RU2782504C1 - Method for scanning an area inspection object and installation for its implementation - Google Patents

Method for scanning an area inspection object and installation for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2782504C1
RU2782504C1 RU2022102340A RU2022102340A RU2782504C1 RU 2782504 C1 RU2782504 C1 RU 2782504C1 RU 2022102340 A RU2022102340 A RU 2022102340A RU 2022102340 A RU2022102340 A RU 2022102340A RU 2782504 C1 RU2782504 C1 RU 2782504C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chassis
head
inspection object
wheels
scanning
Prior art date
Application number
RU2022102340A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Михайлович Кашин
Original Assignee
Алексей Михайлович Кашин
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Михайлович Кашин filed Critical Алексей Михайлович Кашин
Application granted granted Critical
Publication of RU2782504C1 publication Critical patent/RU2782504C1/en
Priority to PCT/RU2023/000012 priority Critical patent/WO2023149820A1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: flaw detection.
SUBSTANCE: invention is intended for scanning the inspection object during flaw detection. The substance of the invention lies in the fact that the flaw detector's search head is placed between the wheels of the tracking chassis on the vertical axis of its kinematic connection with the actuator, the scanning path is set, the flaw detector's search head is in working contact with the body of the inspection object, with the help of an actuator, the support wheels of the chassis are rolled along the surface of the inspection object, following the scanning trajectory and conducting non-destructive testing of this object, while by means of these wheels the gap between the head and the inspection object is kept constant on the scanning trajectory, and when the head is located in close proximity to the edge of the object inspection or directly on its edge, the chassis with hanging one of the wheels of the chassis is turned over the edge of the inspection object, relying on one wheel and the actuator.
EFFECT: ensuring the possibility of reliable control in the edge zones of the inspection object.
4 cl, 15 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к техническим средствам неразрушающего контроля, предназначенным для обнаружения нарушений сплошности или однородности макроструктуры объектов инспекции. Преимущественной областью применения изобретения является ультразвуковой контроль (УЗК) металлопродукции или изделий из композитных материалов. Изобретение также применимо в магнитной и иной дефектоскопии, предполагающей перемещение искательной головки в процессе сканирования объекта инспекции по площади. В частности, изобретение позволяет производить дефектоскопический контроль металлопродукции плоской формы, включая сляб и блюм, а также контроль объектов сложной формы, в том числе крыльев летательных аппаратов.SUBSTANCE: invention relates to measuring technique, namely to technical means of non-destructive testing, designed to detect violations of continuity or homogeneity of the macrostructure of inspection objects. The preferred field of application of the invention is ultrasonic testing (UT) of metal products or products made of composite materials. The invention is also applicable in magnetic and other flaw detection, involving the movement of the search head in the process of scanning the inspection object by area. In particular, the invention makes it possible to carry out flaw detection testing of flat-shaped metal products, including slab and bloom, as well as testing objects of complex shape, including aircraft wings.

Из патентного документа WO 2017/123112 А1 от 20.07.2017 известна установка для дефектоскопического сканирования, содержащая ведущее устройство, ведомую искательную головку дефектоскопа с механизмом слежения за профилем поверхности в рабочей зоне головки. Ведущее устройство выполнено с возможностью удержания и перемещения головки, которая связана с ведущим устройством. Помимо перечисленного установка содержит двухосное шасси с опорными роликами для перемещения головки по поверхности объекта инспекции. Искательная головка включает в себя измерительные преобразователи и подпружиненные элементы в качестве следящего устройства для выдерживания постоянным воздушного зазора. В процессе работы установки посредством ведущего устройства катят опорные ролики двухосного шасси с искательной головкой дефектоскопа по поверхности объекта инспекции по заданной траектории для охвата зоны контроля, отслеживая при этом через подпружиненные части головки изменения профиля поверхности в рабочей зоне головки на траектории сканирования. Из-за расположения искательной головки между осями шасси контроль краевой зоны объекта инспекции возможен только при вывешивании одной оси шасси за край объекта. Однако при выходе роликов за край объекта инспекции опорная способность шасси нарушается, что влечет возникновение паразитного клиновидного зазора между головкой и объектом инспекции с последующим ударным перераспределением нагрузки с шасси на искательную головку. По данной причине следящее устройство в известном техническом решении не способно эффективно функционировать в краевых зонах объекта инспекции.From the patent document WO 2017/123112 A1 dated July 20, 2017, a device for flaw detection is known, containing a master device, a driven flaw detector head with a mechanism for tracking the surface profile in the working area of the head. The master device is configured to hold and move the head, which is associated with the master device. In addition to the above, the installation contains a two-axle chassis with support rollers for moving the head along the surface of the inspection object. The search head includes measuring transducers and spring-loaded elements as a follower to maintain a constant air gap. During operation of the installation, by means of a master device, support rollers of a two-axle chassis with a flaw detector search head are rolled over the surface of the inspection object along a given trajectory to cover the inspection zone, while tracking surface profile changes in the working area of the head along the scanning trajectory through the spring-loaded parts of the head. Due to the location of the search head between the axles of the chassis, the control of the edge zone of the inspection object is possible only when hanging one axle of the chassis over the edge of the object. However, when the rollers go beyond the edge of the inspection object, the support capacity of the chassis is broken, which leads to the appearance of a parasitic wedge-shaped gap between the head and the inspection object, followed by shock redistribution of the load from the chassis to the search head. For this reason, the tracking device in the known technical solution is not able to function effectively in the edge zones of the inspection object.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при использовании настоящего изобретения, является повышение стабильности зазора между искательной головкой дефектоскопической установки и поверхностью объекта инспекции.The technical problem, the solution of which is provided by using the present invention, is to increase the stability of the gap between the search head of the flaw detection installation and the surface of the inspection object.

