KR102413072B1 - 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치 - Google Patents

유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치에 관한 것이며, 동력구동기구는 각도조절 구동 메커니즘에 연결되고, 각도조절 구동 메커니즘과 종동 가이드 기구는 회전가능하게 연결되며, 유연성 음파 감지유닛은 각도조절 구동 메커니즘과 종동 가이드 기구 사이에 연결되며, 유연성 음파 감지유닛은 파이프 표면에 밀착되어, 동력구동기구가 각도조절 구동 메커니즘을 구동하는 것을 통해 파이프를 따라 이동하며, 동시에, 종동 가이드 기구의 가이드를 통해 자동 크롤링 결함 검출을 진행한다. 본 발명의 장치는 상이한 직경의 파이프를 자동으로 적응시켜 파이프의 원주방향을 따라 결함 검출을 할 수 있을뿐만 아니라 각도 조절을 통해 각도조절 구동 메커니즘과 종동 가이드 기구 사이의 협각을 조절하여 상이한 직경 및 나선각도의 나선 용접 파이프에 적응되며, 나선형 용접 방향을 따라 결함 검출을 할수 있어 장치의 적용성과 실용성을 크게 향상시켰다.

Description

유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치{Low-frequency Ultrasonic Automatic Flaw Detection Device For Flexiblely Detecting Pipeline}
본 발명은 저주파 초음파 무 손상 검출 기술 분야, 특히 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치에 관한 것이다.
사회가 발전함에 따라, 중국에 설치된 파이프의 총량이 증가되고 있으며, 파이프 부식에 대한 무 손상 검출에 대한 요구도 증가 되고 있다. 현재 중국에서 사용되는 파이프는 주로 이음매없는 파이프, 직선 이음매 파이프 및 나선형 용접 파이프가 포함되며 파이프를 사용하는 동안 부식 및 외력 손상과 같은 요인으로 인해 결함이 발생합니다.
저주파 초음파 테스트는 단일 포인트 여기, 긴 전파 거리 및 전체 단면 범위의 커버 등 특성을 가지므로 파이프 라인 결함의 무 손상 검출에 널리 사용됩니다. 현재 대부분의 이음매없는 파이프 및 직선 이음매 파이프의 저주파 초음파 무 손상 검출 기술은 축 대칭 모드를 기반으로 결함을 검출하며, 저주파 초음파 결함 검출 프로브가 파이프 원주 방향 즉 전체 파이프에 균등하게 배치하여 음파의 여기 및 수신을 해야한다. 기존의 검출기술은 주로 파이프의 전체 원주에 균일하게 부하 된 저주파 초음파를 사용하여 검출하므로 검출 신호중 파이프의 원주 위치 정보의 손실을 야기하며, 이는 파이프의 원주방향으로 결함을 찾을 수 없을 뿐만 아니라 일부 감지 신호의 해석이 더 어려워 지게한다. 다음으로, 파이프 전체 둘레에 음파를 가하여 파이프의 직경이 커짐에 따라 결함 검출 장치의 구조와 크기도 커져 직경이 큰 파이프에 사용하기 불편하다.
또한 기존의 저주파 초음파 검출 장치는 이음매없는 파이프, 직선 이음매 파이프 및 나선형 용접 파이프 중의 어느 한 종류의 감지에만 적용 할 수 있고 다른 유형의 파이프를 감지하려면 다른 검출장치로 교체를 해야 하는 시제로 사용하기 불편하고 효율이 낮은 결함을 가지고 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치는 현재 저주파 초음파 결함 검출 장치가 대 구경 파이프에서 너무 커서 원주방향으로 결함을 찾기 불편하거나 찾을 수 없는 문제점을 해결하는데 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치는 각도조절 구동 메커니즘; 상기 각도조절 구동 메커니즘과 회전 가능하게 연결되는 종동 가이드 기구; 상기 각도조절 구동 메커니즘과 전원 연결되고, 상기 각도조절 구동 메커니즘과 상기 종동 가이드 기구를 파이프를 따라 자동 크롤링 하도록 구동하는 동력구동기구; 일단은 상기 각도조절 구동 메커니즘의 일단과 동력구동기구에 연결되고, 타단은 상기 종동 가이드 기구의 일단과 연결되어, 상기 파이프에서 초음파 결함 검출을 수행하는 유연성 음파 감지유닛; 상기 유연성 음파 감지유닛과 부착연결되고, 상기 금속 스트립은 미리 자화되어 초음파용 겔을 통해 파이프의 표면에 붙혀지는 금속 스트립; 을 포함하며 상기 각도조절 구동 메커니즘과 상기 종동 가이드 기구가 사이가 기울어질 경우, 상기 장치는 나선각도로 상기 파이프를 따라 나선형 결함 검출 스캔을 진행하고; 상기 각도조절 구동 메커니즘과 상기 종동 가이드 기구 사이가 기울어지지 않았을 경우, 상기 장치는 상기 파이프의 원주 방향을 따라 스캔을 진행한다.
더 나아가, 상기 각도조절 구동 메커니즘은 하부표면에 개구가 형성되며, 일단은 상기 종동 가이드 기구와 연결되고, 타단은 상기 유연성 음파 감지유닛과 고정되게 연결되는 구동 메커니즘 브라켓; 상기 구동 메커니즘 브라켓 내부에 설치되며, 상기 유연성 음파 감지유닛과 전기적으로 연결되는 전송 회로기판; 상기 구동 메커니즘 브라켓과 축연결되는 구동축; 각각 축과 상기 구동축 양단에서 단부에 근접하는 위치에 배치되고, 하단은 상기 구동 메커니즘 브라켓의 개구부를 통과 한 후 상기 파이프와 접촉되는 구동 가이드 자석 휠; 상기 구동축과 같은 축에 연결되고, 상기 구동축의 회전각도를 측정하는 위치감지 엔코더를 포함한다.
