CN113533521B - 一种自动化超声波探伤装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化超声波探伤装置，涉及超声检测的技术领域，其包括支撑机构、设置在支撑机构上的检测机构以及设置在支撑机构上的移动机构，支撑机构包括至少三个支撑座以及与支撑座数量相同的伸缩杆，相邻的两个支撑座通过伸缩杆连接；检测机构包括超声发射器与超声接收器，超声发射器与超声接收器均设置在支撑座上，移动机构包括多个滚轮以及用于驱动滚轮的驱动组件，滚轮转动连接在支撑座上，驱动组件设置在支撑座上，且驱动组件与滚轮传动连接，滚轮的滚动方向可调。本发明能够使探伤装置沿管件的周向转动，同时可沿管件的轴向移动，进而对管件进行探伤；在探伤过程中，能够提高探伤装置的探测精度，降低漏测或者重复检测的概率。

Description

一种自动化超声波探伤装置

技术领域

本发明涉及超声检测的领域，尤其是涉及一种自动化超声波探伤装置。

背景技术

超声波探伤法是利用超声能透入金属材料深处的特性进而对金属进行探伤的方法。在使用超声波探伤法对金属进行探伤探伤时，超声波束从超声发生器中发出，并从零件表面传递至零件内部；超声波束在传递至零件底面时会发生反射波，超声接收器在接收到反射波后会在荧光屏上形成脉冲波形，检测人员可根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。

目前的超声波探伤装置大多是手持式的，在对管道进行探伤时大多需要使用绑扎带作为辅助工具。在使用时，绑扎带的两端分别固定设置在超声波探伤装置的两侧，并且绑扎带套设在管道上，使超声探伤装置的超声发射器与管道的外壁抵接；之后检测人员便可以掰动超声探伤装置，使超声探伤装置沿管道的周向转动，进而完成其中一段管道的探伤；之后检测人员沿管道的轴向调整超声探伤装置的位置，并再次掰动超声探伤装置，如此便可完成下一段管道的探伤。

针对上述中的相关技术，发明人认为，在检测管道时，检测人员需要多次调整超声探伤装置，操作繁琐，降低了探伤效率。

发明内容

为了提高超声检测装置对管道的探伤效率，本发明提供一种自动化超声波探伤装置。

本发明提供的一种自动化超声波探伤装置，采用如下的技术方案：

一种自动化超声波探伤装置，包括支撑机构、设置在支撑机构上的检测机构以及设置在支撑机构上的移动机构，所述支撑机构包括至少三个支撑座以及与支撑座数量相同的伸缩杆，相邻的两个所述支撑座通过所述伸缩杆连接；所述检测机构包括超声发射器与超声接收器，所述超声发射器与所述超声接收器均设置在所述支撑座上，所述移动机构包括多个滚轮以及用于驱动所述滚轮的驱动组件，所述滚轮转动连接在所述支撑座上，所述驱动组件设置在所述支撑座上，且所述驱动组件与所述滚轮传动连接，所述滚轮的滚动方向可调。

通过采用上述技术方案，在检测管道时，将探伤装置套设在管道外，之后调整伸缩杆使滚轮滚动在管道的外周面上，并且检测人员根据管道的直径对滚轮的滚动方向进行调整；在对管道进行检测时，驱动组件驱动滚轮转动，如此探伤装置不仅可沿管件的周向转动，而且可沿管件的轴向移动，如此便可对管件进行探伤。在探伤的过程中，不需要操作人员对探伤装置进行调整，提高了探伤效率；由于不需要操作人员对探伤装置进行调整，提高了探伤装置的探测精度，降低了漏测或者重复检测的概率。

可选的，所述驱动组件包括驱动电机、驱动轴以及万向节，所述驱动电机固定连接在所述支撑座上，所述驱动轴转动连接在所述支撑座上，且所述驱动轴与所述驱动电机传动连接，所述万向节的一端与所述驱动轴同轴固定连接，所述万向节的另一端与所述滚轮同轴固定连接。

