CN113970593A

CN113970593A - 一种内外穿复合式涡流自动检测设备

Info

Publication number: CN113970593A
Application number: CN202111087292.3A
Authority: CN
Inventors: 张振; 孟哲; 许有昌; 戴维弟; 单政; 孙露; 平德佳; 王毅
Original assignee: Nanjing Chenguang Group Co Ltd
Current assignee: Nanjing Chenguang Group Co Ltd
Priority date: 2021-09-16
Filing date: 2021-09-16
Publication date: 2022-01-25

Abstract

本发明公开了一种内外穿复合式涡流自动检测设备，包括：工作台，同时用于支撑内穿式涡流检测装置和外穿式涡流检测装置；绕线盘，用于缠绕塑料包覆探头线缆；内穿式涡流检测装置，设有压紧夹具用于夹紧管材，并设有第一驱动单元，用于驱动包覆探头线缆和塑料包覆探头线缆端部的内穿涡流探头穿过管材内部，完成管材内穿式扫查；外穿式涡流检测装置，设有第二驱动单元，用于驱动管材穿过外穿涡流探头，完成管材外穿式扫查；控制模块，用于控制第一驱动单元、第二驱动单元的工作，获得管材内部的缺陷位置和管材外部的缺陷位置，并对缺陷进行图像显示。

Description

一种内外穿复合式涡流自动检测设备

技术领域

本发明属于涡流无损检测技术领域，一种涡流自动检测设备，特别是涉及一种检测小径管用内外穿复合式涡流自动检测设备。

背景技术

涡流检测技术对金属管材表面及近表面位置的缺陷有较高的灵敏度，尤其是对点状缺陷，因此，国内外多数生产企业对在有一定的压力及温度下使用的金属管材均采用涡流检测技术对表面及近表面缺陷进行手工检测，以免引起质量事故。

手工涡流检测存在移动不稳定引起的灵敏度不稳定、检测结果无数字化记录、效率低等问题，随着计算机行业的迅猛发展，近年出现了多种涡流自动检测技术及设备。但是，当前多数涡流自动检测设备检测方法比较单一，一般是外穿式检测或者内穿式检测，存在检测金属管材时远端灵敏度下降的问题，对于检测灵敏度要求较高或者需要复合式检测的管材不太适用，而且也没有可视化成像功能。如发明专利202010469659.7公开了一种全自动涡流探伤机，该发明实现了管材一边旋转一边向前移动的自动运动方式，采用的是管材通过涡流探头即外穿式检测方法，同时该发明无数字化成像记录；发明专利201210455587.6公开了检测管材用内穿式涡流检测设备，该发明包括涡流探伤仪、探头、支撑架和气源，采用内穿式涡流检测方案，通过电机对线套进行收卷，并与高压气体推进方式配合形成内穿涡流探头自动运动方式即通过高压气体推进探头前进，再通过电机回收进行检测。

在当前检测要求越来越高的需求下，研究结构简单、效率高、结果可视化的内外穿复合式涡流自动检测技术是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内外穿复合式涡流自动检测设备，以解决手工检测中存在的问题，并克服现有技术中的不足。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种内外穿复合式涡流自动检测设备，用于管材的内穿式和外穿式检测；包括：

工作台，用于同时支撑内穿式涡流检测装置和外穿式涡流检测装置；

绕线盘，用于缠绕塑料包覆探头线缆；

内穿式涡流检测装置，设有压紧夹具用于夹紧管材，并设有第一驱动单元，用于驱动包覆探头线缆和塑料包覆探头线缆端部的内穿涡流探头穿过管材内部，完成管材内穿式扫查；

外穿式涡流检测装置，设有第二驱动单元，用于驱动管材穿过外穿涡流探头，完成管材外穿式扫查；

控制模块，用于控制第一驱动单元、第二驱动单元的工作，采集内穿涡流探头穿过管材时涡流探伤仪输出的模拟信号，结合采集的第一驱动单元驱动内穿涡流探头的移动距离，形成涡流内穿检测图像，图像的灰度值或色彩值表示模拟信号大小，灰度值或色彩值突变处即为缺陷，图像横坐标表示内穿涡流探头移动距离、图像纵轴表示管材周长；采集管材穿过外穿涡流探头时涡流探伤仪输出的模拟信号，结合采集的第二驱动单元驱动管材的的移动距离，形成涡流外穿检测图像，图像的灰度值或色彩值表示模拟信号大小，灰度值或色彩值突变处即为缺陷，图像横坐标表示管材相对外穿涡流探头的移动距离、图像纵轴表示管材周长。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

本发明解决了小径管采用单一检测方式如内穿或外穿检测时远端灵敏度下降的问题，保证了检测结果的可靠性，同时实现了扫描过程自动化和缺陷的数字化成像，提高了管材涡流检测效率，且仅通过查看图像灰度(或色彩)即可识别缺陷，大大降低了缺陷识别难度。