더 나아가, 상기 각도조절 구동 메커니즘은 상기 구동 메커니즘 브라켓과 탈착 가능하며, 상기 전송 회로기판을 상기 구동 메커니즘 브라켓 내부의 먼지가 없는 공간에 밀폐가능하는 회로기판 커버.
더 나아가, 상기 구동축의 양단은 구동 볼 롤링 베어링을 통해 상기 구동 메커니즘 브라켓에 힌지 식으로 장착된다.
더 나아가, 상기 전송 회로기판은 상기 전송 회로기판에 통합되어 있는 위치감지 엔코더 민감 유닛; 상기 전송 회로기판에 통합되어 있는 음파 감지 유닛; 신호연결 케이블을 통해 상기 전송 회로기판을 외부의 감지장비에 연결하는 전기연결소켓; 을 포함한다.
더 나아가, 상기 종동 가이드 기구는 하부표면에 개구가 형성되며, 상기 구동 메커니즘 브라켓과 연결되는 슬레이브 메커니즘 브라켓; 상기 슬레이브 메커니즘 브라켓과 축연결되는 종동축; 각각 축과 상기 종동축 양단에서 단부에 근접하위치에 배치되고, 하단은 상기 슬레이브 메커니즘 브라켓의 개구부를 통과 한 후 상기 파이프와 접촉되는 종동 가이드 자석 휠; 각각 축과 상기 종동축 중부에 배치되고, 상기 유연성 음파 감지유닛과 고정되게 연결되며, 상기 슬레이브 메커니즘 브라켓의 공동에 위치하는 회전판; 일단은 상기 회전판에 고정되고, 타단은 상기 슬레이브 메커니즘 브라켓에 고정되는 비틀림 스프링; 을 포함한다.
더 나아가, 상기 종동 가이드 기구는 상기 슬레이브 메커니즘 브라켓과 상기 구동 메커니즘 브라켓을 연결하며, 상기 각도조절 구동 메커니즘과 상기 종동 가이드 기구 사이의 연결선의 방향을 따라 회전하는 댐퍼 회전 장치를 더 포함한다.
더 나아가, 상기 종동축의 양단은 종동 볼 롤링 베어링을 통해 상기 슬레이브 메커니즘 브라켓에 힌지 식으로 장착된다.
더 나아가, 상기 동력구동기구는 일단이 상기 구동축의 일단과 연결되는 축 연결기; 상기 축 연결기의 타단과 연결되며, 상기 스텝모터의 회전동력을 상기 각도조절 구동 메커니즘으로 전달하는 스텝모터; 상기 구동 메커니즘 브라켓에 설치되며, 상기 스텝모터와 연결되는 모터 브라켓; 을 포함한다.
더 나아가, 상기 유연성 음파 감지유닛은 열가소성 필름재료를 상하부에 중첩시켜, 내부에 금속 구리 와이어를 가압하여 스트립형 연성 복합형 얇은 음파 감지 유닛을 형성한다.
더 나아가, 상기 유연성 음파 감지유닛의 일단은 제1압편을 통해 구동 메커니즘 브라켓의 타단에 고정되며, 전기 커넥터를 통해 전송 회로 기판에 연결된다.
더 나아가, 상기 슬레이브 메커니즘 브라켓의 공동에는 상기 회전판이 상기 종동축의 축 방향에서 제한을 하기위한 차단구조가 설치된다.
더 나아가, 상기 모터 브라켓은 U형구조이며, 상기 U형구조의 개구 단부는 상기 구동 메커니즘 브라켓의 회측벽에 고정되고, 상기 U형구조의 중부는 상기 스텝모터에 고정되어 있다.
더 나아가, 상기 구동 가이드 자석 휠과 상기 종동 가이드 자석 휠은 구조가 같으며, 상기 구동 가이드 자석 휠은 상기 구동축위에 배치되는 바퀴통; 환형 자석강 양측에 위치하는 2개의 마그네틱 가이드 플레이트; 상기 두개의 마그네틱 가이드 플레이트와 같은 축으로 바퀴통에 설치되며 휠 덥개 플레이트로 축 방향으로 밀착되는 환형 자석강; 상기 환형 자석강 외부에 설치되는 비자성의 환형의 완충 가이드 홈 링; 상기 완충 가이드 홈 링의 외주면에 설치되는 환형 가이드 홈; 상기 환형 가이드 홈에 내장되는 O형완충 고무패드; 을 포함한다.
더 나아가, 상기 구동 가이드 자석 휠에서 상기 O형완충 고무패드의 반경 치수는 바깥쪽으로 튀어 나와 상기 완충 가이드 홈 링과 상기 두개의 마그네틱 가이드 플레이트 보다 커서, 상기 구동 가이드 자석 휠 속에서는 모든 각도와 위치에서 상기 O형완충 고무패드만 파이프와 접촉된다.
