CN202583127U - 一种自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统 - Google Patents
一种自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202583127U CN202583127U CN 201220195491 CN201220195491U CN202583127U CN 202583127 U CN202583127 U CN 202583127U CN 201220195491 CN201220195491 CN 201220195491 CN 201220195491 U CN201220195491 U CN 201220195491U CN 202583127 U CN202583127 U CN 202583127U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- automatic
- acquisition device
- axis controller
- ultrasound acquisition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统，属于热煨弯管裂纹检测技术领域。所述系统包括工控机、超声采集器、多轴控制器、TOFD探头、横向探头、直流伺服电机、位置编码器、纠偏编码器和直流电源；工控机与超声采集器通过USB数据线连接，超声采集器通过同轴电缆分别与TOFD探头和横向探头相连，工控机与多轴控制器通过网线相连，多轴控制器与连有位置编码器的直流伺服电机和纠偏编码器连接，直流电源分别与超声采集器、多轴控制器、直流伺服电机、位置编码器和纠偏编码器连接。本实用新型提供的自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统结构紧凑、安装方便，可以广泛应用于热煨弯管裂纹检测施工中。
Description
技术领域
本实用新型涉及热煨弯管裂纹检测技术领域，特别涉及一种自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统。
背景技术
目前，在长输油气管道建设中大量使用热煨弯管，而对热煨弯管的裂纹检测没有统一规定，使得多种超声检测技术和数字射线检测技术并存。按照国内的相关标准要求，在热煨弯管管端500mm范围内，均需要进行全方位超声波裂纹检测，确保热煨弯管在弯制过程中不会产生小裂纹。目前国内热煨弯管的检测均采用手工超声A扫检测仪，该检测方法存在如下不足：由于超声检测技术的方向性很强，因此对于一个热煨弯管的检测需要多名技术人员进行反复多方位的扫查，费时费力；此外，超声A扫检测仪的聚焦性差、分辨率低，裂纹检出率低，裂纹定位不准确，可靠性差。
实用新型内容
为了解决现有热煨弯管裂纹检测费时费力，裂纹检出率低及裂纹定位不准确等问题，本实用新型提供了一种自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统，所述系统包括工控机、超声采集器、多轴控制器、TOFD探头、横向探头、直流伺服电机、位置编码器、纠偏编码器和直流电源；所述工控机与超声采集器通过USB数据线连接，所述超声采集器通过同轴电缆分别与所述TOFD探头和横向探头 相连，所述工控机与多轴控制器通过网线相连，所述多轴控制器与连有位置编码器的直流伺服电机和纠偏编码器连接，所述直流电源分别与超声采集器、多轴控制器、直流伺服电机、位置编码器和纠偏编码器连接。
所述超声采集器包括USB接口电路、FPGA电路、超声信号发射电路、模拟信号输入电路和A/D模数转换电路；所述USB接口电路与FPGA电路连接，所述FPGA电路与超声信号发射电路连接，所述超声信号发射电路与模拟信号输入电路连接，所述模拟信号输入电路与A/D模数转换电路连接，所述A/D模数转换电路与FPGA电路连接。
本实用新型提供的自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统，通过磁条自动纠偏控制技术和自动超声检测技术的结合，可检测热煨弯管中任意走向的缺陷和向表面延伸的裂纹，自动化程度高，结构紧凑、安装使用方便，具有对各向裂纹检出率高、检测结果可存储及检测快等优点。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统的原理结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统的电气连接示意图；
图3是本实用新型实施例多轴控制器与位置编码器、纠偏编码器之间的电气连接示意图；
图4是本实用新型实施例FPGA接口电路的电路图；
图5是本实用新型实施例USB接口电路与FPGA电路的连接示意图；