通过采用上述技术方案，驱动电机驱动驱动轴转动，之后驱动轴再通过万向节驱动滚轮转动；当滚轮的滚动方向发生变化时，驱动轴可通过万向节始终保持对滚轮的驱动，且滚轮的转动的速度不会发生变化，提高了探伤装置在管道上转动的稳定性，进而提高了探测的精确度。

可选的，所述移动机构还包括驱动所述滚轮改变滚动方向的转向组件，所述转向组件包括步进电机、驱动套筒、转动轴以及驱动杆，所述驱动套筒同轴套设在所述万向节靠近所述滚轮的一端上，所述转动轴与所述驱动套筒固定连接，所述驱动杆与所述转动轴固定连接，所述驱动轴的轴心穿过所述万向节的节点，所述步进电机与所述驱动杆传动连接。

通过采用上述技术方案，步进电机驱动驱动杆绕转动轴转动，转动轴便可带动驱动套筒绕转动轴转动，如此驱动套便可使万向节的两端形成一定角度，进而改变滚轮的滚动方向；由于步进电机在转动至一定角度和可以保持输出轴不再转动，因此在探伤装置对管道进行探伤时，降低了滚轮滚动方向发生改变的概率。

可选的，所述转向组件还包括转向齿条以及转向齿轮，所述转向齿条的长度方向与所述驱动轴的轴向平行，所述转向齿条沿自身的长度方向滑移连接在所述支撑座上，所述转向齿轮同轴固定连接在所述步进电机的输出轴上，且所述转向齿轮与所述转向齿条啮合，所述驱动杆上开设有腰形孔，所述齿条上固定连接有铰接轴，所述铰接轴穿设在所述腰形孔中。

通过采用上述技术方案，步进电机驱动齿轮转动，之后齿轮驱动齿条沿自身的长度方向滑动，此时铰接轴既沿自身的轴心在腰形孔中转动，同时铰接轴在腰形孔内滑动，进而驱动驱动杆绕转动轴的轴心转动，如此便可驱动滚轮改变滚动方向。

可选的，所述支撑座上固定连接有位移传感器，所述位移传感器与所述步进电机电信号连接。

通过采用上述技术方案，位移传感器检测相邻的两个支撑座之间的间距，并根据该间距判定被检测的管道的直径，之后位移传感器控制步进电机转动，使滚轮改变滚动方向。将探伤装置安装在管道上后即可测得管道的直径，降低了检测人员的检测难度，提高了检测效率。

可选的，所述伸缩杆包括外杆、内杆以及紧固螺栓，所述外杆固定连接在其中一个所述支撑座上，所述内杆固定连接在相邻的所述支撑座上，所述内杆穿设在所述外杆中，所述紧固螺栓螺纹连接在所述外杆上，且所述紧固螺栓远离自身螺栓头的一端与所述内杆抵接。

通过采用上述技术方案，在将探伤装置套设在管道上前，内杆从外杆中完全脱出，此时每个支撑座均单独设置；在将探伤装置套设在管道上时，将相对应的内杆穿设在相应的外杆中，直至滚轮与管道的外周面抵紧，之后拧紧紧固螺栓，使紧固螺栓与内杆的外周面抵紧，如此相邻的两个支撑座便会相对固定，以便于探伤装置在管道上转动并移动。

可选的，所述检测机构还包括滑动块以及导向杆，所述滑动块通过所述导向杆滑移连接在所述支撑座上，所述超声发射器与所述超声接收器均固定连接在所述滑动块上，所述导向杆上套设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端与所述支撑座连接，所述压缩弹簧的另一端与所述滑动块连接，所述压缩弹簧具有推动所述滑动块朝管道滑动的趋势。

通过采用上述技术方案，在压缩弹簧的弹力作用下，超声发射器与超声接收器均具有朝管道滑动的趋势，在检测直径不同的管道使，压缩弹簧可使超声发射器与超声接收器抵接在管道的外周面上，如此便于超声波在管道上传递，提高了探测效果。