본 발명에 따른 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치는 각도조절 구동 메커니즘; 상기 각도조절 구동 메커니즘과 회전가능하게 연결되는 종동 가이드 기구; 상기 각도조절 구동 메커니즘과 전원연결되고, 상기 각도조절 구동 메커니즘과 상기 종동 가이드 기구를 파이프를 따라 자동 크롤링 하도록 구동하는 동력구동기구; 일단은 상기 각도조절 구동 메커니즘의 일단과 동력구동기구에 연결되고, 타단은 상기 종동 가이드 기구의 일단과 연결되어, 상기 파이프에서 초음파 결함 검출을 수행하는 유연성 음파 감지유닛; 상기 유연성 음파 감지유닛과 부착연결되고, 상기 금속 스트립은 미리 자화되어 초음파용 겔을 통해 파이프의 표면에 붙혀지는 금속 스트립; 을 포함한다. 현재 저주파 초음파 결함 검출 장치가 대구경 파이프에서 너무 커서 원주방향으로 결함을 찾기 불편하거나 찾을 수 없는 문제점을 해결하였다. 본 발명은 스텝모터가 결함 검출 장치의 후륜을 구동시키며 가이드 기구를 통해 안내하여, 결함 검출 장치가 안내 방향을 따라 자동으로 결함을 참지 할 수 있도록 한다. 또한 각도조절 구동 메커니즘과 종동 가이드 기구 사이의 각도를 조절함으로써 이음매없는 파이프 및 직선 이음매 파이프의 원주방향을 따라 결함을 검출 할수 있을 뿐만 아니라 나선형 용접부의 나선 방향을 따라 결함 검출도 가능한다.
본 발명의 실시예에 따른 구동 가이드 자석 휠은 자기전도성의 피 검출 공작물과 폐합된 자력선을 형성할 수 있어, 구동 가이드 자석 휠과 탄소강류 파이프와 흡착된 상태를 유지하고, 4개의 구동 가이드 자석 휠은 함께 작용하여 결함 검출 장치가 파이프의 임의의 방향에서도 흡착을 유지하여 떨어지지 않게 한다.
본 발명의 실시예의 초기 상태에서, 유연성 음파 감지유닛은 되감기기구의 예압으로 평평한 상태에 있다. 결함 검출 장치가 파이프에 장착 되었을 때, 되감기기구는 회전판상에 저장된 유연성 음파 감지유닛을 해제하며, 장치의 구동 가이드 자석 휠은 유연성 음파 감지유닛이 파이프에 밀착하게 한다. 유연성 음파 감지유닛은 유연성 특징을 자지며, 파이프에 접촉되는 길이은 되감기기구를 통해 자동 적응하여 조절이 가능하여 직경이 상이한 이음매없는 파이프, 직선 이음매 파이프, 나선형 용접 파이프 및 나선 각도가 다른 나선 용접 파이프에 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 유연성 음파 감지유닛은 결함 검출 장치 전체와 함께 파이프 상에서 이동하며, 부분 로딩에 의해 저주파 초음파를 자극하여 스캐닝 기능을 갖는 초음파 저주파 결함 검출 장치를 형성하고 다향한 크기의 직경의 파이프에 적응하며, 구조 크기가 컴팩트하고 결함 검출 장치의 사용 편의성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 위치감지 엔코더를 통해 결함검출장치의 위치 전보를 기록 할 수 있고, 결함 검출에 의해 얻은 A스캔신호에 대해 화상처리가 가능하며, 신호를 판독하는 어려움을 감소시키기 위해 결함을 파이프 라인 상에 2 차원 방향으로 위치시킬 수있다.
종합하면, 본 발명에 따른 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치는 상이한 직경의 파이프를 자동으로 적응시켜 파이프의 원주방향을 따라 결함 검출을 할 수 있을 뿐만 아니라 각도 조절을 통해 각도조절 구동 메커니즘과 종동 가이드 기구 사이의 협각을 조절하여 상이한 직경 및 나선각도의 나선 용접 파이프에 적응되며, 나선형 용접 방향을 따라 결함 검출을 할 수 있어 장치의 적용성과 실용성을 크게 향상시켰다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치가 나선 용접 파이프에서 검출하는 것을 나타내는 개략도 이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치의 분해 사시도 이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치의 다른 한 분해 사시도 이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 가이드 자석 휠 원형 자기 라인의 분포도 이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치의 초기상태(a) 및 파이프 상의 상태(b)를 나타내는 개략도 이다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치가 원주를 따라 검출하는 사시도 이다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치가 이음매없는 파이프를 검출한 검출결과 이미지도 이다.
도8은 본 발명의 실시예에 따른 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치가 나선 용접 파이프를 검출한 검출결과 이미지도 이다.
본 발명에 따른 실시예는 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치를 제공하였으며, 현재 저주파 초음파 결함 검출 장치가 대구경 파이프에서 너무 커서 원주방향으로 결함을 찾기 불편하거나 찾을 수 없는 문제점을 해결하였다.
본 발명에 따른 실시예의 기술방안을 종합하면, 상기 장치는 각도조절 구동 메커니즘; 상기 각도조절 구동 메커니즘과 회전 가능하게 연결되는 종동 가이드 기구; 상기 각도조절 구동 메커니즘과 전원연결되고, 상기 각도조절 구동 메커니즘과 상기 종동 가이드 기구를 파이프를 따라 자동 크롤링 하도록 구동하는 동력구동기구; 일단은 상기 각도조절 구동 메커니즘의 일단과 동력구동기구에 연결되고, 타단은 상기 종동 가이드 기구의 일단과 연결되어, 상기 파이프에서 초음파 결함 검출을 수행하는 유연성 음파 감지유닛; 상기 유연성 음파 감지유닛과 부착연결되고, 상기 금속 스트립은 미리 자화되어 초음파용 겔을 통해 파이프의 표면에 붙혀지는 금속 스트립; 을 포함한다.