附图说明

图1为是本发明实例中的设备整体结构组成示意图。

图2是内穿式涡流检测装置结构示意图。

图3是外穿式涡流检测装置结构示意图。

图4是计算机系统中的管材涡流检测软件界面图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

结合图1，本实施例的一种内外穿复合式涡流自动检测设备，包括工作台1、绕线盘2、数字式涡流探伤仪3、内穿式涡流检测装置4、小径管5、压紧夹具6、外穿式涡流检测装置7、托辊8、以及包括探头线缆9、计算机系统10、运动控制卡11和电机线缆12组成的控制模块；所述内穿式涡流检测装置4和外穿式涡流检测装置7平行分布在工作台1两侧；所述外穿式涡流检测装置7固定在工装台1中间位置，并沿其轴线方向两侧布置若干托辊8，小径管5平放在托辊8上，该装置通过其内部的辊轮703、706、709、710驱动小径管5经导向筒707按一定速度通过外穿涡流探头708，辊轮703依靠电机712通过同步带轮702和同步带701带动；所述内穿式涡流检测装置4固定在工作台3的一端，并沿其轴线方向后侧布置若干压紧夹具6，小径管5通过压紧夹具6固定，该装置通过其内部前端辊轮404和后端辊轮413共同驱动塑料包覆探头线缆401带动内穿涡流探头412经前端导向筒403和后端导向筒410按一定速度进入小径管5，辊轮404、413由电机408通过同步带轮406和同步带409带动。

结合图2，所述内穿式涡流检测装置4，包括塑料包覆探头线缆401、线缆卡位导向槽402、前端导向筒403、前端辊轮404、装置固定底座405、同步带轮406、电机底座407、电机408、同步带409、后端导向筒410、辊轮压紧高度调节杆411、内穿涡流探头412、后端辊轮413；所述线缆卡位导向槽402采用自润滑、低硬度材料如四氟乙烯制作，用于限制塑料包覆探头线缆401运动中产生的摆动并对其进行导向；所述前端导向筒403采用自润滑、低硬度材料如四氟乙烯制作，在其法兰端(探头进入端)设计喇叭口用于探头定向进入前端辊轮404，固定在本装置固定底座405的探头进入端，且其中心轴线与管材中心轴线同心；所述后端导向筒410采用自润滑、低硬度材料如四氟乙烯制作，在其法兰端的对侧(探头进入端)设计喇叭口用于内穿涡流探头412定向进入小径管5内部，固定在本装置固定底座405的探头出去端，且其中心轴线与管材中心轴线同心；内穿涡流探头412采用环形探头，可360°采集小径管5内部，所述前端辊轮404和后端辊轮413采用摩擦系数高、硬度低的材料如四氟乙烯、尼龙等制作，均由上下两个辊轮组成，用于共同驱动塑料包覆探头线缆401直线运动，两者之间有适当距离，与电机408通过同步带轮406和同步带409连接，且两者中心轴线与管材中心轴线同高度；所述辊轮压紧高度调节杆411通过螺纹安装在装置固定底座405顶部，再通过弹簧与辊轮404、413旋转轴承座接触，旋紧或松开辊轮压紧高度调节杆411即可实现辊轮对塑料包覆探头线缆401的压紧或松开。

所述绕线盘2采用四氟乙烯等自润滑轻质材料制作，其通过轴承201安装于工作台1台面下方，其上缠绕塑料包覆探头线缆3。带有内穿涡流探头412的塑料包覆探头线缆401一端依次插入内穿式涡流检测装置4中的线缆卡位导向槽402、前端导向筒403、前端辊轮404、后端导向筒410、后端辊轮413，另一端缠绕在绕线盘2上；该装置中的电机408通过线缆与控制卡11连接，该装置中的内穿涡流探头412通过缠绕在绕线盘2上的塑料包覆探头线缆401的另一端与数字涡流探伤仪3连接；数字涡流探伤仪3通过线缆与计算机系统10连接，运动控制卡11通过线缆与计算系统10连接，计算机系统11具备信号采集功能、运动控制功能、信号可视化成像功能。

结合图3，所述外穿式涡流检测装置7，包括同步带701、同步带轮702、前端辊轮A703、辊轮压紧高度调节杆704、用于支撑辊轮的底座705、前端辊轮B706、外穿导向筒707、外穿涡流探头708、后端辊轮A709、后端辊轮B710、电机固定底座711、电机712、探头固定底座713；所述前端辊轮A703、前端辊轮B706、外穿导向筒707、外穿涡流探头708、后端辊轮A709、后端辊轮B710沿同一直线前后排列，中心轴线均位于同一高度，各辊轮之间通过轴与同步带轮702连接，各同步带轮702再通过同步带701连接，然后与电机712连接；所述前端辊轮A703、前端辊轮B706、后端辊轮A709、后端辊轮B710采用摩擦系数高、硬度低的材料如四氟乙烯、尼龙等制作，均由上下两个辊轮组成，用于共同驱动小径管5按一定速度直线运动；所述外穿导向筒707采用自润滑、低硬度材料如四氟乙烯制作，在其法兰端(管材进入端)设计喇叭口用于小径管5定向穿过外穿涡流探头708；所述辊轮压紧高度调节杆704通过螺纹安装在底座705顶部，再通过弹簧与辊轮703、706、709、710的旋转轴承座接触，旋紧或松开辊轮压紧高度调节杆704即可实现辊轮对小径管5的压紧或松开。