可选的，所述检测机构还包括限位块，所述限位块固定连接在所述支撑座上，且所述限位块与所述滑动块远离所述压缩弹簧的一端面抵接。

通过采用上述技术方案，限位块对滑动块进行限位，降低滑动块从支撑块上脱落的概率，进而便于检测人员向管道上安放探伤装置。

可选的，所述检测机构还包括支撑轮，所述支撑轮设置在所述滑动块上，且所述支撑轮远离所述支撑块的一端与所述超声发射器的发射端平齐，所述超声接收器的接收端与所述超声发射器的发射端平齐。

通过采用上述技术方案，在支撑轮的支撑作用下，当超声发射器的发射端以及超声接收器的接收端与管道的外周面抵接时，降低了超声发射器的发射端以及超声接收器的接收端所受的压力，延长了探伤装置的寿命。

可选的，所述支撑轮为万向轮。

通过采用上述技术方案，支撑轮可根据滚轮滚动方向的变化进行自适应的调整，以减小支撑轮的阻力，便于探测装置在管道上转动和移动。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过滚轮的设置，且滚轮的滚动方向可调，在使用该探伤装置对管道进行探伤时，探伤装置不仅可沿管道的周向转动，还可沿管道的轴向移动，提高了探伤装置的探测精度，降低了漏测或者重复检测的概率；在探伤装置移动时，不需要操作人员对探伤装置进行调整，提高了探伤效率。

2.通过转向组件中步进电机的设置，步进电机在转动至一定角度和可以保持输出轴不再转动，因此在探伤装置对管道进行探伤时，降低了滚轮滚动方向发生改变的概率。

3.通过位移传感器的设置，将探伤装置安装在管道上后，位移传感器便可检测出相邻的两个支撑座之间的间距，并根据该间距判定被检测的管道的直径，之后位移传感器通过该直径控制步进电机转动，使滚轮改变滚动方向。

4.通过滑动块与压缩弹簧的设置，在压缩弹簧的弹力作用下，超声发射器与超声接收器均具有朝管道滑动的趋势，在检测直径不同的管道使，压缩弹簧可使超声发射器与超声接收器抵接在管道的外周面上，如此便于超声波在管道上传递，提高了探测效果。

附图说明

图1是本发明实施例安装在管道上后的安装示意图；

图2是检测机构以及移动机构处的结构示意图；

图3是支撑座的剖视示意图，目的在于展现导向杆与支撑座的连接关系；

图4是图3中A部分的放大示意图。

附图标记说明：100、管道；200、支撑机构；210、支撑座；220、伸缩杆；221、外杆；222、内杆；223、紧固螺栓；230、位移传感器；231、信号发射端；232、信号接收端；300、检测机构；310、超声发射器；320、超声接收器；330、滑动块；340、导向杆；350、压缩弹簧；360、限位块；370、支撑轮；400、移动机构；410、滚轮；420、驱动组件；421、驱动电机；422、驱动轴；423、万向节；424、输出齿轮；425、输入齿轮；430、转向组件；431、步进电机；432、驱动套筒；433、转动轴；434、驱动杆；435、转向齿轮；436、转向齿条；437、腰形孔；438、铰接轴；439、连接杆。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本发明作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种自动化超声波探伤装置。参照图1及图2，自动化超声波探伤装置包括用于检测管道100的检测机构300、用于支撑检测机构300的支撑机构200以及用于使检测机构300在管道100上移动的移动机构400。在检测管道100时，使用支撑机构200将检测机构300支撑在管道100上，并使检测机构300与管道100接触，之后移动机构400驱动检测机构300在管道100上移动，进而实现对管道100的检测。

