CN114324597A - 一种pe管相控阵探头定位工装 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种PE管相控阵探头定位工装，包括安装在待测PE管上且作为支撑基础的回转机构、连接在回转机构上且对PE管的焊缝进行质量检测的检测机构以及对检测机构相对PE管待测焊缝的高度和宽度方向位置进行调整的调节机构；所述回转机构包括抱紧安装在PE管上的轨道组件和沿轨道组件且相对PE管进行360度周向回转的转动组件。本申请具有使相控阵探头对待测焊缝进行全方位的360度检测，且检测精度高，提升了检测结果稳定有效性的效果。

Description

一种PE管相控阵探头定位工装

技术领域

本申请涉及PE管道检测技术领域，特别涉及一种PE管相控阵探头定位工装。

背景技术

PE管即为聚乙烯管道，PE管由于寿命长、柔性高、连接可靠的优点，在市政给水和燃气低压输送上获得了广泛的应用。在管道铺设时，PE管之间一般通过热熔接头以及对焊进行连接，为了提升管道安全运营的可靠性，管道之间的焊缝质量就需要进行检测。

相关技术中对PE管道焊缝的检测一般都采用超声波无损检测，在检测时，通常由检测人员手动推动探头在管道焊缝外侧环绕一周，由探头内发出的超声波对焊缝进行检测，并将全方位的检测数据收集至检测仪上进行处理展示。但由于是用手动推动，检测时压力的变化、探头扭动时入射位置的变化、检测人员的熟练程度等都会对检测有很大影响，特别是应用相控阵探头时，相控阵探头是采用多晶片发射接收信号，压力、入射角度的变化情况更为复杂，检测人员手动推动探头所获得的检测结果的有效性则更加不能保证。

发明内容

为了改善相关技术中对PE管焊缝进行超声波检测时，检测人员手动推动探头，对检测结果的稳定有效性产生不良影响的问题，本申请提供一种PE管相控阵探头定位工装。

本申请提供一种PE管相控阵探头定位工装,采用如下的技术方案：

一种PE管相控阵探头定位工装，包括安装在待测PE管上且作为支撑基础的回转机构和连接在回转机构上且对PE管的焊缝进行质量检测的检测机构；

所述回转机构包括环设在PE管外且与PE管抱紧安装的链带部、固接在链带部上且位于链带部背离PE管一侧的撑杆、安装在撑杆远离链带部的一端且绕PE管一圈的钢索、设置为空腔盒体且位于钢索外围的支撑座、穿设在支撑座上的主动轴、安装在主动轴上且挤压在钢索一侧的主动轮、与主动轮相对钢索对称设置且挤压在钢索另一侧的从动轮以及安装在支撑座外侧且通过主动轴带动主动轮进行旋转的驱动电机；

所述检测机构包括连接安装在支撑座一侧上且设置有一端敞口的连接座、位于连接座内部且对PE管焊缝进行检测的超声波相控阵探头。

通过采用上述技术方案，探头在回转机构的带动下，沿预设的钢索规定的轨道进行稳步的回转运动，绕着PE管的待测焊缝进行全方位的超声波检测，从而避免了由于手动推动而带来的压力、入射角度等因素的不可控变化，提高了检测的精度，为检测结果的有效性提供了保障。

可选的，所述回转机构还包括与主动轮和从动轮的配合位置并列设置的压紧轮，所述压紧轮两件为一组，两件压紧轮分别挤压在钢索两侧，所述压紧轮设置有若干组。

通过采用上述技术方案，压紧轮组分布在主动轮和从动轮两侧，增加了支撑座与钢索的接触位置，在支撑座经过撑杆的位置时，压紧轮提供了稳定的压紧力，使探头沿PE管的回转运动更加平稳，进一步提高了检测的精度。

可选的，所述链带部包括设置有若干件的链节，若干件链节铰接配合为环设在PE管外侧的链节条，所述链节条两端分别铰接有首节和尾节，所述首节和尾节配合连接将链带部抱紧安装在PE管上。

