了检测的可重复性。

尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本公开，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (10)

1.一种弯管焊缝缺陷的自动检测装置，其特征在于，所述自动检测装置包括：

探头组件，用于检测所述弯管焊缝的缺陷，探头组件包括：

探头，与所述弯管表面贴合，以检测所述弯管焊缝的缺陷；

第一支撑单元，支撑所述探头；

第一驱动组件，用于驱动所述第一支撑单元沿靠近或远离所述弯管管体的第一方向运动，以使得所述探头靠近或远离所述弯管焊缝；以及

第二驱动组件，用于驱动所述第一驱动组件沿垂直于所述第一方向的第二方向运动，以使得所述探头靠近或远离两个探头组件中的另一探头；

探头组件还包括调整组件，所述调整组件用于调整所述两个探头之间的距离，所述调整组件包括：

丝杠，沿着所述探头组件中的两个探头彼此靠近或远离的方向布置且能够在外力的作用下转动；

丝杠螺母，套设在所述丝杠上，并且与所述第二驱动组件连接，所述丝杠螺母能够在所述丝杠转动时相对于所述丝杠转动，以调节所述两个探头之间的距离；以及

计数器，设置在所述丝杠上，用于记录所述探头组件中的两个探头彼此靠近或远离的距离；

面结构光扫描仪，用于扫描所述弯管的形状；

工业机器人，连接到所述探头组件，用于驱动所述探头组件相对于所述弯管沿着竖直方向上下移动以及驱动所述探头组件旋转；

水平移动单元，连接到所述工业机器人，用于驱动所述工业机器人在水平方向上前后左右移动；

测距仪，连接到所述水平移动单元，用于检测与所述弯管的距离以及所述工业机器人的距离；以及

控制单元，被配置为接收所述测距仪的检测数据以及所述面结构光扫描仪的扫描数据，来控制所述水平移动单元和所述工业机器人，以调整所述探头组件相对于所述弯管的位置。

2.根据权利要求1所述的弯管焊缝缺陷的自动检测装置，其特征在于，所述自动检测装置包括至少一组探头组件，每组探头组件包括分布在所述焊缝两侧的两个探头组件。

3.根据权利要求2所述的弯管焊缝缺陷的自动检测装置，其特征在于，所述第一驱动组件和所述第二驱动组件为滑台气缸。

4.根据权利要求2所述的弯管焊缝缺陷的自动检测装置，其特征在于，所述第一支撑单元包括：

竖直支撑板，沿所述第一方向布置并且所述竖直支撑板的一侧通过滑轨组件安装在所述第一驱动组件上；和

支架，所述探头通过所述支架连接到所述竖直支撑板的另一侧；

其中，所述滑轨组件包括：

导轨，形成在所述竖直支撑板和所述第一驱动组件中的一者上并沿所述第一方向延伸；和

轨道槽，形成在所述竖直支撑板和所述第一驱动组件中的另一者上并且能够相对于所述导轨移动。

5.根据权利要求4所述的弯管焊缝缺陷的自动检测装置，其特征在于，所述支架与所述探头通过第一旋转轴可转动地连接，并且所述支架通过第二旋转轴可转动地连接到所述竖直支撑板的另一侧上，所述第一旋转轴在第三方向延伸，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向，所述第二旋转轴在所述第二方向延伸。

6.根据权利要求2所述的弯管焊缝缺陷的自动检测装置，其特征在于，所述两个探头包括针对横向缺陷的探头和针对纵向缺陷的探头。

7.根据权利要求2所述的弯管焊缝缺陷的自动检测装置，其特征在于，所述自动检测装置包括两组、三组或四组探头组件，所述两组、三组或四组探头组件沿周向布置在连接架上，所述工业机器人连接到所述连接架。

8.根据权利要求2所述的弯管焊缝缺陷的自动检测装置，其特征在于，所述水平移动单元包括：

支撑架；

第一横梁和第二横梁，安装在所述支撑架上，所述第一横梁和所述第二横梁彼此平行并且在所述水平方向上沿前后方向延伸；以及

纵梁，在所述水平方向上沿左右方向延伸，所述纵梁设置在所述第一横梁和第二横梁上，并能够相对于所述第一横梁和第二横梁在所述水平方向上沿前后方向移动；其中，

所述工业机器人设置在所述纵梁的下方并能够相对于所述纵梁在所述水平方向上沿左右方向移动。

9.根据权利要求2所述的弯管焊缝缺陷的自动检测装置，其特征在于，所述自动检测装置还包括：

传感器组件，包括安装座和传感器，所述安装座连接到所述工业机器人，所述传感器连接到所述安装座并且能够监控所述探头组件与所述弯管焊缝的贴合状态；和/或

喷标组件，连接到所述工业机器人，用于标记所述探头组件检测到的弯管焊缝的所述缺陷，所述喷标组件包括：

喷标箱，呈箱体结构，连接到所述工业机器人且内含喷标物；

喷标口，形成在所述喷标箱的一侧；以及

动力件，形成在所述喷标箱的另一侧且部分嵌入所述喷标箱，沿所述第一方向延伸。

10.一种弯管焊缝缺陷的自动检测方法，其特征在于，所述自动检测方法使用如权利要求2至9中任一所述的弯管焊缝缺陷的自动检测装置，包括以下步骤：

将所述弯管运入自动检测装置的检测范围内；

利用所述水平移动单元驱动所述工业机器人在所述水平方向上前后左右移动，当所述测距仪检测到所述弯管的位置信息后，所述工业机器人运动至初始检测位置；

通过所述面结构光扫描仪获取所述弯管的形状信息，根据所述面结构光扫描仪扫描到的弯管的形状信息，来确定所述探头组件检测时需要的调整角度，根据所述需要的调整角度，控制所述工业机器人驱动所述探头组件沿着所述竖直方向上下移动和/或旋转到所述弯管的焊缝位置处；

通过第一驱动组件驱动所述探头靠近或远离所述弯管焊缝，通过第二驱动组件驱动所述探头靠近或远离所述两个探头组件中的另一探头，使得两个所述探头分别与所述弯管的焊缝的两侧贴紧；

通过所述水平移动单元和所述工业机器人的驱动，所述探头组件完成对所述弯管的焊缝的检测。

Images