参照图1及图2，支撑机构200包括至少三个支撑座210以及与支撑座210数量相同的伸缩杆220，本实施例中支撑座210以及伸缩杆220的数量设置有三个，三个支撑座210沿管道100的周向均布设置，相邻的两个支撑座210之间通过伸缩杆220进行连接。伸缩杆220包括焊接或者螺纹连接在其中一个支撑座210上的外杆221、焊接或者螺纹连接在相邻的支撑座210上的内杆222以及螺纹连接在外杆221远离支撑座210一端的紧固螺栓223；在将支撑座210安装在管道100上时，同一组的伸缩杆220中内杆222穿设在外杆221中，使多组伸缩杆220组成正三角形，之后拧紧紧固螺栓223即可将支撑座210固定在管道100上。

参照图1及图2，移动机构400包括多个滚轮410，本实施例中，每个支撑座210上均设置有四个滚轮410，滚轮410通过驱动组件420及转向组件430连接在支撑座210上，在支撑座210固定在管道100上时，滚轮410与管道100的外周面抵接。驱动组件420包括驱动电机421、驱动轴422、万向节423、输出齿轮424以及输入齿轮425，驱动电机421通过螺栓固定连接在支撑座210上，输出齿轮424同轴键连接在驱动电机421的输出轴上；驱动轴422转动连接在支撑座210上，输入齿轮425同轴键连接在驱动轴422上，输入齿轮425与输出齿轮424啮合，如此驱动电机421便可带动驱动轴422转动。每个驱动轴422对应设置两个万向节423，两个万向节423分别设置在驱动轴422轴向的两端，其中万向节423的一端通过联轴器与驱动轴422同轴固定连接，万向节423的另一端通过联轴器与一个滚轮410同轴固定连接。

参照图2及图3，一组转向组件430对应一组驱动组件420，转向组件430包括步进电机431、转向齿轮435以及转向齿条436，步进电机431通过螺栓固定连接在支撑座210上，转向齿轮435同轴键连接在步进电机431的输出轴还是那个，转向齿条436沿自身的长度方向滑动连接在支撑座210上，且转向齿条436与转向齿轮435啮合。转向齿条436的长度方向与驱动轴422的轴向平行，步进电机431转动即可驱动转向齿轮435沿自身的长度方向与支撑座210发生滑动。

参照图3及图4，每组转向组件430还包括两个驱动套筒432、两个转动轴433、两个驱动杆434以及两个铰接轴438，一个驱动套筒432对应同轴套设在一个万向节423远离驱动轴422的一端上，一个驱动套筒432通过连接杆439对应连接一个转动轴433。转动轴433沿自身的轴心转动连接在支撑座210上，且转动轴433的轴心穿过对应的万向节423的转向节点。驱动杆434焊接或者一体成型在转动轴433上，且驱动杆434远离转动轴433的一端开设有腰形孔437，齿条的两端均焊接有铰接轴438，铰接轴438穿设在腰形孔437中。当齿条沿自身的长度方向与支撑座210发生滑动使，铰接轴438便可驱动驱动杆434绕转动轴433的轴心转动，此时连接杆439便会驱动套筒432沿转动轴433的轴心转动，进而使滚轮410发生转向。

支撑机构200、设置在支撑机构200上的检测机构300以及设置在支撑机构200上的移动机构400，支撑机构200包括至少三个支撑座210以及与支撑座210数量相同的伸缩杆220，相邻的两个支撑座210通过伸缩杆220连接；检测机构300包括超声发射器310与超声接收器320，超声发射器310与超声接收器320均设置在支撑座210上，移动机构400包括多个滚轮410以及用于驱动滚轮410的驱动组件420，滚轮410转动连接在支撑座210上，驱动组件420设置在支撑座210上，且驱动组件420与滚轮410传动连接，滚轮410的滚动方向可调。