通过采用上述技术方案，链带部可根据待测PE管的直径大小进行调节，通过安装或者拆卸铰接的链节即可进行适配，首节和尾节相互锁紧安装，从而使链带部抱紧在PE管上，提高了工装结构的稳定性。

可选的，所述首节和尾节侧面对应位置上各设置有外凸的螺杆，所述螺杆上各旋拧有锁紧座，所述锁紧座还设置有通孔，旋拧在首节螺杆上的锁紧座与旋拧在尾节螺杆上的锁紧座通孔相对，并穿设螺栓进行锁紧。

通过采用上述技术方案，通过锁紧座的相互配合，使首节和尾节连接，从而将链带部抱紧在PE管上。锁紧座与首节、尾节的配合旋拧安装以及锁紧座之间相互的螺栓安装结构简单，安装方便，提高了PE管的检测效率。

可选的，所述链带部与PE管接触的侧面上设置有防滑垫。

通过采用上述技术方案，在链带部和PE管抱紧连接时，处于两者中间的防滑垫起到缓冲作用，避免给PE管造成压痕损伤；同时，防滑垫加强了链带部和PE管之间的摩擦力，避免出现滑动，从而增强了安装基础的稳定牢固强度。

可选的，所述撑杆远离链带部的一端固接有弹性薄片结构的上夹片和下夹片，所述上夹片和下夹片将钢索居中夹紧固定，上夹片和下夹片远离撑杆的一端穿设螺栓进行锁紧配合。

通过采用上述技术方案，钢索被上夹片和下夹片夹紧固定，在需要更换钢索时，仅需将上夹片和下夹片一端的螺栓拆卸，并安装上适配尺寸的钢索即可，结构有效且操作方便，方便检测人员进行现场操作。

可选的，所述回转组件设置为两组且对称布置PE管待测焊缝的两侧，两件支撑座之间固接有横杆，所述检测机构居中安装在横杆上。

通过采用上述技术方案，回转组件安装固定在待测焊缝的两侧，检测机构居中布置，绕着PE管进行回转运动。两端固定，居中回转检测的形式加强了探头在运动检测过程中的稳定性，有利于得到准确度高的检测结果。

可选的，所述探头安装在位于连接座内部的检测座上，所述连接座内还安装有调节探头和PE管相对距离的高度调节组件，所述高度调节组件包括轴线与PE管垂直的且用于带动检测座和探头移动的第一丝杠、对检测座的运动进行导向的第一导轨以及提供动力的第一电机，所述第一丝杠、第一导轨以及第一电机固定安装在位于连接座内的调节座上。

通过采用上述技术方案，高度调节组件通过第一丝杠以及第一导轨的配合，对探头相对PE管的距离进行稳定的实时调节，从而使探头处于合适的检测位置，得到准确有效的检测数据。

可选的，所述调节座背离第一丝杠的一侧连接安装有调节探头和焊缝宽度方向相对位置的宽度调节组件，所述宽度调节组件包括轴线与PE管轴线平行布置的第二丝杠、对调节座的运动进行导向的第二导轨以及提供动力的第二电机，所述第二丝杠、第二导轨以及第二电机固定安装在连接座上。

通过采用上述技术方案，宽度调节组件通过第二丝杠和第二导轨的配合，对探头相对待测焊缝的位置进行稳定调节，探头在高度调节组件和宽度调节组件的调整下，保持最佳的检测位置，进一步提高了检测的精确度。

可选的，所述检测座上安装有与探头并列设置的且用于实时监测待测焊缝的位置以及中心校准偏移位置的机器视觉识别系统。

通过采用上述技术方案，将机器视觉识别系统应用在定位工装上，对探头在移动过程中与待测焊缝的中心位置随时进行检测，并根据检测数据通过外部的数控系统进行调整，进一步增强了检测的可靠度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过设置环设在PE管外侧的回转组件，探头可沿预设的钢索轨道，对待测焊缝进行全方位的360度检测，避免了手动推动探头带来的不利影响，提高了检测的精度，为检测结果的有效性提供了保障。

