CN114624259A - 基于远程控制的水冷壁爬壁机器人dr检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测方法及系统，包括：远程控制X射线探伤机系统，包括：X射线发生器，用以发射X射线；远程控制器，实现远程调节KV、时间、开关高压；远程控制遥控器，控制爬壁机器人移动和X射线探伤机升降机构的升降；移动式平板探测器系统：包括：无线便携式平板探测器，搭载摄像监控确保无线便携式平板探测器到达预设位置，检测拍摄完成图像实时传回软件系统并自动保存；移动机构，配备远程控制遥控器用以操作无线便携式平板探测器移动。本发明缺陷显示更直观，污染更小，检测速度和效率提高，且控制成本。

Description

基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测方法及系统

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体地，涉及一种基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测方法及系统。

背景技术

工业用X射线DR检测技术在近几年取得了突破性的发展，高质量的图像显示和方便快捷的操作过程被广泛应用在电力、航空航天、船舶、铁路、石油化工、机械制造及冶金等行业的尖端领域[1-5]。在电力系统设备(包括电网线夹、压力容器、压力管道、锅炉等)的检测应用方面也被加速推广应用。通常，一套完整的检测系统包括：射线源(微型脉冲射线源或X光机)、DR板(DXR250V)、图像显示系统(含图像处理分析软件)等[6-7]。

当前，电站锅炉四管泄漏事件频发，局限于现场环境和检测技术的制约，防磨防爆工作效率无法做到有效的提升[8]。特别是锅炉水冷壁管的检查和射线检测

[9-10]，炉膛空间大，需检测数量庞大，检测位置高度最高可达100米，前期需要搭设满堂脚手或升降平台，安全风险高，且成本巨大。现有的射线检测方法基本以常规射线检测方法为主，从现场布片和拍片到暗室洗片、读片整个工艺流程繁琐，效率低下。

目前中国电站锅炉水冷壁管的检测中已有报道采用磁吸附履带式爬行器配合超声波测厚仪对水冷壁管进行厚度检测[11]，以及自动爬行器与远场涡流技术相配合的水冷壁内外壁缺陷的检测[12]。但是对于应用了远程控制技术的以水冷壁爬壁机器人为载体的电站锅炉水冷壁无损检测DR检测尚无报道。

为了解决电站锅炉水冷壁管检查和射线检测时，由于检测数量庞大、检测位置高、前期需要搭设满堂脚手或升降平台，造成的安全风险高，且成本巨大等问题。研究开发了一种通过X射线探伤机与DR板以及全自动爬壁机器人相配合的基于远程控制的爬壁机器人平台水冷壁DR检测系统。

专利文献CN108095748A(申请号：CN201810096264.X)公开了一种X射线DR机器人系统及其检测方法，包括控制台单元、DR机器人单元、管球单元、平板探测器单元、采样单元、下位机；所述DR机器人单元包括X射线管球机械臂、平板探测器机械臂，将X射线管球机械臂与平板探测器机械臂的运动轨迹以及动作信息传输给下位机；所述下位机用于控制X射线管球机械臂、平板探测器机械臂的运动轨迹，以及控制管球单元、平板探测器单元的工作情况，并将检测信息传输给控制台单元。但该发明不能解决电站锅炉水冷壁管检查和射线检测问题，不能解决成本问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测方法及系统。

根据本发明提供的一种基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测系统，包括：

远程控制X射线探伤机系统，包括：X射线发生器，用以发射X射线；远程控制器，实现远程调节KV、时间、开关高压；远程控制遥控器，控制爬壁机器人移动和X射线探伤机升降机构的升降；

移动式平板探测器系统：包括：无线便携式平板探测器，搭载摄像监控确保无线便携式平板探测器到达预设位置，检测拍摄完成图像实时传回软件系统并自动保存；移动机构，配备远程控制遥控器用以操作无线便携式平板探测器移动。

优选地，在所述远程控制X射线探伤机系统中：

对射线机控制器的外形尺寸与全自动爬壁机器人的安装符合预设标准；远程控制器安装在爬壁机器人预设位置，射线机安装在模组升降机构上，控制器和射线机短电缆连接，同时与爬壁机器人钢性固定；

远程控制X射线探伤机使用锂电池独立供电，采用小焦点射线管，显示屏通过远程控制器实现远程调节KV、时间、开关高压，出现故障时显示屏显示故障状态；控制回路与高压隔离，线路板采用贴片元件，数字化微机控制，免参数调整，回路为模块化结构，风道式散热；