본 발명의 실시예의 목적, 기술 및 장점을 보다 명확하게하기 위해, 본 발명의 실시예에서의 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서의 기술방안에 대하여 명확하고 완전하게 설명할 것이며, 기술된 실시예는 본 발명의 이부일 것이며 모든 실시예가 아님을 명백할 것이다. 본 발명의 실시예를 기초로 본영역의 기술자로하여금 창조적 노력없이 획득된 다른 모든 실시예는 본 발명의 보호범위 내에 있다.
실시예1
본 발명의 실시예는 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치를 제공하였으며, 도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 순서대로 연결되는 동력구동기구(2), 각도조절 구동 메커니즘(3), 종동 가이드 기구(4) 및 유연성 음파 감지유닛(5)를 포함하되, 동력구동기구(2)는 각도조절 구동 메커니즘(3)에 연결되고, 각도조절 구동 메커니즘(3)과 종동 가이드 기구(4)는 회전연결되고, 유연성 음파 감지유닛(5)은 각도조절 구동 메커니즘(3)과 종동 가이드 기구(4) 사이에 연결되며, 유연성 음파 감지유닛(5)은 파이프(1)의 표면위의 금속 스트립(6)에 밀착되고, 금속 스트립(6)는 미리 자화되어 초음파용 겔을 통해 파이프의 표면에 붙혀지며, 유연성 음파 감지유닛(5)를통해 저주파 초음파 자동 결함 검출을 진행하며, 동력구동기구(2)를 통해 각도조절 구동 메커니즘(3)을 구동시켜 파이프(1)를 따라 이동시키며, 동시에 종동 가이드 기구(4)를 통해 자동 크롤링 결함 검출을 하도록 안내한다.
도2와 도3에 도시된 바와 같이, 동력구동기구(2)는 스텝모터(21), 모터 브라켓(22) 및 축 연결기(23)을 포함하되, 스텝모터(21)는 모터 브라켓(22)을 통해 각도조절 구동 메커니즘(3)의 구동 메커니즘 브라켓(32)에 설치되고 스텝모터(21)의 회전축과 각도조절 구동 메커니즘(3)의 구동축(38)의 일단은 축 연결기(23)을 통해 연결되어, 스텝모터(21)의 회전동력을 각도조절 구동 메커니즘(3)에 전달한다. 모터 브라켓(22)는 U형구조이며, U형구조의 개구 단부는 구동 메커니즘 브라켓(32) 외측 벽에 고정되고, U형구조의 중부는 스텝모터(21)에 고정된다.
도2와 도3에 도시된 바와 같이, 각도조절 구동 메커니즘(3)은 구동 가이드 자석 휠(31), 구동 메커니즘 브라켓(32), 전송 회로기판(33), 회로기판 커버(34), 위치감지 엔코더(36) 구동 볼 롤링 베어링(37) 및 구동축(38)을 포함하되; 전송 회로기판(33)은 구동 메커니즘 브라켓(32)내부에 설치되며, 회로기판 커버(34)로 탈착이 가능하게 밀폐되며,구동 메커니즘 브라켓(32)의 일단은 종동 가이드 기구(4)와 연결되고,구동축(38)양단은 구동 볼 롤링 베어링(37)을 통해 구동 메커니즘 브라켓(32)에 힌지 식으로 장착되며, 구동축(38)의 얀단에서 단부에 근접하는 위치에 구동 가이드 자석 휠(31)이 설치되며,구동축(38)과 구동 가이드 자석 휠(31)사이에 동축으로 고정되어 동축으로 회전하고, 구동축(38)의 일단이 연장되어 동력구동기구2의 스텝모터(21)와 회전축에 연결되고; 구동 메커니즘 브라켓(32) 하부 표면의 개구가 형성되고, 구동 가이드 자석 휠(31)하단은 구동 메커니즘 브라켓(32)를 통과하여 피 검출되는 파이프(1)과 직접 접촉이되며,구동축(38)과 같은 축에는 위치감지 엔코더(36)이 설치되며,위치감지 엔코더(36)은 구동축(38)의 회전각도를 측정하고；유연성 음파 감지유닛(5)의 일단은 제1압편(35)을 통해 구동 메커니즘 브라켓(32)의 타단에 고정되며(즉 종동 가이드 기구(4)의 일단과 멀어진다.) 전기 커넥터를 통해 전송 회로기판(33)에 연결된다.
도2와 도3에 도시된 바와 같이, 종동 가이드 기구(4)는 두개의 종동 가이드 자석 휠(41), 종동 볼 롤링 베어링(42), 슬레이브 메커니즘 브라켓(43), 두개의 비틀림 스프링(44), 회전판(45) 및 종동축(47)를 포함하되；각도조절 구동 메커니즘(3)의 구동 메커니즘 브라켓(32)와 종동 가이드 기구(4)의 슬레이브 메커니즘 브라켓(43)는 댐퍼 회전 장치(7)를 통해 연결되고, 댐퍼 회전 장치(7)는 각도조절 구동 메커니즘(3)과 종동 가이드 기구(4) 사이의 연결선 방향을 따라 회전하며, 즉 각도조절 구동 메커니즘(3)과 종동 가이드 기구(4) 사이에서 나선형의 원주를 중심으로 회전하며; 댐퍼 회전 장치(7)가 각도위치를 결정할 때 고정 토크를 유지하고, 외부 토크가 댐퍼 회전 장치(7)가 우지되는 고정 토크보다 클 때 만 댐퍼 회전 장치(7)는 각도를 변경한다.