参照图1及图2，每个支撑座210上均设置有位移传感器230，位移传感器230包括信号发射端231以及信号接收端232，信号发射端231通过螺钉固定连接在其中一个支撑座210上，信号接收端232通过螺钉固定连接在相邻的支撑座210上，且信号发射端231与信号接收端232均平行于伸缩杆220，信号接收端232通过电信号与步进电机431连接。在支撑座210被固定在管道100上后，由于三个支撑座210沿管道100的周向均布设置，因此位移传感器230便可检测出管道100的直径，之后信号接收端232通过测得的管道100直径控制步进电机431转动，进而使滚轮410转向。

参照图2及图3，检测机构300包括超声发射器310、超声接收器320、滑动块330、导向杆340以及压缩弹簧350，导向杆340螺纹连接在滑动块330上，滑动块330通过导向杆340滑移连接在支撑座210上，压缩弹簧350套设在导向杆340上，且压缩弹簧350的一端与支撑座210抵接，压缩弹簧350的另一端与滑动块330抵接。超声反射器以及超声接收器320均通过螺钉固定连接在滑动块330远离支撑座210的一端面上，在压缩弹簧350的弹力作用下，超声发射器310以及超声接收器320均具有朝远离支撑座210滑动的趋势。

参照图2及图3，检测机构300还包括限位块360以及支撑轮370，限位块360焊接在支撑座210上，当滑动块330朝远离支撑座210的一侧滑动至极限位置时，限位块360与滑动块330远离支撑座210的一端面抵接。如此使得滑动块330不易从支撑座210上脱落，便于检测人员向管道100上安装探伤装置。支撑轮370为万向轮，且支撑轮370的支撑架转动连接在滑动块330上，支撑轮370远离滑动块330的一侧、超声接收器320的接收端、超声发射器310的发射端均平齐。

当支撑座210被固定在管道100上后，压缩弹簧350驱动滑动块330朝管道100滑动，进而使支撑轮370与管道100的外壁抵接，当支撑轮370与管道100的外壁抵接时，超声发射器310的发射端与超声接收器320的接收端均与管道100的外壁抵接，如此便于检测装置对管道100进行检测，同时降低了超声发射器310的发射端与超声接收器320的接收端的磨损速率，延长了超声发射器310与超声接收器320的寿命。

本申请实施例一种自动化超声波探伤装置的实施原理为：

在初始状态时，内杆222从外杆221中完全脱出；在检测管道100时，先将三个支撑座210沿管道100的周向均布设置在管道100上，之后将内杆222穿设在外杆221中，直至滚轮410与管道100的外周面抵接，之后使用紧固螺栓223将内杆222与外杆221固定连接在一起。在压缩弹簧350的作用下，超声发射器310的发射端与超声接收器320的接收端均与管道100的外壁抵接。位移传感器230通过检测相邻的两个支撑座210之间的间距间接得出管道100的直径，之后控制电机转动，如此滚轮410便可以转向。之后驱动电机421驱动滚轮410转动，如此探伤装置便可沿管道100的周向转动，同时沿管道100的轴向移动。探伤装置在检测管道100时，若每个检测机构300的检测宽度均为X，当探伤装置在管道100的周向上转动一圈时，探伤装置在管道100的轴向上移动三倍的X的距离，如此便可实现管道100的整体探伤，在探伤过程中，能够提高探伤装置的探测精度，降低漏测或者重复检测的概率。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自动化超声波探伤装置，其特征在于；包括支撑机构（200）、设置在支撑机构（200）上的检测机构（300）以及设置在支撑机构（200）上的移动机构（400），所述支撑机构（200）包括至少三个支撑座（210）以及与支撑座（210）数量相同的伸缩杆（220），相邻的两个所述支撑座（210）通过所述伸缩杆（220）连接；所述检测机构（300）包括超声发射器（310）与超声接收器（320），所述超声发射器（310）与所述超声接收器（320）均设置在所述支撑座（210）上，所述移动机构（400）包括多个滚轮（410）以及用于驱动所述滚轮（410）的驱动组件（420），所述滚轮（410）转动连接在所述支撑座（210）上，所述驱动组件（420）设置在所述支撑座（210）上，且所述驱动组件（420）与所述滚轮（410）传动连接，所述滚轮（410）的滚动方向可调；