DR设备在拍摄时，通过使用步进电机调节丝杆装置调校支架和对焦调解装置，在丝杆上安装位置传感器，通过主控制器IO口与步进电机驱动器连接进行升降控制，位置传感器经过单路继电器转为高低电平输入主控制器IO口进行位置判断；

X射线探伤机的升降机构用于检测时射线焦距的调节，由爬壁机器人集中控制，升降载荷设置大于预设值；升降机构由左右两组模组组成，升降行走轨迹步调一致，方向一致。

优选地，基于升降时同步性要求的考虑，使用同步带方式；将电机和减速器的安装位置修正至与爬壁机器人主控盒的位置符合预设标准；顶部模组进行硬性连接固定；模组左右两侧与爬壁机器人进行钢性连接固定。

优选地，在所述移动式平板探测器系统中：

DR板移动机构包括微型卷扬机、钢索及限位、现场固定和滑轮装置、监控摄像头；

卷扬机采用无线遥控控制，电机配备过载保护，工作状态下禁止拖曳；DR板和钢索之间加装双限位；

DR板距离锅炉水冷壁外壁间距预设距离，采用上挂下收方式布置，采用轴承移动滑轮；

移动机构工作前利用卷扬机和固定滑轮装置绷直钢索，挂上DR板，锁紧上下钢索，测试无线通讯信号，打开监控摄像头，远程控制DR板移动机构，对射线检测部位进行定位或调整；

检测过程中，移动机构依据搭载在爬壁机器人上的射线机焦点位置和焦距进行同步移动和调整。

优选地，DR成像检测系统配备的与无线平板探测器相适应的操作软件支持Windows操作系统；

采集的图像信息能够通过图像处理操作软件浏览和查找，拍摄完成原图自动保存，图像编辑后另存为多种格式；操作软件能够正、负片切换，一键得到自动对比度或手动特写局部对比度功能，能够通过调节窗宽和窗位来调节宽容度；能够测量归一化信噪比、灰度值、双丝分辨率、标记；对图像进行标注、标识、裁剪、旋转、水平和垂直镜像；图像手动增强功能和多种预设模式；拥有缺陷标记、缺陷尺寸测量、尺寸标定功能。

根据本发明提供的一种基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测方法，采用所述的基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测系统，执行包括：

步骤S1：控制爬壁机器人到达指定检测位置；

步骤S2：控制移动机构使平板探测器到预设的位置并监控确保到达预设位置；

步骤S3：控制X射线探伤机升降机构实现对焦；

步骤S4：进行X射线检测，并实时传回检测图像。

优选地，在所述步骤S2中：

DR板移动机构包括微型卷扬机、钢索及限位、现场固定和滑轮装置、监控摄像头；

卷扬机采用无线遥控控制，电机配备过载保护，工作状态下禁止拖曳；DR板和钢索之间加装双限位；

DR板距离锅炉水冷壁外壁间距预设距离，采用上挂下收方式布置，采用轴承移动滑轮；

移动机构工作前利用卷扬机和固定滑轮装置绷直钢索，挂上DR板，锁紧上下钢索，测试无线通讯信号，打开监控摄像头，远程控制DR板移动机构，对射线检测部位进行定位或调整；

检测过程中，移动机构依据搭载在爬壁机器人上的射线机焦点位置和焦距进行同步移动和调整。

优选地，在所述步骤S3中：

远程控制X射线探伤机中，对射线机控制器的外形尺寸与全自动爬壁机器人的安装符合预设标准；远程控制器安装在爬壁机器人预设位置，射线机安装在模组升降机构上，控制器和射线机短电缆连接，同时与爬壁机器人钢性固定；

远程控制X射线探伤机使用锂电池独立供电，采用小焦点射线管，显示屏通过远程控制器实现远程调节KV、时间、开关高压，出现故障时显示屏显示故障状态；控制回路与高压隔离，线路板采用贴片元件，数字化微机控制，免参数调整，回路为模块化结构，风道式散热；

DR设备在拍摄时，通过使用步进电机调节丝杆装置调校支架和对焦调解装置，在丝杆上安装位置传感器，通过主控制器IO口与步进电机驱动器连接进行升降控制，位置传感器经过单路继电器转为高低电平输入主控制器IO口进行位置判断；

X射线探伤机的升降机构用于检测时射线焦距的调节，由爬壁机器人集中控制，升降载荷设置大于预设值；升降机构由左右两组模组组成，升降行走轨迹步调一致，方向一致。

优选地，基于升降时同步性要求的考虑，使用同步带方式；将电机和减速器的安装位置修正至与爬壁机器人主控盒的位置符合预设标准；顶部模组进行硬性连接固定；模组左右两侧与爬壁机器人进行钢性连接固定。