Обеспечиваемый данным изобретением технический результат заключается в расширении контролируемой следящим устройством рабочей зоны дефектоскопической установки и исключение приложения к искательной головке ударных нагрузок на всей площади объекта инспекции.The technical result provided by this invention consists in expanding the working area of the flaw detector controlled by the tracking device and eliminating the application of shock loads to the search head over the entire area of the inspection object.

Технический результат достигается благодаря тому, что при осуществлении способа сканирования объекта инспекции по площади при дефектоскопии размещают искательную головку дефектоскопа между колесами следящего шасси на вертикальной оси его кинематической связи с исполнительным устройством, задают траекторию сканирования, обеспечивают рабочий контакт искательной головки дефектоскопа с телом объекта инспекции. При помощи исполнительного устройства катят опорные колеса шасси по поверхности объекта инспекции, следуя траектории сканирования и проводя неразрушающий контроль данного объекта. При этом посредством указанных колес выдерживают постоянным зазор между головкой и объектом инспекции на траектории сканирования. При нахождении головки в непосредственной близи от края объекта инспекции или непосредственно на его краю поворачивают шасси с вывешиванием одного из колес шасси за край объекта инспекции с опорой на одно колесо и исполнительное устройство.The technical result is achieved due to the fact that when implementing the method of scanning the inspection object over the area during flaw detection, the flaw detector search head is placed between the wheels of the tracking chassis on the vertical axis of its kinematic connection with the actuator, the scanning path is set, and the flaw detector search head is in working contact with the body of the inspection object. With the help of the actuator, the support wheels of the chassis are rolled along the surface of the inspection object, following the scanning trajectory and conducting non-destructive testing of this object. At the same time, by means of these wheels, the gap between the head and the inspection object on the scanning path is maintained constant. When the head is located in the immediate vicinity of the edge of the inspection object or directly on its edge, the chassis is rotated with one of the chassis wheels hanging over the edge of the inspection object, supported by one wheel and the actuator.

В частном случае осуществления изобретения искательную головку поворачивают относительно шасси из условия сохранения рабочего контакта дефектоскопных головки с объектом инспекции.In a particular case of the invention, the search head is rotated relative to the chassis from the condition of maintaining the working contact of the flaw detection head with the object of inspection.

Также технический результат достигается благодаря тому, что в установке для дефектоскопического сканирования, которая содержит ведущее исполнительное устройство, ведомую искательную головку дефектоскопа и механизм слежения за профилем поверхности в рабочей зоне головки, которая связана с исполнительным устройством через механизм слежения. Данный механизм включает в себя одноосное поворотное шасси с опорными колесами для передвижения головки по поверхности объекта инспекции и узел гравитационного перемещения шасси по вертикали относительно исполнительного устройства. Причем головка закреплена между колесами шасси и лежит на вертикальной оси кинематической связи шасси с исполнительным устройством.Also, the technical result is achieved due to the fact that in the installation for flaw detection, which contains a master actuator, a slave search head of the flaw detector and a mechanism for tracking the surface profile in the working area of the head, which is connected to the actuator through the tracking mechanism. This mechanism includes a uniaxial swivel chassis with support wheels for moving the head along the surface of the inspection object and a unit for gravitational movement of the chassis vertically relative to the actuator. Moreover, the head is fixed between the wheels of the chassis and lies on the vertical axis of the kinematic connection of the chassis with the actuator.

В частном случае установка содержит узел поворота головки относительно шасси.In a particular case, the installation contains a node for turning the head relative to the chassis.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами и схемами, на которых в качестве предпочтительного примера выполнения технического решения показана конструкция дефектоскопической установки для УЗК металлопродукции плоской формы.The essence of the invention is illustrated by the following drawings and diagrams, which, as a preferred example of a technical solution, show the design of a flaw detection unit for ultrasonic testing of flat metal products.