종동축(47)의 양단은 종동 볼 롤링 베어링(42)를 통해 힌지 식으로 슬레이브 메커니즘 브라켓(43)에 설치되고, 종동축(47)의 양단에서 단부에 인접하는 곳에는 모두 종동 가이드 자석 휠(41)이 설치되며,종동축(47)과 종동 가이드 자석 휠 41 사이는 같은 축으로 고정되어 같은 축으로 회전되고; 슬레이브 메커니즘 브라켓(43)의 하부표면에 개구가 형성되고, 종동 가이드 자석 휠(41)하단은 슬레이브 메커니즘 브라켓(43)를 통과한 후 피 검출되는 파이프(1)과 직접 접촉되며; 종동축(47) 중부에는 회전판(45)이 슬레이브 메커니즘 브라켓(43) 공동에 수용되고, 회전판(45)과 종동축(47)는 동축으로 갭-피팅되고, 유연성 음파 감지유닛(5)의 타단은 각도조절 구동 메커니즘(3)과 종동 가이드 기구(4)를 우회한후 제2압편(46)를 통해 회전판(45)에 고정되며, 회전판(45)의 두 단부는 각각 종동축(47)외부의 소정의 조임력이 있는 비틀림 스프링(44)과 슬레이브 메커니즘 브라켓(43)와 연결되고,비틀림 스프링(44)의 일단은 회전판(45)위에 고정되고, 타단은 슬레이브 메커니즘 브라켓(43)에 고정된다. 구제적으로 실시할 때, 슬레이브 메커니즘 브라켓(43)의 공동에는 차단구조가 설치되며, 회전판(45)는 종동축(47)의 축방향으로 구속된다.
구체적인 실시는 유연성 음파 감지유닛(5)의 일단은 구동 메커니즘 브라켓(32)위에 고정되고 타단은 회전판(45)위에 고정된다. 설치완료 후, 비틀림 스프링(44)의 조임동력은 회전판(45)를 통해 유연성 음파 감지유닛(5)으로 전달되고, 구동 메커니즘 브라켓(32)과 슬레이브 메커니즘 브라켓(43) 사이의 유연성 음파 감지유닛(5)를 조절하여 예압으로 장력을 형성하여, 도5에 도시된 바와 같이, 파이프(1)의 표면에 밀착하여 자동 결함 검출을 실현한다.
도4에 도시된 바와 같이, 구동 가이드 자석 휠(31)과 종동 가이드 자석 휠(41)의 구조는 같고, 구동 가이드 자석 휠(31)은 휠 덥개 플레이트(311), 두개의 마그네틱 가이드 플레이트(312), 환형 자석강(313), O형완충 고무패드(314), 완충 가이드 홈 링(315) 및 바퀴통(316)를 모두 포함하고；환형 자석강(313)과 환형 자석강(313) 양측에 위치한 두개의 마그네틱 가이드 플레이트(312)은 동축으로 바퀴통(316)에 설치되며 휠 덥개 플레이트(311)에 의해 축방향으로 가압되며, 바퀴통(316)는 축(구동축/종동축) 위에 배치되고, 환형 자석강(313)의 외부에는 비자성의 환형의 완충 가이드 홈 링(315)이 설치되며, 완충 가이드 홈 링(315)의 외주면에는 환형가이드 홈이 형성되며, 내부에는 O형완충 고무패드(314)이 매립되어있으며；매립된 구동 가이드 자석 휠(31)에서, O형완충 고무패드(314)의 반경 치수는 바깥쪽으로 튀어 나와 완충 가이드 홈 링(315)과 두개의 마그네틱 가이드 플레이트(312) 보다 커서, 구동 가이드 자석 휠에서 는 모든 각도와 위치에서 O형완충 고무패드(314)만 파이프(1)와 접촉되며；
도4에 도시된 바와 같이, 구동 가이드 자석 휠(31)이 자기 전도가 가능한 파이프(1)와 접촉 할 때 자기 전도성 파이프(1)과 도시된 점선과 같은 환형의 파선을 형성하여, 구동 가이드 자석 휠이 파이프(1)의 표면에 부착외어 모든 구동 가이드 자석 휠의 원주 방향이의 자력이 일치되게 유지한다.
전송 회로기판(33)은 위치감지 엔코더 민감 유닛, 음파 감지 유닛 및 위치감지 엔코더 민감 유닛과 통합되며, 전송 회로기판(33) 및 그 내부의 민감유닛은 회로기판 커버(34)으로 구동 메커니즘 브라켓(32)내의 먼지가 없는 공간에 밀폐되며; 전송 회로기판(33)에는 전기연결소켓이 설치되며, 전기연결소켓은 신호 케이블 연결선을 통해 외부의 검출기기에 연결된다.
유연성 음파 감지유닛(5)은 열가소성 필름재료를 상하부에 중첩시켜, 내부에 금속 구리 와이어를 가압하여 스트립형 연성 복합형 얇은 음파 감지 유닛을 형성한다.
각도조절 구동 메커니즘(2)과 상기 종동 가이드 기구(3)사이가 기울어지지 않았을 경우, 즉 각도조절 구동 메커니즘(2)과 종동 가이드 기구(3) 사이는 댐퍼 회전 장치(7)을 통해 양자의 선연결방향에 상대 회전연결을 하지않았을 경우, 각도조절 구동 메커니즘(2)의 구동 가이드 자석 휠(31)과 종동 가이드 기구(3)의 종동 가이드 자석 휠(41)의 각 휠축선이 동일한 평면위에 있을 경우, 도5에 도시된 바와 같이, 장치는 파이프(1)의 원주방향을 따라 결함 스캔을 진행한다.