结合图1和图4，所述数字式涡流探伤仪3采用具备模拟信号输出功能的通用数字涡流探伤仪。计算机系统10具备信号采集功能、运动控制功能、信号可视化成像功能；信号采集功能是通过通用数据采集卡一端连接数字涡流探伤仪3信号接口，一端连接计算机，并配合软件实现的；运动控制功能是通过运动控制卡11一端连接计算机，一端连接电机驱动器，并配合图4软件实现的，具备步进运动、缺陷定位功能。数字涡流探伤仪3连接探头线缆9，运动控制卡11通过电机线缆12连接电机408、712，控制电机的转动和转速，并通过电机408、712上的编码器，获取内穿涡流探头412或小径管5的移动位置。探头对管材扫描时首先将涡流模拟信号通过数据采集卡实时转换为-5V～+5V的电压值，再由图4软件将-5V～+5V的电压值转换为0-255的8bit灰度值，然后在图4软件上用画笔画出灰度(或色彩)完成成像，图像中存在与周围背景差异较大的突变灰度值(或色彩)时即为缺陷，该缺陷处的横坐表即为缺陷相对于管材端部的距离，即内穿涡流探头移动距离或管材相对外穿涡流探头的移动距离，图像纵轴表示管材周长。

本发明的主要技术参数如下：①可检测管材规格：直径为Φ14-Φ25mm、壁厚为2.5mm～4mm，长度不大于10m；②扫描速度：6m/min～12m/min；③端部盲区：＜100mm；④漏检率：0％；⑤检测灵敏度：优于GB/T 7735-2004标准通孔E1H级、刻槽E2级；⑥检测结果为灰度或彩色图像显示。

结合图1、图2、图3和图4，本发明的工作过程为：①上电后打开计算机系统10，将小径管放置在托辊8上并将其一头依次插入外穿式涡流检测装置7中的前端辊轮A703、前端辊轮B706，在检测软件上按提示完成相关设置后执行外穿式扫查，检测结束后可根据图片显示对感兴趣区域进行定位复查；②将小径管放置在压紧夹具6上并夹紧，利用检测软件控制内穿式涡流检测装置4中的内穿涡流探头412完成管材内穿式扫查，检测结束后可根据图片显示对感兴趣区域进行定位复查；③步骤①和②可根据需要任意选择、搭配。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种内外穿复合式涡流自动检测设备，用于管材的内穿式和外穿式检测；其特征在于，包括：

绕线盘，用于缠绕塑料包覆探头线缆；

控制模块，用于控制第一驱动单元、第二驱动单元的工作，采集内穿涡流探头穿过管材时涡流探伤仪输出的模拟信号，结合采集的第一驱动单元驱动内穿涡流探头的移动距离，形成涡流内穿检测图像，图像的灰度值或色彩值表示模拟信号大小，灰度值或色彩值突变处即为缺陷，图像横坐标表示内穿涡流探头移动距离、图像纵轴表示管材周长；采集管材穿过外穿涡流探头时涡流探伤仪输出的模拟信号，结合采集的第二驱动单元驱动管材的的移动距离，形成涡流外穿检测图像，图像的灰度值或色彩值表示模拟信号大小，灰度值或色彩值突变处即为缺陷，图像横坐标表示管材相对外穿涡流探头移动距离、图像纵轴表示管材周长。

2.根据权利要求1所述的内外穿复合式涡流自动检测设备，其特征在于，所述内穿式涡流检测装置，包括：

线缆卡位导向槽，用于对塑料包覆探头线缆进行导向并限制运动中产生的摆动；

前端导向筒，用于内穿涡流探头进入前端辊轮的定向；

后端导向筒，用于内穿涡流探头进入管材内部的定向；

前端辊轮和后端辊轮，用于共同驱动塑料包覆探头线缆直线运动；

第一同步带驱动单元，用于同步驱动前端辊轮和后端辊轮的转动。

3.根据权利要求2所述的内外穿复合式涡流自动检测设备，其特征在于，还包括：

压紧高度调节杆，用于实现前端辊轮和后端辊轮对塑料包覆探头线缆的压紧或松开。

4.根据权利要求2所述的内外穿复合式涡流自动检测设备，其特征在于，所述前端导向筒和后端导向筒的探头进入端设有喇叭口。

5.根据权利要求1所述的内外穿复合式涡流自动检测设备，其特征在于，所述外穿式涡流检测装置，包括：

位于同一轴线的多个前端辊轮和多个后端辊轮，用于共同驱动管材穿过位于前端辊轮和后端辊轮之间的外穿涡流探头；

外穿导向筒，用于管材穿过外穿涡流探头的定向；

第二同步带驱动单元，用于同步驱动前端辊轮和后端辊轮的转动。

6.根据权利要求5所述的内外穿复合式涡流自动检测设备，其特征在于，所述外穿导向筒的管材进入端设有喇叭口。

7.根据权利要求5所述的内外穿复合式涡流自动检测设备，其特征在于，还包括辊轮压紧高度调节杆，用于实现辊轮对管材的压紧或松开。