图6是本实用新型实施例超声信号发射电路的电路图；
图7是本实用新型实施例模拟信号输入电路的电路图；
图8是本实用新型实施例A/D模数转换电路的电路图；
图9是本实用新型实施例FPGA电路与USB接口的外围电路。
具体实施方式
为了深入了解本实用新型，下面结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细说明。
本实用新型实施例提供的自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统，通过磁条自动纠偏控制技术和自动超声检测技术的结合，可检测热煨弯管中任意走向的缺陷和向表面延伸的裂纹，自动化程度高，使用方便，具有对各向裂纹检出率高、检测结果可存储及检测快等优点；通过磁条自动纠偏控制技术，可以方便地适用于各种管径的热煨弯管检测，并通过二维伺服扫查，可覆盖整个待检区域，为热煨弯管裂纹检测提供了全新的解决方案。
参见图1，本实用新型实施例提供了一种自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统，该系统包括工控机、超声采集器、多轴控制器、TOFD探头、横向探头、直流伺服电机、位置编码器、纠偏编码器和直流电源；其中，工控机与超声采集器通过USB数据线连接，超声采集器通过同轴电缆分别与TOFD探头和横向探头相连，工控机与多轴控制器通过RJ45网线相连，多轴控制器与连有位置编码器的直流伺服电机和纠偏编码器连接，直流电源分别与超声采集器、多轴控制器、直流伺服电机、位置编码器和纠偏编码器连接。如图1所示，直流伺服电机包括轴向直流伺服电机、周向左转直流伺服电机和周向右转直流伺服电机，多轴控制器分别与轴向直流伺服电机、周向左转直流伺服电机和周向右转直流伺服电机连接；位置编码器包括轴向电机编码器、周向左转电机编码器和周向 右转电机编码器，多轴控制器分别与轴向电机编码器、周向左转电机编码器和周向右转电机编码器连接。
在实际应用中，工控机的USB接口与超声采集器的通讯接口连接；超声采集器通过工控机的USB接口接收程序软件传输的控制字，按照接收的控制字对超声信号的发射及接收过程进行控制，并把接收的超声信号以数据包的形式传输给工控机；用于检测热煨弯管裂纹的检测探头共有两对：一对TOFD探头和一对横向探头，且均采用一发一收工作方式，即一个TOFD发射探头和一个TOFD接收探头、一个横向发射探头和一个横向接收探头；其中，TOFD探头用于热煨弯管内部裂纹的自动检测，通过预先编制的检测软件实时显示弯管内部裂纹的X轴向、Y轴向和深度三维坐标；横向探头用于扫查热煨弯管表面裂纹。横向探头对弯管表面裂纹的检测，解决了TOFD检测技术存在的表面盲区，对表面缺陷容易漏检的技术难题，从而可以更加准确地检测出热煨弯管内部和表面的裂纹情况。
在本实施例自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统的实际应用中，计算机控制完成探头扫查器在弯管周向和轴向的自动定位，工控机的网络接口通过RJ45网线连接多轴控制器的通讯接口，多轴控制器控制3个直流伺服电机，周向左转直流伺服电机和周向右转直流伺服电机用于驱动检测小车沿弯管周向运动，完成周向扫查后，安装在扫查器上的轴向直流伺服电机带动探头架按预先设定沿轴向步进一个环形扫查间隔，重复以上检测过程，即可完成热煨弯管管端区域的缺陷扫查，同时超声采集器实时接收并处理探头传回的信号，在成像软件上显示包含缺陷信息的检测结果，用于对热煨弯管质量进行评判。
在本实施例自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统的实际应用中，利用纠偏编码器在磁条上的偏移产生的脉冲信号进行计数自动纠偏直流伺服电机的运行 轨迹。这种自动纠偏方式可以适应不同形状和不同管径的热煨弯管检测，替代各种固定周长的检测轨道。具体实现过程是：沿弯管周向敷设宽度为1cm的软磁条，磁条上的纠偏编码器固定到装有TOFD和横向探头的扫查器上，其输出信号连接到多轴控制器上；扫查器在直流伺服电机的驱动下沿磁条轨迹对弯管进行周向扫查，当由于周向左、右直流伺服电机的速度误差产生行进方向偏移时，纠偏编码器把方向误差及时反馈给多轴控制器，由多轴控制器、工控机及编写的纠偏程序共同完成自动纠偏功能，保证扫查和缺陷记录的准确性。
在具体生产实践中，本实施例自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统中的工控机可选研祥工控机JPC-1504类产品，TOFD探头可选C563-SM类产品，横向探头可选PRI7.5类产品，多轴控制器可选DMC-2143类产品，直流伺服电机可选MaxonRE40类产品，电机定位编码器可选HEDL55类产品，纠偏编码器可选SCA34-2000-D类产品，如图2所示。图3示出了DMC-2143类产品与MaxonRE40类产品、HEDL55类产品和SCA34-2000-D类产品之间的电气连接示意图。