각도조절 구동 메커니즘(2)과 종동 가이드 기구(3)사이가 기울어질 경우, 즉 각도조절 구동 메커니즘(2)과 종동 가이드 기구(3) 사이는 댐퍼 회전 장치(7)를 통해 양자의 선연결방향에 상대 회전연결을 할 경우, 각도조절 구동 메커니즘(2)의 구동 가이드 자석 휠(31)의 휠축선과 종동 가이드 기구(3)의 종동 가이드 자석 휠(41)의 휠축선은 동일한 평면에 위치하지 않을 경우, 도1에 도시된 바와 같이, 장치는 파이프(1)을 따라 나성각도로 나선형 결함 스캔을 진행한다.
본 발명의 구체적인 구현 과정은 다음과 같다.
도5에 도시된 바와 같이, 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치의 초기상태(a)는 외부 파이프에 접촉되지 않은 상태에서 유연성 음파 감지유닛(5)은 직선 장력상태에 있다. 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치의 파이프 위에서의 상태(b)인 결함 검출 장치가 파이프위에 설치된 경우, 구동 가이드 자석 휠(31)의 흡착력으로 인해 파이프에 밀착이되며, 동시에 회전판(45)는 종동축(47) 중심으로 회전하여 회전판(45)내에 저장된 유연성 음파 감지유닛(5)를 해제하며, 유연성 음파 감지유닛(5)은 비틀림 스프링(44)의 힘에 의해 발생된 장력으로 파이프의 표면 밀접하게 부착된다. 본 발명에 따른 결함 검출 장치는 회전판(45)을 통해 길이가 다른 유연성 음파 감지유닛(5)을 해제하여 직경이 상이한 이음매없는 파이프 및 직선 이음매 파이프에 적응이 가능하며, 동시에, 유연성 음파 감지유닛(5)의 유연성 특성에 기초하여, 본 발명에 따른 결함 검출 장치는 상이한 곡률의 곡면에 적용되도록 확장 될 수 있다.
도6에 도시된 바와 같이, 댐퍼 회전 장치(7)를 조정하여 평탄한 상태를 유지하고 각도조절 구동 메커니즘(3)과 종동 가이드 기구(4)사이에 각도 차이가 생기지 않게 하여, 본 발명에 따른 장치는 파이프의 원주 방향을 따라 이음매없는 파이프 및 직선 이음매 파이프에 대해 스캔이 가능하다. 도7에 도시된 본 발명에 따른 장치가 직경이 219mm, 두께가 6mm인 이음새가없는 탄소 강관을 원주 방향을 따라 360도 스캔하여 얻은 B-스캔 이미지도 이다. 이미지는 원주 방향으로 290도, 축 방향으로 0.93 미터의 에코, 원주 각도 120도, 축 방향 길이 1.35 미터의 에코며, 원주각 60도, 축 길이 1.35 미터의 에코를 보여줍니다. 이는 파이프에 미리 설정된 결함에 모두 대응하며, 본 발명에 따른 장치에 의해 이음매없는 파이프 및 직선 이음매 파이프의 결함 검출하는 타당성이 검증되었다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 장치는 각도조절 구동 메커니즘(3)과 종동 가이드 기구(4) 사이의 각도를 조절하므로써 나선 용접 파이프의 상이한 각도의 나선형을 따라 스캔을 수행 할 수 있다. 구동 가이드 자석 휠(31)과 파이프가 가장먼저 접촉되는 것은 O형완충 고무패드(314)이며, 매개의 구동 가이드 자석 휠(31)은 파이프와 선 접촉되며, 또한, 결함 검출장치와 협력하여 저주파 초음파를 여기 및 수신하는 유연성 음파 감지유닛(5)은 파이프에 유연성 자동 적응이 가능한 특성을 가지므로, 본 발명에 따른 결함 검출 장치는 상이한 나성각도의 나선형 용접 파이프에 적응되게 한다.
도8은 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치가 나선형 용접 파이프의 나선 방향으로 결함 검출 후, 획득한 각각의 A-스캔 데이터를 B-스캔 이미지도로 나타낸 것이다. 도시된 종 좌표는 결함 검출 장치가 나선 방향으로 이동하는 거리이고, 횡 좌표는 결함 용접기에 의해 나선형 용접에 수직 인 방향을 따라 여기 된 저주파 초음파의 사운드 경로이다.
B-스캔 이미지도의 RGB 색상은 에코의 진폭을 나타내며, 색상이 빨간색 일수록 에코 진폭이 높고 색상이 파란색 일수록 에코 진폭이 낮다. 도8에서 볼 수 있듯이 간격이 750mm 인 빨간색 부분은 나선형 용접 파이프의 나선형 용접 에코이며, 8.753m에 에코가 있으며, 사전에 파이프에 8.75m에 설정된 결함과 일치하며, 본 발명에 따른 장치에 의해 나선형 용접 파이프의 결함 검출하는 타당성이 검증되었다.
