CN216227625U - 一种焊缝检测和焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种焊缝检测和焊接装置，所述装置包括连接板、凸块Ⅰ、凸块Ⅱ、丝杆滑台、电磁感应器支架、电磁感应器、丝杆、螺母Ⅴ、焊枪、焊枪连接件、轮、螺栓Ⅲ、螺母Ⅲ、螺栓Ⅱ、螺母Ⅱ、轮轴、螺栓Ⅰ、螺母Ⅰ、圆杆和螺母Ⅵ涉及一种焊缝检测和焊接装置，属于工程机械领域。本实用新型优点是采用电磁感应器对金属损伤情况进行检测，对金属表面的清洁程度要求低，无需去除金属表面涂层即可进行表面条形缺陷及疲劳裂纹检测，效率高实时性强，提高了检测准确度和智能化水平，减少了人工成本和维修费用。

Description

一种焊缝检测和焊接装置

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，具体涉及一种焊缝检测和焊接装置。

背景技术

随着现代工业的飞速发展，从传统工业到高端装备制造业，金属厚板结构件向着大型化，专业化的方向发展，常年的风吹雨淋加速了金属的侵蚀损伤，当金属重要连接结构件出现损伤裂纹时会影响结构件的正常使用，还会带来极大的安全隐患，所以重要金属结构件的焊缝损伤检测和焊接需时常进行。而传统的金属损伤检测多依靠人工进行，效率低下且准确率低，焊缝损伤检测和焊接通常是分开操作，智能化和自动化程度低，不利于大面积高效开展焊缝检测和焊接。本实用新型拟实用新型一种焊缝检测和焊接装置，将自动焊缝损伤检测和金属焊接自动化地结合在一起，提高焊缝检测准确度和焊接的实时性。

实用新型内容

鉴于现有技术的不足，本实用新型旨在于提供了一种焊缝检测和焊接装置，以解决实际工程中面对焊接作业环境恶劣，焊接作业窗口期多的问题，突破传统人工检测的高昂维护成本，提高结构物损伤探测效率，做到实时检测及焊接。

具体的说，首先采用先进的电磁感应器安装在实用新型装置上，代替以往的传统无损检测方式，之前的无损检测都存在对工件表面的清洁度要求高，这就意味着在进行探伤检测时需提前对待测表面进行清理，加大了执行难度和检测工作量。本实用新型在无损检测的基础上利用电磁感应器，在均匀的感应场的基础上，通过测量工件上方磁场强度的变化来实现对缺陷的检测，具有非接触检测的优点，一定程度上克服了存在表面异物的缺点。通过电磁感应器获得待测表面的裂纹信息，采集裂纹数据的图像并进行相应图像处理(滤波等)，通过电缆传送给焊枪的控制器，控制器在获得裂纹位置信息的基础上通过分析处理，将执行信息通过电缆传送给位于实用新型装置上的执行器，需事先标定焊头和电磁感应器之间的相对距离，在确定裂纹在电磁感应器的位置时，计算出裂纹和焊头之间的距离，通过控制器在相关算法的基础上规划出焊枪运行路径，从而精确的控制焊枪的精准焊接。在焊枪按照预先规划的行动路径焊接完后，焊枪保持不动，记录此时焊枪和电磁感应器的位置信息以及相对信息。在对电磁感应器检测出来的裂纹焊接修复完，电磁感应器继续在当前记录位置上向前移动，移动的同时时刻记录移动的距离，当电磁感应器检测到下一个裂纹的位置时，判断出裂纹的精确位置以及裂纹的深度和宽度，再重复以上操作，依次顺序执行，直至完成待测表面的焊缝检测和修复。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种焊缝检测和焊接装置，至少包括连接板、凸块Ⅰ、凸块Ⅱ、丝杆滑台、电磁感应器支架、电磁感应器、丝杆、螺母Ⅴ、焊枪、焊枪连接件、轮、螺栓Ⅲ、螺母Ⅲ、螺栓Ⅱ、螺母Ⅱ、轮轴、螺栓Ⅰ、螺母Ⅰ、圆杆和螺母Ⅵ；