在具体生产实践中，超声采集器由USB接口电路（如图9所示）、FPGA电路、超声信号发射电路（如图6所示）、模拟信号输入电路（如图7所示）和A/D模数转换电路（如图8所示）构成。其中，USB接口电路与FPGA电路连接，FPGA电路与超声信号发射电路连接，超声信号发射电路与模拟信号输入电路连接，模拟信号输入电路与A/D模数转换电路连接，A/D模数转换电路与FPGA电路连接。FPGA电路用于接收A/D模数转换电路输出的数字信号，并对数字信号进行处理；在实际应用中，FPGA电路由FPGA芯片构成，FPGA芯片可以采用Altra Stratix II系列的EP2S30F672C3芯片，本实施例采用了两个EP2S30F672C3芯片。模拟信号输入电路、A/D模数转换电路和FPGA电路是本领域技术人员公知的典型应用电路，本实施例中给出的应用电路仅用于说明本 实用新型的可实现性，并不用于限制本实用新型。超声信号发射电路是本实用新型实施例新开发的控制板，其电路结构如图6所示，该发射电路的工作原理是：FPGA电路输出的发射脉冲信号SEND1和SEND2（见图4）控制驱动芯片MAX4420，由MAX4420和MOS驱动管Q1、Q2产生负脉冲超声激励信号OUT1和OUT2，分别发送到TOFD发射探头和横向发射探头，发射电压可达－200VDC，发射脉宽可通过编程由FPGA输出的发射脉冲信号SEND1和SEND2调节。
TOFD接收探头和横向接收探头采集的模拟信号IN1、IN2进入模拟信号输入电路（见图7），通过高输入阻抗运算放大器AD820进行放大，再经单端转差分芯片AD8138转换成差分信号ADVINAN、ADVINAP和ADVINBN、ADVINBP；四路差分信号进入A/D模数转换电路（见图8），经过ADC芯片AD9238BST-40转换成数字信号ADBUF[23,0]，发送到FPGA接口电路（见图4）。数字电源与模拟电源之间采用一个磁珠进行了隔离。
图5是USB接口电路与FPGA电路的连接示意图，图9是FPGA电路与USB接口的外围电路，采用了FPGA的BAK1和BAK2，接口电源是3.3V。数据线FD[15：0]＼FD[7：0]为双向数据线，由USB固件程序选择是8位还是16位数据线；RDY0/SLRD信号线用于FPGA对端点进行读操作的使能信号，设置为下降沿有效；RDY1/SLWR用于FPGA对端点进行写操作的使能信号，设置为下降沿有效；CTL0/FLAGA引脚，CTL0为GPIF控制输出，FLAGA为可编程从属FIFO输出状态标志信号；CTL1/FLAGB和CTL1/FLAGC为端点FIFO的空满标志，FLAGB代表“满"，FLAGC代表“空”；PA0/INT0#引脚，PA0为双向I/O口，INT0#是8051的INT0中断输入信号；PA1/INT1#引脚，PA1是双向I/O口引脚，INT1#是8051的INT1中断输入信号；PA2/SLOE引脚，PA2双向 I/O口引脚，SLOE提供FD输入、输出使能信号；PA3/WU2引脚，PA3是双向I/O口引脚，WU2为USB唤醒交替源；端点选择接口PA4/FIFOADR0和PA5/FIFOADR1，用于选择与FD相连的接收数据端点缓冲区；PA6/PKTEND引脚，PA6是双向I/O口引脚，PKTEND可编程，用于连接到FD[15:0]的从属FIFO；PA7/SLCS#引脚，PA7是双向I/O引脚，SLCS#用于控制所有其他从属FIFO的使能/选通；WAKEUP引脚用于USB唤醒；SCL引脚是I2C总线接口时钟；SDA引脚是I2C总线接口；IFCLK引脚为接口时钟，用于从属FIFO数据输入、输出的同步时钟；CLKOUT引脚为12MHz、24MHz或48MHz时钟，相位锁定在24MHz输入时钟；RST#引脚高电平有效，可复位整个芯片；XTALIN和XTALOUT为晶体输入输出。
FPGA芯片通过RS232接口芯片CY7C68013A-56PVXC与工控机的RS232端口连接，USB芯片采用CY7C68013A-56PVXC，集成USB2.0的收发器和一个8051CPU。当计算机发出采集命令后，FPGA芯片高速采集AD芯片转换后的数字信号，并通过USB芯片CY7C68013A-56PVXC的端口D＋、D－将采集的数据发送给计算机，由计算机进行数据分析与显示。FPGA芯片的配置通过设计的USB接口下载配置。
本实施例提供的自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统，解决了TOFD技术表面盲区漏检和不规则弯管裂纹检测精确定位的技术难题，为热煨弯管裂纹检测提供了全新方案。