Фиг. 1: общий вид установки для дефектоскопического сканирования объекта инспекции.Fig. 1: general view of the installation for flaw detection scanning of the inspection object.

Фиг. 2-4: установка, вид спереди, сбоку и сверху.Fig. 2-4: installation, front, side and top view.

Фиг. 5: каретка с парой измерительных модулей, общий вид.Fig. 5: carriage with a pair of measuring modules, general view.

Фиг. 6: измерительный модуль установки, общий вид.Fig. 6: measuring module of the installation, general view.

Фиг. 7-10: шасси модуля, вид спереди, в разрезе, сбоку и снизу.Fig. 7-10: Module chassis, front, sectional, side and bottom views.

Фиг. 11: схема челночного хода искательной головки с разворотом шасси на месте, последовательные стадии А-Е, вид в плане.Fig. 11: Schematic of the shuttle travel of the search head with the chassis turning in place, successive stages A-E, plan view.

Фиг. 12: схема предпочтительной траектории движения шасси, вид в плане.Fig. 12: diagram of the preferred trajectory of the chassis, plan view.

Фиг. 13: схема поворота искательной головки относительно шасси, вид в плане.Fig. 13: scheme of rotation of the search head relative to the chassis, plan view.

Фиг. 14: схема поворота колес шасси на крае объекта инспекции при траектории сканирования типа «меандр», укрупненная, вид в плане.Fig. Fig. 14: scheme of turning the wheels of the chassis at the edge of the inspection object with a meander-type scanning trajectory, enlarged, plan view.

Фиг. 15: схема передвижения шасси вдоль края объекта инспекции при траектории сканирования типа «спираль», укрупненная, вид в плане.Fig. 15: diagram of the movement of the chassis along the edge of the inspection object with a scanning trajectory of the "spiral" type, enlarged, plan view.

Представленная дефектоскопическая установка для УЗК содержит опорное исполнительное устройство 1, пару измерительных модулей 2 для поверхностного и внутреннего контроля объекта инспекции соответственно, вычислитель 3 (фиг. 1-4), систему определения местоположения модулей 2, и лазерный дальномер.The presented flaw detection unit for ultrasonic inspection contains a reference actuator 1, a pair of measuring modules 2 for surface and internal control of the inspection object, respectively, a calculator 3 (Fig. 1-4), a system for determining the location of modules 2, and a laser range finder.

Исполнительное устройство 1 состоит из кинематических звеньев, образованных подвижной портальной балкой 4, рельсовым путем 5 и моторизированной кареткой 6. Балка 4 содержит горизонтальную перекладину и вертикальные колонны. Перекладина балки 4 выполнена с продольными направляющими для каретки 6. Каждая колонна балки 4 имеет ходовую часть, снабженную электрическим приводом для передвижения балки 4 по рельсам пути 5.Actuating device 1 consists of kinematic links formed by a movable portal beam 4, a rail track 5 and a motorized carriage 6. Beam 4 contains a horizontal crossbar and vertical columns. The crossbar of the beam 4 is made with longitudinal guides for the carriage 6. Each column of the beam 4 has a chassis equipped with an electric drive for moving the beam 4 along the rails of the track 5.

Каретка 6 включает в себя несущий рамный каркас 7, вертикальные направляющие 8, пневмоцилиндры 9, подшипниковые блоки 10 с сервоприводами, шкаф автоматики 11, насосный шкаф оборудования пневматики 12, и кабельные траки 13, представляющие собой гибкие кабельные каналы (фиг. 5).The carriage 6 includes a supporting frame frame 7, vertical guides 8, pneumatic cylinders 9, bearing blocks 10 with servo drives, an automation cabinet 11, a pump cabinet for pneumatic equipment 12, and cable tracks 13, which are flexible cable channels (Fig. 5).

Измерительный модуль 2 состоит из искательной головки 14 с по меньшей мере одним дефектоскопным ЭМАП для излучения зондирующего сигнала и приема регистрируемой физической величины, электронного блока 15 с предварительным фильтром и усилителем полезного измерительного сигнала, шасси 16 с колесной ходовой частью, и электромеханического узла 17 для поворота шасси 16 вокруг нормали к плоскости объекта инспекции (фиг. 6).The measuring module 2 consists of a search head 14 with at least one flaw detection EMAT for emitting a probing signal and receiving a recorded physical quantity, an electronic unit 15 with a pre-filter and a useful measuring signal amplifier, a chassis 16 with a wheeled chassis, and an electromechanical unit 17 for turning chassis 16 around the normal to the plane of the inspection object (Fig. 6).