所述电磁感应器位于电磁感应器支架内，丝杆穿过电磁感应器支架上的孔并用螺母Ⅴ将电磁感应器支架固定在连接板对应的孔的位置圆杆两端有凸台和螺纹，螺母Ⅵ将圆杆将固定在连接板上，圆杆对连接板其加固作用，螺栓Ⅲ穿过凸块Ⅰ和凸块Ⅱ对应的孔并用螺母Ⅲ将，螺栓Ⅲ、凸块Ⅰ、凸块Ⅱ固定在一起，螺栓Ⅰ和螺母Ⅰ将丝杆滑台固定在凸块Ⅱ上，丝杆滑台上有组合定位孔，螺栓Ⅰ穿过丝杆滑台上的组合定位孔可以将多个丝杆滑台连接在一起；螺栓Ⅰ穿过焊枪连接件下册的法兰孔和丝杆滑台上的组合定位孔将焊枪连接件和丝杆滑台连接在一起，焊枪连接件上侧和焊枪连接处均有法兰定位孔，螺栓Ⅱ穿过焊枪连接件上侧和焊枪连接处均有法兰定位孔用螺母Ⅱ将焊枪连接件和焊枪固定在一起，轮轴穿过连接板下侧的孔，调整好位置后与连接板焊接在一起，轮轴两端固定有带轴承的轮。

所述实用新型中电磁感应器是以电磁感应原理为基础，通过检测和分析缺陷处磁场畸变信号的一种电磁无损检测方法，一个通交变电流的特殊线圈(激励线圈)靠近导体时，交变电流在周围的空间中产生交变磁场，被测工件(导体)表面的感应电流由于集肤效应聚集于工件的表面。当工件中无缺陷时，感应电流线彼此平行，当工件中有裂纹存在，由于电阻率的变化，势必对电流分布产生影响，电流线在裂纹附近就会产生偏转，工件表面的磁场就会发生畸变。这个磁场的变化强弱，就能反映出裂纹的尺寸。相比于传统的无损检测技术，电磁感应器最大的优势就在于对被检工件检测过程中，检测探头与被检工件无需直接接触即可实现工件表面缺陷的检出，如前期打磨和试块标定等工作无须进行，检测过程中能透过表面介质进行检测，同时检测的精度和准确度相比也大大提高。本实用新型试图在本实用新型装置的腹部安装导轨，机器人运动到期望位置时，将导轨固定，探头在导轨上运动检测，该部分检测完成后收回导轨，机器人移动到下一位置。本实用新型中电磁感应器采用平面阵列检测探头，为了减少本实用新型装置行进过程中探头抖动，采用弹簧压迫将探头固定在本实用新型装置上，保证了本实用新型装置在进行准确寻址和电磁感应器进行探头检测时保持稳定。电磁感应器安装在本实用新型装置上，当本实用新型装置沿着待测表面以一定速度机械运动时，安装在导轨上的电磁感应器实时检测待测表面的裂纹情况，当电磁感应器检测到金属裂纹时本实用新型装置停止运动开始进行裂纹的大小和深度检测，电磁感应器将检测到的裂纹信息传输给控制器，操作人员在人机交互界面根据传输过来的裂纹信息将控制命令传输给本实用新型装置中的执行器，执行器接收到控制信息后根据焊枪和电磁感应器的具体位置以及其相对位置，精准控制焊枪移动的方向和距离对裂纹进行精准焊接。