2.通过设置由若干链节组成的链带部以及通过上夹片和下夹片安装钢索，使定位工装可以根据待测PE管的直径进行方便快速的适配，提升了定位工装对不同工况的适应能力。

3.通过设置高度调节组件、宽度调节组件以及机器视觉识别系统，探头在移动检测时，可随时根据待测焊缝的位置变化进行微调，探头保持在良好的检测位置，进一步提升了检测的精度，为检测结果的稳定可靠提供了保障。

附图说明

图1是本申请实施例中定位工装的结构示意图；

图2是本申请实施例中轨道组件的结构示意图；

图3是本申请实施例中转动组件的局部剖视图；

图4是本申请实施例中转动组件和钢索的配合示意图；

图5是本申请实施例中检测机构和调节机构的结构示意图。

附图标记说明：1、回转机构；11、轨道组件；111、链带部；1111、链节；1112、首节；1113、尾节；1114、销轴；1115、锁紧座；112、撑杆；113、装夹部；1131、上夹片；1132、下夹片；114、钢索；12、转动组件；121、支撑座；122、主动轴；123、主动轮；124、从动轮；125、从动轴；126、驱动电机；127、压紧轮；128、横杆；2、检测机构；21、连接座；22、检测座；23、探头；3、调节机构；31、高度调节组件；311、第一丝杠；312、第一电机；313、调节座；314、第一导轨；32、宽度调节组件；321、第二丝杠；322、第二电机；323、第二导轨；33、机器视觉识别系统；4、PE管。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种PE管相控阵探头定位工装，参照图1，包括回转机构1、检测机构2以及调节机构3，回转机构1安装在PE管4上，且位于待测焊缝的两侧，检测机构2居中安装在回转机构1上，位于待测焊缝的外侧；检测机构2在回转机构1的带动下，绕待测焊缝进行周向转动，对待测焊缝的质量进行检测工作；调节机构3安装在检测机构2上，对检测机构2的位置进行实时调整；定位工装中电气元器件的信号控制由外部的数控系统进行统一收发控制，并将检测到的信息进行处理和展示。

参照图2，回转机构1包括轨道组件11和转动组件12，轨道组件11包括链带部111、撑杆112、装夹部113以及钢索114，链带部111套设安装在PE管4外侧，并与PE管4抱紧连接，链带部111包括链节1111、首节1112以及尾节1113，链节1111设置有若干个，链节1111为矩形构造，一端沿长度方向两侧各设置有外伸的耳座，相对的另一端沿长度方向设置有内凹的卡台，耳座和卡台上都开设有居中通孔；相邻链节1111的耳座和卡座交叉配合嵌入，抵接安装，并在居中通孔中穿设销轴1114进行铰接形成链节条。链节1111的数量根据PE管4的直径尺寸进行对应增减，以适配不同的工况。

首节1112为矩形构造，一端沿长度方向两侧设置外伸的耳座，另一端两侧设置有背离首节1112主体伸出的螺杆。尾节1113为矩形构造，一端沿长度方向两侧设置有内凹的卡台，另一端两侧设置有背离尾节1113主体伸出的螺杆。首节1112的耳座与链节1111一侧的卡台铰接安装，尾节1113的卡台与链节1111另一侧的耳座铰接连接；链带部111环绕在PE管4上，首节1112和尾节1113相对，且留有间距。

首节1112和尾节1113的螺杆上各安装有锁紧座1115，锁紧座1115为块状结构，一侧居中开设有与螺杆适配的内螺纹孔，并旋拧在螺杆上；锁紧座1115的一侧开设有通孔，锁紧座1115的通孔相对内螺纹孔对称分布，且通孔的轴线垂直于内螺纹孔的轴线。在首节1112和尾节1113的螺杆上各旋拧有一件锁紧座1115，两件锁紧座1115的通孔相对，并在通孔中穿设螺栓将两件锁紧座1115锁紧，使链带部111与PE管4形成抱紧连接，不发生相对运动。链带部111与PE管4接触的侧面还设置有防滑垫，加强连接稳固的同时，防止链节1111对PE管4产生压痕。