优选地，DR成像检测系统配备的与无线平板探测器相适应的操作软件支持Windows操作系统；

采集的图像信息能够通过图像处理操作软件浏览和查找，拍摄完成原图自动保存，图像编辑后另存为多种格式；操作软件能够正、负片切换，一键得到自动对比度或手动特写局部对比度功能，能够通过调节窗宽和窗位来调节宽容度；能够测量归一化信噪比、灰度值、双丝分辨率、标记；对图像进行标注、标识、裁剪、旋转、水平和垂直镜像；图像手动增强功能和多种预设模式；拥有缺陷标记、缺陷尺寸测量、尺寸标定功能。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明稳定可靠、使用更便捷，检测效率高、定位准确、移动灵活、拆装便捷、维护简单；

2、本发明缺陷显示更直观，污染更小，可在线实时观察缺陷，检测速度和效率大幅度提高，且对成本控制提供了极大的帮助；

3、本发明解决了由于检测数量庞大、检测位置高、前期需要搭设满堂脚手或升降平台，造成的安全风险高，且成本巨大的问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明工作模式

图2为X射线探伤爬壁机器人；

图3为DR检测设备升降装置原理图；

图4为升降机构；

图5为无线平板探测器；

图6为无线平板探测器移动装置；

图7为操作软件界面；

图8为水冷壁管排直段，130KV,10秒；

图9为水冷壁管排弯管，130KV,15秒；

图10为DR系统示意图。

其中：

①为锅炉水冷壁；

②为DR板；

③为爬壁机器人；

④为X射线探伤机。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1；

根据本发明提供的一种基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测系统，如图1-图10所示，包括：

远程控制X射线探伤机系统，包括：X射线发生器，用以发射X射线；远程控制器，实现远程调节KV、时间、开关高压；远程控制遥控器，控制爬壁机器人移动和X射线探伤机升降机构的升降；

移动式平板探测器系统：包括：无线便携式平板探测器，搭载摄像监控确保无线便携式平板探测器到达预设位置，检测拍摄完成图像实时传回软件系统并自动保存；移动机构，配备远程控制遥控器用以操作无线便携式平板探测器移动。

具体地，在所述远程控制X射线探伤机系统中：

对射线机控制器的外形尺寸与全自动爬壁机器人的安装符合预设标准；远程控制器安装在爬壁机器人预设位置，射线机安装在模组升降机构上，控制器和射线机短电缆连接，同时与爬壁机器人钢性固定；

远程控制X射线探伤机使用锂电池独立供电，采用小焦点射线管，显示屏通过远程控制器实现远程调节KV、时间、开关高压，出现故障时显示屏显示故障状态；控制回路与高压隔离，线路板采用贴片元件，数字化微机控制，免参数调整，回路为模块化结构，风道式散热；

DR设备在拍摄时，通过使用步进电机调节丝杆装置调校支架和对焦调解装置，在丝杆上安装位置传感器，通过主控制器IO口与步进电机驱动器连接进行升降控制，位置传感器经过单路继电器转为高低电平输入主控制器IO口进行位置判断；

X射线探伤机的升降机构用于检测时射线焦距的调节，由爬壁机器人集中控制，升降载荷设置大于预设值；升降机构由左右两组模组组成，升降行走轨迹步调一致，方向一致。

具体地，基于升降时同步性要求的考虑，使用同步带方式；将电机和减速器的安装位置修正至与爬壁机器人主控盒的位置符合预设标准；顶部模组进行硬性连接固定；模组左右两侧与爬壁机器人进行钢性连接固定。

具体地，在所述移动式平板探测器系统中：

DR板移动机构包括微型卷扬机、钢索及限位、现场固定和滑轮装置、监控摄像头；

卷扬机采用无线遥控控制，电机配备过载保护，工作状态下禁止拖曳；DR板和钢索之间加装双限位；

DR板距离锅炉水冷壁外壁间距预设距离，采用上挂下收方式布置，采用轴承移动滑轮；

移动机构工作前利用卷扬机和固定滑轮装置绷直钢索，挂上DR板，锁紧上下钢索，测试无线通讯信号，打开监控摄像头，远程控制DR板移动机构，对射线检测部位进行定位或调整；