本实用新型的工作原理是：

本实用新型采用电磁感应器来检测待测金属的裂纹情况，电磁感应器是利用交流电场在工件中感应出均匀的交变电流，由于材料中的缺陷、裂纹、疲劳损伤将改变其周围感应电流的分布，从而改变其表面感应磁场的分布，通过检测工件表面由裂纹引起的磁场扰动，实现对裂纹的检测。在本实用新型装置的腹部安装导轨，将电磁感应器的阵列探头用弹簧压迫固定在本实用新型装置的导轨上，当装置运动到期望位置时，将导轨固定，探头在导轨上运动检测，当检测到裂纹时，记录此时电磁感应器的位置信息和裂纹信息，并将此信息数据传输给焊枪的控制单元进行接下来的运动控制。该部分检测完成后，装置继续向前检测，直至满足待测金属的焊接需求。

本实用新型的有益效果在于，采用电磁感应器对金属损伤情况进行检测，对金属表面的清洁程度要求低，无需去除金属表面涂层即可进行表面条形缺陷及疲劳裂纹检测，效率高实时性强，提高了检测准确度和智能化水平，减少了人工成本和维修费用。传统的损伤检测和焊接操作通常是分开进行的，效率低下自动化程度不高，本实用新型装置在电磁感应器检测到金属裂纹信息和位置信息后，及时传输给控制器，操作人员及时根据裂纹信息和位置信息编辑命令控制执行器操作，执行器控制焊枪进行精准焊接，克服了以往人工焊接的效率低、风险大，成本高的缺点，大大提高了作业效率和准确度。

附图说明

图1本实用新型外观细节示意图一；

图2本实用新型外观细节示意图二；

图3本实用新型丝杆滑台机构固定示意图；

图4本实用新型丝杆滑台示意图；

图5本实用新型连接板示意图；

图6本实用新型凸块Ⅱ示意图；

图7本实用新型凸块Ⅰ示意图；

图8本实用新型焊枪运动控制原理图。

图中各标号：1-连接板、2-凸块Ⅰ、3-凸块Ⅱ、4-丝杆滑台、5- 电磁感应器支架、6-电磁感应器、7-丝杆、8-螺母Ⅴ、9-焊枪、10- 焊枪连接件、11-轮、12-螺栓Ⅲ、13-螺母Ⅲ、14-螺栓Ⅱ、15-螺母Ⅱ、16-轮轴、17-螺栓Ⅰ、18-螺母Ⅰ、19-圆杆和20-螺母Ⅵ。

具体实施方式

下面将结合附图进一步对本实用新型进行陈述，需要指出的是，以下所涉及的实施例仅限表达本实用新型最佳优选方案，但并不代表对本实用新型的相关的限定。

实施例1

如图1-8所示，本实用新型为一种焊缝检测和焊接装置，包括连接板1、凸块Ⅰ2、凸块Ⅱ3、丝杆滑台4、电磁感应器支架5、电磁感应器6、丝杆7、螺母Ⅴ8、焊枪9、焊枪连接件10、轮11、螺栓Ⅲ 12、螺母Ⅲ13、螺栓Ⅱ14、螺母Ⅱ15、轮轴16、螺栓Ⅰ17、螺母Ⅰ 18、圆杆19和螺母Ⅵ20；

所述电磁感应器6位于电磁感应器支架5内，丝杆7穿过电磁感应器支架5上的孔并用螺母Ⅴ8将电磁感应器支架5固定在连接板 1对应的孔的位置圆杆19两端有凸台和螺纹，螺母Ⅵ20将圆杆19将固定在连接板1上，圆杆19对连接板1其加固作用，螺栓Ⅲ12穿过凸块Ⅰ2和凸块Ⅱ3对应的孔并用螺母Ⅲ13将，螺栓Ⅲ12、凸块Ⅰ2、凸块Ⅱ3固定在一起，螺栓Ⅰ17和螺母Ⅰ18将丝杆滑台4固定在凸块Ⅱ3上，丝杆滑台4上有组合定位孔，螺栓Ⅰ17穿过丝杆滑台4上的组合定位孔可以将多个丝杆滑台4连接在一起；螺栓Ⅰ17穿过焊枪连接件10下册的法兰孔和丝杆滑台4上的组合定位孔将焊枪连接件10和丝杆滑台4连接在一起，焊枪连接件10上侧和焊枪9连接处均有法兰定位孔，螺栓Ⅱ14穿过焊枪连接件10上侧和焊枪9连接处均有法兰定位孔用螺母Ⅱ15将焊枪连接件10和焊枪9固定在一起，轮轴16穿过连接板1下侧的孔，调整好位置后与连接板1焊接在一起，轮轴16两端固定有带轴承的轮11。