所述驱动组件（420）包括驱动电机（421）、驱动轴（422）以及万向节（423），所述驱动电机（421）固定连接在所述支撑座（210）上，所述驱动轴（422）转动连接在所述支撑座（210）上，且所述驱动轴（422）与所述驱动电机（421）传动连接，所述万向节（423）的一端与所述驱动轴（422）同轴固定连接，所述万向节（423）的另一端与所述滚轮（410）同轴固定连接；

所述移动机构（400）还包括驱动所述滚轮（410）改变滚动方向的转向组件（430），所述转向组件（430）包括步进电机（431）、驱动套筒（432）、转动轴（433）以及驱动杆（434），所述驱动套筒（432）同轴套设在所述万向节（423）靠近所述滚轮（410）的一端上，所述转动轴（433）与所述驱动套筒（432）固定连接，所述驱动杆（434）与所述转动轴（433）固定连接，所述驱动轴（422）的轴心穿过所述万向节（423）的节点，所述步进电机（431）与所述驱动杆（434）传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动化超声波探伤装置，其特征在于：所述转向组件（430）还包括转向齿条（436）以及转向齿轮（435），所述转向齿条（436）的长度方向与所述驱动轴（422）的轴向平行，所述转向齿条（436）沿自身的长度方向滑移连接在所述支撑座（210）上，所述转向齿轮（435）同轴固定连接在所述步进电机（431）的输出轴上，且所述转向齿轮（435）与所述转向齿条（436）啮合，所述驱动杆（434）上开设有腰形孔（437），所述转向齿条（436）上固定连接有铰接轴（438），所述铰接轴（438）穿设在所述腰形孔（437）中。

3.根据权利要求1或2所述的一种自动化超声波探伤装置，其特征在于：所述支撑座（210）上固定连接有位移传感器（230），所述位移传感器（230）与所述步进电机（431）电信号连接。

4.根据权利要求1-2中任意一项所述的一种自动化超声波探伤装置，其特征在于：所述伸缩杆（220）包括外杆（221）、内杆（222）以及紧固螺栓（223），所述外杆（221）固定连接在其中一个所述支撑座（210）上，所述内杆（222）固定连接在相邻的所述支撑座（210）上，所述内杆（222）穿设在所述外杆（221）中，所述紧固螺栓（223）螺纹连接在所述外杆（221）上，且所述紧固螺栓（223）远离自身螺栓头的一端与所述内杆（222）抵接。

5.根据权利要求1-2中任意一项所述的一种自动化超声波探伤装置，其特征在于：所述检测机构（300）还包括滑动块（330）以及导向杆（340），所述滑动块（330）通过所述导向杆（340）滑移连接在所述支撑座（210）上，所述超声发射器（310）与所述超声接收器（320）均固定连接在所述滑动块（330）上，所述导向杆（340）上套设有压缩弹簧（350），所述压缩弹簧（350）的一端与所述支撑座（210）连接，所述压缩弹簧（350）的另一端与所述滑动块（330）连接，所述压缩弹簧（350）具有推动所述滑动块（330）朝管道（100）滑动的趋势。

6.根据权利要求5所述的一种自动化超声波探伤装置，其特征在于：所述检测机构（300）还包括限位块（360），所述限位块（360）固定连接在所述支撑座（210）上，且所述限位块（360）与所述滑动块（330）远离所述压缩弹簧（350）的一端面抵接。

7.根据权利要求6所述的一种自动化超声波探伤装置，其特征在于：所述检测机构（300）还包括支撑轮（370），所述支撑轮（370）设置在所述滑动块（330）上，且所述支撑轮（370）远离所述滑动块（330）的一端与所述超声发射器（310）的发射端平齐，所述超声接收器（320）的接收端与所述超声发射器（310）的发射端平齐。

8.根据权利要求7所述的一种自动化超声波探伤装置，其特征在于：所述支撑轮（370）为万向轮。