본 발명에 따른 실시예에서 제공되는 기술적 방안은 적어도 다음의 기술적 효과 또는 장점을 가진다:
본 발명에 따른 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치는 각도조절 구동 메커니즘; 상기 각도조절 구동 메커니즘과 회전가능하게 연결되는 종동 가이드 기구; 상기 각도조절 구동 메커니즘과 전원연결되고, 상기 각도조절 구동 메커니즘과 상기 종동 가이드 기구를 파이프를 따라 자동 크롤링 하도록 구동하는 동력구동기구; 일단은 상기 각도조절 구동 메커니즘의 일단과 동력구동기구에 연결되고, 타단은 상기 종동 가이드 기구의 일단과 연결되어, 상기 파이프에서 초음파 결함 검출을 수행하는 유연성 음파 감지유닛; 상기 유연성 음파 감지유닛과 부착연결되고, 상기 금속 스트립은 미리 자화되어 초음파용 겔을 통해 파이프의 표면에 붙혀지는 금속 스트립; 을 포함한다. 현재 저주파 초음파 결함 검출 장치가 대구경 파이프에서 너무 커서 원주방향으로 결함을 찾기 불편하거나 찾을 수 없는 문제점을 해결하였다. 본 발명은 스텝모터가 결함 검출 장치의 후륜을 구동시키며 가이드 기구를 통해 안내하여, 결함 검출 장치가 안내 방향을 따라 자동으로 결함을 참지 할 수 있도록 한다. 또한 각도조절 구동 메커니즘과 종동 가이드 기구 사이의 각도를 조절함으로써 이음매없는 파이프 및 직선 이음매 파이프의 원주방향을 따라 결함을 검출 할수 있을 뿐만 아니라 나선형 용접부의 나선 방향을 따라 결함 검출도 가능한다.
본 발명의 실시예에 따른 구동 가이드 자석 휠은 자기전도성의 피 검출 공작물과 폐합된 자력선을 형성할 수 있어, 구동 가이드 자석 휠과 탄소강류 파이프와 흡착된 상태를 유지하고, 4개의 구동 가이드 자석 휠은 함께 작용하여 결함 검출 장치가 파이프의 임의의 방향에서도 흡착을 유지하여 떨어지지 않게 한다.
본 발명의 실시예의 초기 상태에서, 유연성 음파 감지유닛은 되감기기구의 예압으로 평평한 상태에 있다. 결함 검출 장치가 파이프에 장착 되었을 때, 되감기기구는 회전판상에 저장된 유연성 음파 감지유닛을 해제하며, 장치의 구동 가이드 자석 휠은 유연성 음파 감지유닛이 파이프에 밀착하게 한다. 유연성 음파 감지유닛은 유연성 특징을 자지며, 파이프에 접촉되는 길이은 되감기기구를 통해 자동 적응하여 조절이 가능하여 직경이 상이한 이음매없는 파이프, 직선 이음매 파이프, 나선형 용접 파이프 및 나선 각도가 다른 나선 용접 파이프에 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 위치감지 엔코더를 통해 결함검출장치의 위치 전보를 기록 할 수 있고, 결함 검출에 의해 얻은 A스캔신호에 대해 화상처리가 가능하며, 신호를 판독하는 어려움을 감소시키기 위해 결함을 파이프 라인 상에 2 차원 방향으로 위치시킬 수있다.
종합하면, 본 발명에 따른 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치는 상이한 직경의 파이프를 자동으로 적응시켜 파이프의 원주방향을 따라 결함 검출을 할 수 있을 뿐 만 아니라 각도 조절을 통해 각도조절 구동 메커니즘 과 종동 가이드 기구 사이의 협각을 조절하여 상이한 직경 및 나선각도의 나선 용접 파이프에 적응되며, 나선형 용접 방향을 따라 결함 검출을 할수 있어 장치의 적용성과 실용성을 크게 향상시켰다.
본 발명의 바람직한 실시예가 설명되었지만 본 영역의 기술자는 본 발명의 기본 개념으로 본 실시예를 변형 및 수정 할 수 있으므로, 따라서 첨부된 청구범위는 바람직한 실시예 및 본 발명의 범위 내의 모든 변형 및 수정을 포함하는 것으로 해석된다.
본 영역의 기술자는 본 발명의 실시예의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 실시예에 대해 다양한 수정 및 변형을 수행 할 수 있음이 명백하다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 실시예의 변형 및 수정이 본 발명의 청구범위 내에 있을 경우, 본 발명에 대한 변형 및 수정도 포함하는 것으로 의도된다.