检测过程中，移动机构依据搭载在爬壁机器人上的射线机焦点位置和焦距进行同步移动和调整。

具体地，DR成像检测系统配备的与无线平板探测器相适应的操作软件支持Windows操作系统；

采集的图像信息能够通过图像处理操作软件浏览和查找，拍摄完成原图自动保存，图像编辑后另存为多种格式；操作软件能够正、负片切换，一键得到自动对比度或手动特写局部对比度功能，能够通过调节窗宽和窗位来调节宽容度；能够测量归一化信噪比、灰度值、双丝分辨率、标记；对图像进行标注、标识、裁剪、旋转、水平和垂直镜像；图像手动增强功能和多种预设模式；拥有缺陷标记、缺陷尺寸测量、尺寸标定功能。

根据本发明提供的一种基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测方法，采用所述的基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测系统，执行包括：

步骤S1：控制爬壁机器人到达指定检测位置；

步骤S2：控制移动机构使平板探测器到预设的位置并监控确保到达预设位置；

步骤S3：控制X射线探伤机升降机构实现对焦；

步骤S4：进行X射线检测，并实时传回检测图像。

具体地，在所述步骤S2中：

DR板移动机构包括微型卷扬机、钢索及限位、现场固定和滑轮装置、监控摄像头；

卷扬机采用无线遥控控制，电机配备过载保护，工作状态下禁止拖曳；DR板和钢索之间加装双限位；

DR板距离锅炉水冷壁外壁间距预设距离，采用上挂下收方式布置，采用轴承移动滑轮；

移动机构工作前利用卷扬机和固定滑轮装置绷直钢索，挂上DR板，锁紧上下钢索，测试无线通讯信号，打开监控摄像头，远程控制DR板移动机构，对射线检测部位进行定位或调整；

检测过程中，移动机构依据搭载在爬壁机器人上的射线机焦点位置和焦距进行同步移动和调整。

具体地，在所述步骤S3中：

远程控制X射线探伤机中，对射线机控制器的外形尺寸与全自动爬壁机器人的安装符合预设标准；远程控制器安装在爬壁机器人预设位置，射线机安装在模组升降机构上，控制器和射线机短电缆连接，同时与爬壁机器人钢性固定；

远程控制X射线探伤机使用锂电池独立供电，采用小焦点射线管，显示屏通过远程控制器实现远程调节KV、时间、开关高压，出现故障时显示屏显示故障状态；控制回路与高压隔离，线路板采用贴片元件，数字化微机控制，免参数调整，回路为模块化结构，风道式散热；

DR设备在拍摄时，通过使用步进电机调节丝杆装置调校支架和对焦调解装置，在丝杆上安装位置传感器，通过主控制器IO口与步进电机驱动器连接进行升降控制，位置传感器经过单路继电器转为高低电平输入主控制器IO口进行位置判断；

X射线探伤机的升降机构用于检测时射线焦距的调节，由爬壁机器人集中控制，升降载荷设置大于预设值；升降机构由左右两组模组组成，升降行走轨迹步调一致，方向一致。

具体地，基于升降时同步性要求的考虑，使用同步带方式；将电机和减速器的安装位置修正至与爬壁机器人主控盒的位置符合预设标准；顶部模组进行硬性连接固定；模组左右两侧与爬壁机器人进行钢性连接固定。

具体地，DR成像检测系统配备的与无线平板探测器相适应的操作软件支持Windows操作系统；

采集的图像信息能够通过图像处理操作软件浏览和查找，拍摄完成原图自动保存，图像编辑后另存为多种格式；操作软件能够正、负片切换，一键得到自动对比度或手动特写局部对比度功能，能够通过调节窗宽和窗位来调节宽容度；能够测量归一化信噪比、灰度值、双丝分辨率、标记；对图像进行标注、标识、裁剪、旋转、水平和垂直镜像；图像手动增强功能和多种预设模式；拥有缺陷标记、缺陷尺寸测量、尺寸标定功能。

实施例2：

实施例2为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。

本发明主要开发了一种基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测系统，并研究了此检测系统在无需搭设满堂脚手或升降平台的条件下在线实时观察缺陷的可行性和可靠性，对检测速度和效率的大幅度提高，以及成本控制提供了极大的帮助。