撑杆112固接在链节1111上，且位于链节1111背离PE管4的一侧，撑杆112远离链节1111的一端设置有垂直凸台，装夹部113固接在撑杆112的凸台上，装夹部113包括上夹片1131和下夹片1132，上夹片1131和下夹片1132均为弹性薄片，且一端固接在撑杆112上，钢索114居中穿过上夹片1131和下夹片1132之间，并在上夹板和下夹片1132的另一端穿设螺栓将钢索114压紧固定。钢索114为具有刚性强度的钢丝环或扁钢带，若干件撑杆112沿圆周规律布置，将钢索114固定环设在PE管4的外围，钢索114作为转动组件12回转运动的轨道，对转动组件12的运动起到导向作用。

参照图3和图4，转动组件12包括支撑座121、主动轴122、主动轮123、从动轮124、从动轴125、驱动电机126、压紧轮127以及横杆128，支撑座121为空腔盒体结构，位于钢索114的轨道上，主动轴122穿设在盒体上，且主动轴122的轴线方向与PE管4同方向设置；主动轮123固接在主动轴122的轴身上，且主动轮123位于支撑座121的空腔内部，主动轮123压紧在钢索114一侧，从动轮124与主动轮123相对钢索114对称布置，从动轮124位于钢索114的另一侧，并与主动轮123配合压紧在钢索114上。主动轮123和从动轮124皆具有一定的弹性形变能力。从动轮124通过从动轴125转动连接在支撑座121上。

主动轴122一端安装在支撑座121上，另一端伸出支撑座121与驱动电机126连接，驱动电机126提供动力，通过主动轴122带动主动轮123进行旋转。主动轮123和从动轮124在驱动电机126开启前，从两端按压在钢索114上，通过与钢索114产生的静摩擦力支撑，转动组件12与钢索114相对静止。驱动电机126带动主动轮123旋转，克服主动轮123与钢索114之间的静摩擦力，从而使主动轮123在自身旋转的同时，相对钢索114进行位移，即沿钢索114发生回转运动，并带动支撑座121一同沿钢索114进行回转运动。

压紧轮127设置有若干件，两件压紧轮127设置为一组，分别位于钢索114两侧，且从两侧对钢索114进行压紧；压紧轮127至少设置为两组，两组压紧轮127相对主动轮123和从动轮124的配合位置对称设置；压紧轮127通过居中穿设的轴安装在支撑座121内部。压紧轮127在转动组件12沿钢索114的运动过程中，挤紧钢索114并通过与钢索114的摩擦力进行自转运动；压紧轮127同样具有一定的弹性形变能力。

支撑座121与轨道组件11配合，各设置有两件且位于PE管4上待测焊缝的两侧，横杆128安装在两件支撑座121之间，横杆128一端固接一件支撑座121，并随支撑座121一同进行相对PE管4的回转运动。

转动组件12在沿钢索114进行回转时，会经过固定钢索114的装夹部113，支撑座121上对应开设有与装夹部113配合的通槽，方便通过装夹部113。支撑座121内部在经过装夹部113时，装夹部113依次经过一组压紧轮127的配合位置、主动轮123和从动轮124的配合位置以及另一组压紧轮127的配合位置；装夹部113在经过其中一个配合位置时，始终有另外两个轮组对钢索114保持压紧配合，从而保持了回转运动中转动组件12的稳定性。

为进一步增强回转效果，在支撑座121内，主动轮123、从动轮124以及压紧轮127通过在各自对应的轴上安装传动小轮，通过链传动或者带传动实现传动连接，同步进行自身旋转，加强转动组件12与钢索114配合进行回转运动的能力。