本实施例提供的自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统，可实现对热煨弯管进行实时检测和电子存储，具有常规超声成像和TOFD检测功能；可以方便地通过人机界面设置弯管裂纹自动超声检测方案、检测装置的运行速度及精确定位，通过超声采集器和直流伺服电机，实现对厚壁热煨弯管管材质量的全自动 超声检测，满足热煨弯管生产对管端质量检测要求速度快、检出率高等技术需求。
本实施例提供的自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统，实现了弯管生产质量检测的自动化。通过施工现场工业应用试验证明，自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统应用于热煨弯管裂纹检测中，满足相关检测标准要求，缺陷定位准确、分辨率高、施工安全可靠。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统，其特征在于，所述系统包括工控机、超声采集器、多轴控制器、TOFD探头、横向探头、直流伺服电机、位置编码器、纠偏编码器和直流电源；所述工控机与超声采集器通过USB数据线连接，所述超声采集器通过同轴电缆分别与所述TOFD探头和横向探头相连，所述工控机与多轴控制器通过网线相连，所述多轴控制器与连有位置编码器的直流伺服电机和纠偏编码器连接，所述直流电源分别与超声采集器、多轴控制器、直流伺服电机、位置编码器和纠偏编码器连接。
2.如权利要求1所述的自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统，其特征在于，所述超声采集器包括USB接口电路、FPGA电路、超声信号发射电路、模拟信号输入电路和A/D模数转换电路；所述USB接口电路与FPGA电路连接，所述FPGA电路与超声信号发射电路连接，所述超声信号发射电路与模拟信号输入电路连接，所述模拟信号输入电路与A/D模数转换电路连接，所述A/D模数转换电路与FPGA电路连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201220195491 CN202583127U (zh) | 2012-04-28 | 2012-04-28 | 一种自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201220195491 CN202583127U (zh) | 2012-04-28 | 2012-04-28 | 一种自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202583127U true CN202583127U (zh) | 2012-12-05 |
Family
ID=47252528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201220195491 Expired - Fee Related CN202583127U (zh) | 2012-04-28 | 2012-04-28 | 一种自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202583127U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102788844A (zh) * | 2012-04-28 | 2012-11-21 | 中国石油天然气集团公司 | 一种自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统 |
| CN104049632A (zh) * | 2014-05-27 | 2014-09-17 | 中国石油天然气集团公司 | 一种用于tofd检测的行走设备及其使用方法 |
| CN104656642A (zh) * | 2013-11-22 | 2015-05-27 | 中国石油天然气集团公司 | 一种用于tofd检测的行走设备及使用方法 |
-
2012
- 2012-04-28 CN CN 201220195491 patent/CN202583127U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102788844A (zh) * | 2012-04-28 | 2012-11-21 | 中国石油天然气集团公司 | 一种自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统 |
| CN102788844B (zh) * | 2012-04-28 | 2015-07-08 | 中国石油天然气集团公司 | 一种自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统 |