1: 파이프
2: 동력구동기구
3: 각도조절 구동 메커니즘
4: 종동 가이드 기구
5: 유연성 음파 감지유닛
6: 금속 스트립
7: 댐퍼 회전 장치
21: 스텝모터
22: 모터 브라켓
23: 축 연결기
31: 구동 가이드 자석 휠
32: 구동 메커니즘 브라켓
33: 전송 회로기판
34: 회로기판 커버
35: 제1압편
36: 위치감지 엔코더
37: 구동 볼 롤링 베어링
38: 구동축
311: 휠 덥개 플레이트
312: 마그네틱 가이드 플레이트
313: 환형 자석강
314: O형완충 고무패드
315: 완충 가이드 홈 링
316: 바퀴통
41: 가이드 자석 휠
42: 종동 볼 롤링 베어링
43: 슬레이브 메커니즘 브래킷
44: 비틀림 스프링
45: 회전판
46: 제2압편
47: 종동축

Claims (10)

  1. 각도조절 구동 메커니즘;
    상기 각도조절 구동 메커니즘과 회전가능하게 연결되는 종동 가이드 기구;
    상기 각도조절 구동 메커니즘과 전원연결되고, 상기 각도조절 구동 메커니즘과 상기 종동 가이드 기구를 파이프를 따라 자동 크롤링 하도록 구동하는 동력구동기구;
    일단은 상기 각도조절 구동 메커니즘의 일단과 동력구동기구에 연결되고, 타단은 상기 종동 가이드 기구의 일단과 연결되어, 상기 파이프에서 초음파 결함 검출을 수행하는 유연성 음파 감지유닛;
    상기 유연성 음파 감지유닛과 부착연결되고, 미리 자화되어 초음파용 겔을 통해 파이프의 표면에 붙혀지는 금속 스트립;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치에 있어서,
    상기 각도조절 구동 메커니즘과 상기 종동 가이드 기구가 사이가 기울어질 경우, 상기 장치는 나선각도로 상기 파이프를 따라 나선형 결함 검출 스캔을 진행하고;
    상기 각도조절 구동 메커니즘과 상기 종동 가이드 기구 사이가 기울어지지 않았을 경우, 상기 장치는 상기 파이프의 원주 방향을 따라 스캔을 진행하는 것을 특징으로 하는 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각도조절 구동 메커니즘은
    하부표면에 개구가 형성되며, 일단은 상기 종동 가이드 기구와 연결되고, 타단은 상기 유연성 음파 감지유닛과 고정되게 연결되는 구동 메커니즘 브라켓;
    상기 구동 메커니즘 브라켓 내부에 설치되며, 상기 유연성 음파 감지유닛과 전기적으로 연결되는 전송 회로기판;
    상기 구동 메커니즘 브라켓과 축연결되는 구동축;
    각각 축과 상기 구동축 양단에서 단부에 근접하위치에 배치되고, 하단은 상기 구동 메커니즘 브라켓의 개구부를 통과 한 후 상기 파이프와 접촉되는 구동 가이드 자석 휠;
    상기 구동축과 같은 축에 연결되고, 상기 구동축의 회전각도를 측정하는 위치감지 엔코더;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전송 회로기판은
    상기 전송 회로기판에 통합되어 있는 위치감지 엔코더 민감 유닛;
    상기 전송 회로기판에 통합되어 있는 유연성 음파 감지 유닛;
    신호연결 케이블을 통해 상기 전송 회로기판을 외부의 감지장비에 연결하는 전기연결소켓;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 종동 가이드 기구는
    하부표면에 개구가 형성되며, 상기 구동 메커니즘 브라켓과 연결되는 슬레이브 메커니즘 브라켓;
    상기 슬레이브 메커니즘 브라켓과 축연결되는 종동축;
    각각 축과 상기 종동축 양단에서 단부에 근접하위치에 배치되고, 하단은 상기 슬레이브 메커니즘 브라켓의 개구부를 통과 한 후 상기 파이프와 접촉되는 종동 가이드 자석 휠;
    각각 축과 상기 종동축 중부에 배치되고, 상기 유연성 음파 감지유닛과 고정되게 연결되며, 상기 슬레이브 메커니즘 브라켓의 공동에 위치하는 회전판;
    일단은 상기 회전판에 고정되고, 타단은 상기 슬레이브 메커니즘 브라켓에 고정되는 비틀림 스프링;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 종동 가이드 기구는
    상기 슬레이브 메커니즘 브라켓과 상기 구동 메커니즘 브라켓을 연결하며, 상기 각도조절 구동 메커니즘과 상기 종동 가이드 기구 사이의 연결선의 방향을 따라 회전하는 댐퍼 회전 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 동력구동기구는
    일단이 상기 구동축의 일단과 연결되는 축 연결기;
    상기 축 연결기의 타단과 연결되며, 상기 각도조절 구동 메커니즘으로 회전동력을 전달하는 스텝모터;
    상기 구동 메커니즘 브라켓에 설치되며, 상기 스텝모터와 연결되는 모터 브라켓;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유연성 음파 감지유닛은 열가소성 필름재료를 상하부에 중첩시켜, 내부에 금속 구리 와이어를 가압하여 스트립형 연성 복합형 얇은 음파 감지 유닛을 형성하는 것을 특징으로 하는 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 슬레이브 메커니즘 브라켓의 공동에는 상기 회전판이 상기 종동축의 축 방향에서 제한을 하기위한 차단구조가 설치되는 것을 특징으로 하는 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 구동 가이드 자석 휠과 상기 종동 가이드 자석 휠은 구조가 같으며, 상기 구동 가이드 자석 휠은
    상기 구동축위에 배치되는 바퀴통;
    환형 자석강 양측에 위치하는 2개의 마그네틱 가이드 플레이트;
    상기 두개의 마그네틱 가이드 플레이트와 같은 축으로 바퀴통에 설치되며 휠 덥개 플레이트로 축 방향으로 밀착되는 환형 자석강;
    상기 환형 자석강 외부에 설치되는 비자성의 환형의 완충 가이드 홈 링;
    상기 완충 가이드 홈 링의 외주면에 설치되는 환형 가이드 홈;
    상기 환형 가이드 홈에 내장되는 O형완충 고무패드;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구동 가이드 자석 휠에서 상기 O형완충 고무패드의 반경 치수는 바깥쪽으로 튀어 나와 상기 완충 가이드 홈 링과 상기 두개의 마그네틱 가이드 플레이트 보다 커서, 상기 구동 가이드 자석 휠속에서는 모든 각도와 위치에서 상기 O형완충 고무패드만 파이프와 접촉되는 것을 특징으로 하는 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치.
KR1020190113718A 2018-09-14 2019-09-16 유연성 자동 적응이 가능한 파이프의 저주파 초음파 자동 결함 검출 장치 KR102413072B1 (ko)

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