参照图5，检测机构2包括连接座21、检测座22以及探头23，连接座21一端设置有凸台且套设固定在横杆128的居中位置，连接座21为一侧敞口的空腔盒体，敞口端正对PE管4待测焊缝的位置，检测座22通过调节机构3安装在连接座21的内部。探头23固定安装在检测座22上，且探测面正对PE管4的待测焊缝；探头23选用超声波相控阵探头23，探头23内部由多个独立的压电晶片组成阵列，按一定的规则和时序通过外部数控系统的控制激发各个晶片单元，调节控制焦点的位置和聚焦的方向。

调节机构3包括高度调节组件31、宽度调节组件32以及机器视觉识别系统33，高度调节组件31对探头23与PE管4的相对距离进行调节，宽度调节组件32对探头23相对PE管4待测焊缝的位置偏差进行调节，机器视觉识别系统33用于对焊缝的位置进行数据采集判断，从而由外部的数控系统根据采集判断的信息对探头23位置进行控制调节。

高度调节组件31包括第一丝杠311、第一电机312、调节座313以及第一导轨314，第一丝杠311的轴线垂直于PE管4的轴线方向进行布置，第一丝杠311上适配的螺帽固定安装在检测座22一侧；第一电机312安装在调节座313上，第一电机312与第一丝杠311的一端传动连接；第一导轨314固定在调节座313上，且第一导轨314的长度方向与第一丝杠311的轴线平行设置，第一导轨314上的滑块与检测座22连接；第一电机312通过带动第一丝杠311进行旋转，从而使探头23发生靠近或远离PE管4外侧面的运动，第一导轨314对检测座22和探头23的滑动起到导向稳定作用。

宽度调节组件32包括第二丝杠321、第二电机322以及第二导轨323，第二丝杠321的轴线平行于PE管4的轴线方向进行布置，第二丝杠321上适配的螺帽固定安装在调节座313背离第一丝杠311的一侧；第二电机322安装在连接座21外侧面上，且第二电机322与第二丝杠321的一端传动连接；第二导轨323固定在连接座21上，且第二导轨323的长度方向与第二丝杠321的轴线平行设置，第二导轨323上的滑块与调节座313连接；第二电机322通过带动第二丝杠321进行旋转，从而带动高度调节组件31以及探头23发生相对PE管4待测焊缝宽度方向的直线运动，第二导轨323对高度调节组件31和探头23的运动起到导向稳定作用。

机器视觉识别系统33固定安装在检测座22上，且与探头23并列设置。机器视觉识别系统33内部自带CCD图像摄取装置，并将收集到的图像转化为数字信号进行处理。机器视觉识别系统33在探头23进行回转运动时，实时监测待测焊缝的位置以及中心校准偏移位置。

本申请实施例的实施原理为：链带部111环设安装在PE管4上，且通过锁紧座1115将链带部111抱紧在PE管4外侧；驱动电机126带动主动轴122进行旋转，主动轮123与钢索114的摩擦作用使主动轮123在自转的同时，沿钢索114的轨迹相对PE管4进行回转运动；从动轮124以及压紧轮127在钢索114上同步进行运动，加强转动组件12的稳定性；探头23通过与转动组件12一同运动，绕着PE管4上的待测焊缝进行360度的回转运动，从而自动完成全方位的焊缝质量检测。

在探头23进行检测的同时，机器视觉识别系统33与探头23一起进行运动，机器视觉识别系统33实时监测待测焊缝的位置，发现探头23和待测焊缝的位置出现偏移时，由外部的数控系统控制第一电机312或第二电机322开启，对探头23和PE管4的相对位置进行高度间距或宽度居中的位置进行实时调节，保证探头23检测结果的清晰有效。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种PE管相控阵探头定位工装，其特征在于：包括安装在待测PE管(4)上且作为支撑基础的回转机构(1)和连接在回转机构(1)上且对PE管(4)的焊缝进行质量检测的检测机构(2)；