1整体架构

检测系统通过远程控制X射线探伤机与DR板以及全自动爬壁机器人相配合，主要由远程控制X射线探伤机(含升降机构)、移动式平板探测器、笔记本电脑和软件构成。

1.1工作模式

步骤1：通过远程无线遥控器操纵自动爬壁机器人到达指定检测位置；

步骤2：通过远程无线遥控板操纵无线平板探测器移动装置将平板探测器移动到相应的位置，无线平板探测器上安装摄像头可监控移动是否到位；

步骤3：通过远程无线遥控器操纵X射线探伤机升降机构实现对焦；

步骤4：通过软件操作进行X射线检测，并实时传回检测图像。

依据电站锅炉水冷壁的基本构造，炉墙外壁存在保温(含钩钉、铅丝网、铝皮)以及钢结构等其他部件设备，内壁为光管基本无障碍。为了规避工作环境影响因素，进一步提高检测效率，基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测系统优选DR板在外、射线源在内以及外壁管子编号和像质剂的硬件布置。为满足电站锅炉检修安全规程，电源采用可充电锂电池并布置在炉外，通过炉墙上观火孔与射线源连接。

DR板和搭载射线装置的爬壁小车均布置激光雷达和监控相机，定位检测部位，远程控制内外同步移动，快速有效的对水冷壁管和焊缝进行检测。

远程控制水冷壁爬壁机器人DR检测系统由软件系统(含图像处理分析软件)、远程控制X射线探伤机系统和移动式平板探测器系统组成。软件系统为远程控制水冷壁爬壁机器人DR检测系统的总控制，可以实现全部子系统的远程控制；远程控制X射线探伤机系统包括X射线发生器、远程控制器、锂电池、线缆、无线路由器、全自动爬壁机器人载体，并配备远程控制遥控器用以操作全自动爬壁机器人的移动到相应检测位置和X射线探伤机升降机构的升降以实现X射线探伤机的对焦；移动式平板探测器系统无线便携式平板探测器和行走机构，行走机构配备远程控制遥控器用以操作平板探测器移动到相应检测位置，平板探测器搭载摄像监控确保其到达指定位置，检测拍摄完成图像实时传回软件系统并自动保存。

涂2中①锅炉水冷壁是待检测的部件；②DR板安装在在水冷壁的外侧，配备行走机构移动到相应的检测位置；③爬壁机器人在锅炉水冷壁内测，爬行到相应位置；④X射线探伤机安装于爬壁机器人本体上，并配备升降机构来调节其焦距。

1.2技术要求

基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测系统主要是针对电站锅炉水冷壁的射线检测，属于高空壁面高效率作业，其应满足以下主要技术要求：

(1)透照厚度满足1000MW煤电机组水冷壁的检测；

(2)单次DR检测曝光时间≤20秒；

(3)单次有限成像面积≥200×200mm；

(4)所有装置和设备均具备远程控制功能；

(5)内外壁设备和装置具备同步和微调功能；

(6)检测和控制相应位置应设置配备无线通讯设备的工作人员。

2远程控制X射线探伤机

远程控制X射线探伤机主要有X射线发生器、控制器、远程控制器、锂电池、线缆、无线路由器组成。对射线机控制器的外形尺寸进行改良，以满足全自动爬壁机器人相适应的安装位置。控制器安装在爬壁机器人预留位置，射线机安装在模组升降机构上，两者短电缆连接，同时均与爬壁机器人钢性固定。

2.1 X射线探伤机

远程控制X射线探伤机是与全自动爬壁机器人相适应的满足电站锅炉水冷壁现场环境的改良型射线机。使用锂电池供电，特别适用于现场检修和生产线不停产等没有电源供电的地方，独立供电，不会对生产线正常生产造成影响。采用小焦点射线管，保证了拍片时能得到更高的清晰度。彩色显示屏通过远程控制器可以实现远程调节KV、时间、开关高压，出现故障时显示屏会显示故障状态。

控制器重量轻、体积小，操作简捷方便，控制回路采用悬浮地与高压彻底隔离，从而避免了高压放电冲击控制器产生故障。线路板采用贴片元件，数字化微机控制，免参数调整。回路为模块化结构，风道式散热，连续工作可靠性高。

2.2升降机构

DR设备在拍摄时，通过使用步进电机调节丝杆装置来调校支架和对焦调解装置，从而实现此功能模块的聚焦调整，在丝杆上安装位置传感器以避免射线机超出范围移动。通过主控制器IO口与步进电机驱动器连接进行升降控制，位置传感器使用的是NPN型，需要经过单路继电器转为高低电平输入主控制器IO口进行位置判断，电路原理如图3。

X射线探伤机的升降机构主要用于检测时射线焦距的调节，由爬壁机器人集中控制，升降载荷≥25Kg(射线机和控制器重量)；升降机构由左右两组模组组成，升降行走轨迹步调一致，方向一致。