本发明的工作原理为：本发明的推力作用于连接板1末端时轮 11沿着焊接物体表面滑动，当遇到裂纹时电磁感应器6可以检测出裂纹的形状，并将裂纹形状信号传递给计算机进行图形学分析获得 X-Y轴参数信息，通过推进速度来对应X轴位置的变化，通过丝杆滑台4上电机驱动来对应Y轴位置变化，，因此实现焊枪9末端平面内 X-Y方向复杂曲线裂痕的对应描述以此实现焊接之目的。

上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种焊缝检测和焊接装置，其特征在于，所述装置包括连接板(1)、凸块Ⅰ(2)、凸块Ⅱ(3)、丝杆滑台(4)、电磁感应器支架(5)、电磁感应器(6)、丝杆(7)、螺母Ⅴ(8)、焊枪(9)、焊枪连接件(10)、轮(11)、螺栓Ⅲ(12)、螺母Ⅲ(13)、螺栓Ⅱ(14)、螺母Ⅱ(15)、轮轴(16)、螺栓Ⅰ(17)、螺母Ⅰ(18)、圆杆(19)和螺母Ⅵ(20)；

其中，所述电磁感应器(6)位于所述电磁感应器支架(5)内，所述丝杆(7)穿过所述电磁感应器支架(5)上的孔并用所述螺母Ⅴ(8)将所述电磁感应器支架(5)固定在所述连接板(1)对应的孔的位置；所述圆杆(19)两端设有凸台和螺纹，所述螺母Ⅵ(20)将所述圆杆(19)将固定在所述连接板(1)上，所述螺栓Ⅲ(12)穿过所述凸块Ⅰ(2)和所述凸块Ⅱ(3)对应的孔并用所述螺母Ⅲ(13)固定，所述螺栓Ⅰ(17)和所述螺母Ⅰ(18)将所述丝杆滑台(4)固定在所述凸块Ⅱ(3)上；所述丝杆滑台(4)上有组合定位孔，所述螺栓Ⅰ(17)穿过所述丝杆滑台(4)上的组合定位孔可以将多个所述丝杆滑台(4)连接在一起；所述螺栓Ⅰ(17)穿过所述焊枪连接件(10)下册的法兰孔和所述丝杆滑台(4)上的组合定位孔将所述焊枪连接件(10)和所述丝杆滑台(4)连接在一起，所述焊枪连接件(10)上侧和所述焊枪(9)连接处均设有法兰定位孔，螺栓Ⅱ(14)、螺母Ⅱ(15)通过所述法兰定位孔将焊枪连接件(10)和焊枪(9)固定在一起；所述轮轴(16)穿过所述连接板(1)下侧的孔后与其焊接，轮轴(16)两端固定有带轴承的轮(11)。

2.根据权利要求1所述的焊缝检测和焊接装置，其特征在于，电磁感应器(6)对待测金属表面进行检测，获取相对于其参考坐标系的图像信息；通过图像处理过滤干扰信息；通过图像标定确定图像信息相对于焊接机械手底座的坐标系，进而确定其相对焊枪的位置关系。

3.根据权利要求1所述的焊缝检测和焊接装置，其特征在于，将焊枪连接处的焊条尾部作为自由点，根据焊缝信息将期望轨迹输入控制器；控制器控制自由点进行轨迹跟踪，并实时反馈回实际的轨迹信息，与期望轨迹进行误差分析，对焊接机构的运动做实时的修正。

4.根据权利要求3所述的焊缝检测和焊接装置，其特征在于，所述自由点包含空间坐标xyz和欧拉角rpy。

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