所述回转机构(1)包括环设在PE管(4)外且与PE管(4)抱紧安装的链带部(111)、固接在链带部(111)上且位于链带部(111)背离PE管(4)一侧的撑杆(112)、安装在撑杆(112)远离链带部(111)的一端且绕PE管(4)一圈的钢索(114)、设置为空腔盒体且位于钢索(114)外围的支撑座(121)、穿设在支撑座(121)上的主动轴(122)、安装在主动轴(122)上且挤压在钢索(114)一侧的主动轮(123)、与主动轮(123)相对钢索(114)对称设置且挤压在钢索(114)另一侧的从动轮(124)以及安装在支撑座(121)外侧且通过主动轴(122)带动主动轮(123)进行旋转的驱动电机(126)；所述链带部(111)与PE管(4)接触的侧面上设置有防滑垫；

所述回转机构(1)还包括与主动轮(123)和从动轮(124)的配合位置并列设置的压紧轮(127)，所述压紧轮(127)两件为一组，两件压紧轮(127)分别挤压在钢索(114)两侧，所述压紧轮(127)设置有若干组；

所述检测机构(2)包括连接安装在支撑座(121)一侧上且设置有一端敞口的连接座(21)、位于连接座(21)内部且对PE管(4)焊缝进行检测的超声波相控阵探头(23)。

2.根据权利要求1所述的一种PE管相控阵探头定位工装，其特征在于：所述链带部(111)包括设置有若干件的链节(1111)，若干件链节(1111)铰接配合为环设在PE管(4)外侧的链节条，所述链节条两端分别铰接有首节(1112)和尾节(1113)，所述首节(1112)和尾节(1113)配合连接将链带部(111)抱紧安装在PE管(4)上。

3.根据权利要求2所述的一种PE管相控阵探头定位工装，其特征在于：所述首节(1112)和尾节(1113)侧面对应位置上各设置有外凸的螺杆，所述螺杆上各旋拧有锁紧座(1115)，所述锁紧座(1115)还设置有通孔，旋拧在首节(1112)螺杆上的锁紧座(1115)与旋拧在尾节(1113)螺杆上的锁紧座(1115)通孔相对，并穿设螺栓进行锁紧。

4.根据权利要求1所述的一种PE管相控阵探头定位工装，其特征在于：所述撑杆(112)远离链带部(111)的一端固接有弹性薄片结构的上夹片(1131)和下夹片(1132)，所述上夹片(1131)和下夹片(1132)将钢索(114)居中夹紧固定，上夹片(1131)和下夹片(1132)远离撑杆(112)的一端穿设螺栓进行锁紧配合。

5.根据权利要求1所述的一种PE管相控阵探头定位工装，其特征在于：所述回转机构(1)设置为两组且对称布置在PE管(4)待测焊缝的两侧，两件支撑座(121)之间固接有横杆(128)，所述检测机构(2)居中安装在横杆(128)上。

6.根据权利要求1所述的一种PE管相控阵探头定位工装，其特征在于：所述探头(23)安装在位于连接座(21)内部的检测座(22)上，所述连接座(21)内还安装有调节探头(23)和PE管(4)相对距离的高度调节组件(31)，所述高度调节组件(31)包括轴线与PE管(4)垂直的且用于带动检测座(22)和探头(23)移动的第一丝杠(311)、对检测座(22)的运动进行导向的第一导轨(314)以及提供动力的第一电机(312)，所述第一丝杠(311)、第一导轨(314)以及第一电机(312)固定安装在位于连接座(21)内的调节座(313)上。

7.根据权利要求6所述的一种PE管相控阵探头定位工装，其特征在于：所述调节座(313)背离第一丝杠(311)的一侧连接安装有调节探头(23)和焊缝宽度方向相对位置的宽度调节组件(32)，所述宽度调节组件(32)包括轴线与PE管(4)轴线平行布置的第二丝杠(321)、对调节座(313)的运动进行导向的第二导轨(323)以及提供动力的第二电机(322)，所述第二丝杠(321)、第二导轨(323)以及第二电机(322)固定安装在连接座(21)上。

8.根据权利要求7所述的一种PE管相控阵探头定位工装，其特征在于：所述检测座(22)上安装有与探头(23)并列设置的且用于实时监测待测焊缝的位置以及中心校准偏移位置的机器视觉识别系统(33)。

Images