| CN104656642A (zh) * | 2013-11-22 | 2015-05-27 | 中国石油天然气集团公司 | 一种用于tofd检测的行走设备及使用方法 |
| CN104656642B (zh) * | 2013-11-22 | 2017-01-11 | 中国石油天然气集团公司 | 一种用于tofd检测的行走设备及使用方法 |
| CN104049632A (zh) * | 2014-05-27 | 2014-09-17 | 中国石油天然气集团公司 | 一种用于tofd检测的行走设备及其使用方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102788844B (zh) | 一种自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统 | |
| CN202583127U (zh) | 一种自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统 | |
| CN102735746B (zh) | 金属管道漏磁信号封闭式检测装置及数据高速传输方法 | |
| CN104330031A (zh) | 一种基于双目线阵ccd摄像头的便携式接触网几何参数检测方法及系统 | |
| CN105318890A (zh) | 一种三维轨迹检测系统 | |
| CN102313585A (zh) | 一种跟踪式煤仓料位测量装置 | |
| CN102279045A (zh) | 空气耦合超声检测换能器声场特性测量装置 | |
| CN202339352U (zh) | 高精度固态风速风向测量装置 | |
| CN202903177U (zh) | 一种激光测距仪 | |
| CN103529126A (zh) | 带间隙网格状多斜率曲面工件超声自动检测系统及检测方法 | |
| CN104181547A (zh) | 一种基于阵列探测单元的三维激光成像系统及成像方法 | |
| CN102539084A (zh) | 一种基于时差定位原理的气体泄漏点扫描仪 | |
| CN207007114U (zh) | 一种汽车辊型梁多点激光位移传感器三维测量装置 | |
| CN113075638B (zh) | 用于地下空间勘察的多源数据同步采集及融合方法和系统 | |
| CN104049632A (zh) | 一种用于tofd检测的行走设备及其使用方法 | |
| CN103760176B (zh) | X射线和超声波联合测量多相流动参数的装置与方法 | |
| CN104535659A (zh) | 一种超声平面矩形天线阵列 | |
| CN205300543U (zh) | 一种手车开关柜触头对中度测量装置 | |
| CN102426199B (zh) | 一种超声波c扫描定位方法及装置 | |
| CN202402950U (zh) | 便携式管道腐蚀、渗漏现场检测装置 | |
| CN204988220U (zh) | 一种基于超声波原理的桥梁动挠度测量系统 | |
| CN103048386A (zh) | 一种弯管裂纹无线超声检测系统 | |
| CN103196976B (zh) | 一种岩石软化表面电化学效应量测系统 | |
| CN206073912U (zh) | 一种轨道板及模具外形尺寸激光快速检测系统 | |
| CN203811242U (zh) | 高精度一体化超声波液位计 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170301 Address after: 100007 Dongcheng District, Dongzhimen, China, North Street, No. 9 Oil Mansion, No. Patentee after: China National Petroleum Corporation Patentee after: China Petroleum Pipeline Bureau Engineering Co., Ltd. Address before: 100007 Dongcheng District, Dongzhimen, China, North Street, No. 9 Oil Mansion, No. Patentee before: China National Petroleum Corporation Patentee before: China Petroleum and Natural Gas Pipeline Bureau |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121205 Termination date: 20210428 |