升降机构由RXP60-L300直线双模组、60102刹车电机、2D45M驱动、减速器(1：10)、三角定制连接板、限位器、光纤+联轴器组成，利用爬壁机器人现有的24V供电电源，直接安装固定于主控盒面板上。电机端子A+A-B+B-接步进电机，控制端子包括ENA+ENA-、DIR+DIR-、PUL+PUL-，选用共阴极接法，ENA-DIR-PUL-共地，ENA+使能端浮空，DIR+接主控板IO口C7，PUL+接主控板IO口D10。

在此基础上，为满足高空作业的条件，对升降机构进行改良，具体如下：

(1)基于升降时同步性要求的考虑，舍弃了滚轴丝杆模组，优选采用同步带方式。

(2)为保证设备工作的重心，防止颠覆，将电机和减速器的安装位置修正为更贴近爬壁机器人主控盒的位置。

(3)顶部模组进行硬性连接固定，保证升降机构的稳定性，防止卡涩。

(4)模组左右两侧亦与爬壁机器人进行钢性连接固定，提高升降机构可靠性和稳定性。

使用遥控器CH5通道对丝杆的前进/后退进行控制，当CH5为282时，如果没有到限位位置，给PUL+发送一个脉冲，若到达限位则DIR+输出取反；为1722时，如果没有到限位位置，给PUL+发送脉冲，若到达限位则DIR+输出取反。通过修改延时时间来改变脉冲发送速度，对步进电机进行速度变换。限位原理如下：

3移动式平板探测器

探测器采用10×12英寸的无线便携式非晶硅平板探测器，该探测器坚固耐用能满足工业需求。数据和信号通信可通过有线或无线来实现。检测影像真实可靠、效率高、定位准确、移动灵活、拆装便捷、维护简单。可以在不拆除保温层的情况下，采用X射线数字成像技术，在12s内能完成对锅炉炉管焊缝检测，5-60s内能完成带保温层管道焊缝及腐蚀状况一个位置的检测。

3.1平板探测器

该平板探测器采用耐辐射非晶硅传感器设计，最高照射电压可达370kv；250×300mm²成像区域(该成像区域能适应常见的焊缝检测)，小于7mm窄边能有效检测狭窄处的边角，125μm像素尺寸；高达16位的A/D转换器，灰度等级能达到65536级；180秒的可调曝光窗口，能满足不同材料的曝光条件；配套铝合金和碳纤维的外壳坚固耐用，加装防护铠甲，可承受1米跌落；配备12V同步微型电机，具备前进、后退、停止功能；电机工作无线控制距离超过500米，移动续航能力超过6小时；加装了定位监控相机，电脑软件或手机APP控制，可在线实时监控。

具有高耐辐射性，广泛的环境适应性，高可靠性，检测灵敏度高、分辨率高、动态范围大、检测图像现场可立即显示观看等特点。

3.2移动机构

DR板移动机构由微型卷扬机、钢索(

100m)及限位、现场固定和滑轮装置、监控摄像头等组成。

卷扬机采用无线遥控控制，电机配备过载保护，工作状态下禁止拖曳。DR板和钢索之间加装双限位，防止钢索脱钩。

DR板距离锅炉水冷壁外壁间距20～30mm，防止外墙保温钩钉牵绊，采用上挂下收方式布置，采用轴承移动滑轮，保证移动的顺畅和平稳。

移动机构工作前首先利用卷扬机和固定滑轮装置绷直钢索，挂上DR板，锁紧上下钢索，测试所有相关的无线通讯信号，打开监控摄像头，远程控制DR板移动机构，对射线检测部位进行定位或调整。

检测过程中，移动机构依据搭载在爬壁机器人上的射线机焦点位置和焦距进行同步移动和调整。

4工艺试验

4.1操作软件

DR成像检测系统配备的与无线平板探测器相适应的操作软件支持Windows操作系统，方便对探测器进行参数配置、校正、采集图像以及观察图像。

采集的图像相关信息可通过图像处理操作软件浏览和查找。拍摄完成原图自动保存(raw/dcn/jpg/png等多种格式)，一般自动保存为DCN无损格式，DCN模式灰度可以调节，便于以后可以调整不同灰度来达到最佳效果，图像编辑后可另存为多种格式(一般另存为PNG格式，可以用手机和电脑打开)。操作软件正、负片切换，能在正片(或负片)缺陷不明显时切换成另一种方式来获得最佳效果；能一键得到自动对比度，或手动特写局部对比度功能，另外还可以通过调节窗宽和窗位来调节宽容度(就是调节高亮和高黑处的差距)；能测量归一化信噪比、灰度值、双丝分辨率、标记等；对图像进行标注、标识、裁剪、旋转、水平和垂直镜像；图像手动增强功能和多种预设模式(线夹、焊缝、线缆、陶瓷、铸件、电子器件等)；能缺陷标记、缺陷尺寸测量、尺寸标定功能。

4.2实验过程

本次试验针对300MW煤电机组水冷壁管进行实地DR射线检测，水冷壁材料为20G，规格为

搭载射线机和控制器的爬壁机器人在炉膛内爬行至指定检测高度和部位，移动式锂电池在相同高度炉外部位通过观火孔连接控制器并进行供电，操作人员处于锅炉底部冷灰斗人孔门进口处进行操作与控制(距离50m)。DR板(含移动机构)和WIFI路由器布置于检测部位相对应的炉外，利用锅炉钢结构和相关空间合理定位。

4.3试验结果

检测电压130KV，焦距600，曝光时间10秒、15秒，双壁单影透照方式，采用满足GB/T239015-I272标准的双丝型像质剂布置，分别对锅炉水冷壁管排直段和弯管进行拍片检测，检测结果如图8、图9所示：

通过以上试验，在不搭设满堂脚手架或锅炉升降平台的条件下，基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测系统不仅满足电站水冷壁的检测质量要求，检测效率亦是常规RT检测的10倍及以上。通过远程控制，可以有效提升防磨防爆检查的工作效率，大幅度缩短电站锅炉检修周期，节约检修成本，降低安全风险。

5小结

当前，电站锅炉水冷壁管的检查和射线检测，依然以常规射线检测方法为主。而现有的射线检测方法工艺流程繁琐，效率低下，且安全风险高，成本巨大。本文开展了基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测测试并进行了现场锅炉水冷壁的DR检测，得出如下结论。

基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测系统通过远程控制X射线探伤机与DR板以及全自动爬壁机器人相配合，在无需搭设满堂脚手或升降平台的条件下，使用更便捷，缺陷显示更直观，污染更小，可在线实时观察缺陷，检测速度和效率大幅度提高，且对成本控制提供了极大的帮助。检测效率高、定位准确、移动灵活、拆装便捷、维护简单。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测系统，其特征在于，包括：

远程控制X射线探伤机系统，包括：X射线发生器，用以发射X射线；远程控制器，实现远程调节KV、时间、开关高压；远程控制遥控器，控制爬壁机器人移动和X射线探伤机升降机构的升降；

移动式平板探测器系统：包括：无线便携式平板探测器，搭载摄像监控确保无线便携式平板探测器到达预设位置，检测拍摄完成图像实时传回软件系统并自动保存；移动机构，配备远程控制遥控器用以操作无线便携式平板探测器移动。

2.根据权利要求1所述的基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测系统，其特征在于，在所述远程控制X射线探伤机系统中：

对射线机控制器的外形尺寸与全自动爬壁机器人的安装符合预设标准；远程控制器安装在爬壁机器人预设位置，射线机安装在模组升降机构上，控制器和射线机短电缆连接，同时与爬壁机器人钢性固定；

远程控制X射线探伤机使用锂电池独立供电，采用小焦点射线管，显示屏通过远程控制器实现远程调节KV、时间、开关高压，出现故障时显示屏显示故障状态；控制回路与高压隔离，线路板采用贴片元件，数字化微机控制，免参数调整，回路为模块化结构，风道式散热；

DR设备在拍摄时，通过使用步进电机调节丝杆装置调校支架和对焦调解装置，在丝杆上安装位置传感器，通过主控制器IO口与步进电机驱动器连接进行升降控制，位置传感器经过单路继电器转为高低电平输入主控制器IO口进行位置判断；

X射线探伤机的升降机构用于检测时射线焦距的调节，由爬壁机器人集中控制，升降载荷设置大于预设值；升降机构由左右两组模组组成，升降行走轨迹步调一致，方向一致。

3.根据权利要求2所述的基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测系统，其特征在于，包括：

基于升降时同步性要求的考虑，使用同步带方式；将电机和减速器的安装位置修正至与爬壁机器人主控盒的位置符合预设标准；顶部模组进行硬性连接固定；模组左右两侧与爬壁机器人进行钢性连接固定。

4.根据权利要求1所述的基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测系统，其特征在于，在所述移动式平板探测器系统中：

DR板移动机构包括微型卷扬机、钢索及限位、现场固定和滑轮装置、监控摄像头；

卷扬机采用无线遥控控制，电机配备过载保护，工作状态下禁止拖曳；DR板和钢索之间加装双限位；

DR板距离锅炉水冷壁外壁间距预设距离，采用上挂下收方式布置，采用轴承移动滑轮；

移动机构工作前利用卷扬机和固定滑轮装置绷直钢索，挂上DR板，锁紧上下钢索，测试无线通讯信号，打开监控摄像头，远程控制DR板移动机构，对射线检测部位进行定位或调整；

检测过程中，移动机构依据搭载在爬壁机器人上的射线机焦点位置和焦距进行同步移动和调整。

5.一种基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测系统，其特征在于，包括：

DR成像检测系统配备的与无线平板探测器相适应的操作软件支持Windows操作系统；

采集的图像信息能够通过图像处理操作软件浏览和查找，拍摄完成原图自动保存，图像编辑后另存为多种格式；操作软件能够正、负片切换，一键得到自动对比度或手动特写局部对比度功能，能够通过调节窗宽和窗位来调节宽容度；能够测量归一化信噪比、灰度值、双丝分辨率、标记；对图像进行标注、标识、裁剪、旋转、水平和垂直镜像；图像手动增强功能和多种预设模式；拥有缺陷标记、缺陷尺寸测量、尺寸标定功能。

6.一种基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测方法，其特征在于，采用权利要求1所述的基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测系统，执行包括：

步骤S1：控制爬壁机器人到达指定检测位置；

步骤S2：控制移动机构使平板探测器到预设的位置并监控确保到达预设位置；

步骤S3：控制X射线探伤机升降机构实现对焦；

步骤S4：进行X射线检测，并实时传回检测图像。

7.根据权利要求6所述的基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测方法，其特征在于，在所述步骤S2中：

DR板移动机构包括微型卷扬机、钢索及限位、现场固定和滑轮装置、监控摄像头；

卷扬机采用无线遥控控制，电机配备过载保护，工作状态下禁止拖曳；DR板和钢索之间加装双限位；

DR板距离锅炉水冷壁外壁间距预设距离，采用上挂下收方式布置，采用轴承移动滑轮；

移动机构工作前利用卷扬机和固定滑轮装置绷直钢索，挂上DR板，锁紧上下钢索，测试无线通讯信号，打开监控摄像头，远程控制DR板移动机构，对射线检测部位进行定位或调整；

检测过程中，移动机构依据搭载在爬壁机器人上的射线机焦点位置和焦距进行同步移动和调整。

8.根据权利要求6所述的基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测方法，其特征在于，在所述步骤S3中：

远程控制X射线探伤机中，对射线机控制器的外形尺寸与全自动爬壁机器人的安装符合预设标准；远程控制器安装在爬壁机器人预设位置，射线机安装在模组升降机构上，控制器和射线机短电缆连接，同时与爬壁机器人钢性固定；

远程控制X射线探伤机使用锂电池独立供电，采用小焦点射线管，显示屏通过远程控制器实现远程调节KV、时间、开关高压，出现故障时显示屏显示故障状态；控制回路与高压隔离，线路板采用贴片元件，数字化微机控制，免参数调整，回路为模块化结构，风道式散热；

DR设备在拍摄时，通过使用步进电机调节丝杆装置调校支架和对焦调解装置，在丝杆上安装位置传感器，通过主控制器IO口与步进电机驱动器连接进行升降控制，位置传感器经过单路继电器转为高低电平输入主控制器IO口进行位置判断；

X射线探伤机的升降机构用于检测时射线焦距的调节，由爬壁机器人集中控制，升降载荷设置大于预设值；升降机构由左右两组模组组成，升降行走轨迹步调一致，方向一致。

9.根据权利要求8所述的基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测方法，其特征在于：

基于升降时同步性要求的考虑，使用同步带方式；将电机和减速器的安装位置修正至与爬壁机器人主控盒的位置符合预设标准；顶部模组进行硬性连接固定；模组左右两侧与爬壁机器人进行钢性连接固定。

10.根据权利要求6所述的基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测方法，其特征在于：

DR成像检测系统配备的与无线平板探测器相适应的操作软件支持Windows操作系统；

采集的图像信息能够通过图像处理操作软件浏览和查找，拍摄完成原图自动保存，图像编辑后另存为多种格式；操作软件能够正、负片切换，一键得到自动对比度或手动特写局部对比度功能，能够通过调节窗宽和窗位来调节宽容度；能够测量归一化信噪比、灰度值、双丝分辨率、标记；对图像进行标注、标识、裁剪、旋转、水平和垂直镜像；图像手动增强功能和多种预设模式；拥有缺陷标记、缺陷尺寸测量、尺寸标定功能。

Images