Конструкция шасси 16 включает в себя вилку 18, несущую балку 19, полуоси 20, опорные колеса 21, соединитель 22 для крепления искательной головки 14, и электромеханический узел 23 для ее поворота (фиг. 7-10). Концевые части вилки 18, балка 19 и полуоси 20 образуют несущее основание шасси 16.The design of the chassis 16 includes a fork 18, a carrier beam 19, axle shafts 20, support wheels 21, a connector 22 for attaching the search head 14, and an electromechanical unit 23 for turning it (Fig. 7-10). The end parts of the fork 18, the beam 19 and the axle shaft 20 form the bearing base of the chassis 16.

Основная часть вилки 18 представляет собой поворотный держатель 24 и его хвостовик 25. Под хвостовиком 25 понимается основание вилки 18, то есть часть держателя 24, которую используют для крепления держателя 24 к узлу 17. Колеса 21 содержат диски с перфорацией, ободы с поверхностями катания и втулки 26 с подшипниками. Узел 23 поворота головки 14 содержит сервопривод с редуктором, тормозной диск 27, кулачковый фиксатор 28 и управляемый пневмоцилиндр. Балка 19 и фиксатор 28 неподвижно соединены с вилкой 18. Диск 27 смонтирован под балкой 19 с возможностью вращения. Ось вращения диска 27 совпадает с вертикальной координатной осью Y поворота основания шасси 16.The main part of the fork 18 is a rotary holder 24 and its shank 25. Under the shank 25 is understood the base of the fork 18, that is, the part of the holder 24, which is used to attach the holder 24 to the node 17. Wheels 21 contain perforated discs, rims with rolling surfaces and bushings 26 with bearings. The node 23 turning the head 14 contains a servo drive with a gearbox, a brake disc 27, a cam lock 28 and a controlled pneumatic cylinder. Beam 19 and latch 28 are fixedly connected to fork 18. Disc 27 is mounted under beam 19 for rotation. The axis of rotation of the disk 27 coincides with the vertical coordinate axis Y of rotation of the chassis base 16.

Узел поворота 17 состоит из втулки 29, уголкового кронштейна 30, механизма 31 для поворота и фиксации поворота колес 21, содержащего сервопривод 32 с угловым редуктором, и подвеса 33 для шасси 16. Механизм 31 снабжен механизмом фиксации угла поворота, конструкция которого аналогична конструкции узла 23 поворота головки 14.The rotation unit 17 consists of a bushing 29, an angle bracket 30, a mechanism 31 for turning and fixing the rotation of the wheels 21, containing a servo drive 32 with an angular gearbox, and a suspension 33 for the chassis 16. The mechanism 31 is equipped with a mechanism for fixing the angle of rotation, the design of which is similar to that of the assembly 23 turning head 14.

Основные рабочие части узлов 17 и 23 взаимно соосны и перпендикулярны горизонтальной координатной оси X вращения колес 21. При этом установка выполнена с возможностью независимого поворота колес 21 и искательной головки 14 параллельно плоскости объекта инспекции.The main working parts of the nodes 17 and 23 are mutually coaxial and perpendicular to the horizontal coordinate axis X of rotation of the wheels 21. In this case, the installation is made with the possibility of independent rotation of the wheels 21 and the search head 14 parallel to the plane of the inspection object.

Вычислитель 3 представляет собой компьютерное устройство, содержащее функциональный узел обработки измерительной информации, функциональный узел управления работой установки и командный пульт оператора.The calculator 3 is a computer device containing a functional unit for processing measurement information, a functional unit for controlling the operation of the installation and an operator's command console.

Все перечисленные элементы установки смонтированы между собой сборочными операциями и находятся в функционально-конструктивном единстве. Полуоси 20 жестко соединены с вилкой 18 своими коренными концами так, что лежат на одной горизонтальной геометрической оси (колесной оси X). Втулки колес 21 насажены на выступающие из вилки 18 свободные концы полуосей 20, таким образом колеса 21 связаны с полуосями 20 через подшипники втулок 26 с возможностью свободного независимого вращения на полуосях 20. Диаметр колес 21 выбран достаточно большим для преодоления возможных неровностей на поверхности объекта инспекции, а межколесное расстояние превышает габаритный размер искательной головки 14. Соединитель 22 размещен под диском 27 и неподвижно соединен с ним одной своей стороной. На противоположной стороне соединителя 22 выполнено посадочное место 34 для присоединения искательной головки 14. Держатель 24 расположен над основанием шасси 16 так, что его хвостовик 25 расположен напротив головки 14 относительно оси X колес 21. Полуоси 20 и соединитель 22 неподвижно соединены с хвостовиком 25 через основное тело держателя 24.All of the listed elements of the installation are mounted together by assembly operations and are in functional and constructive unity. The axle shafts 20 are rigidly connected to the fork 18 with their root ends so that they lie on the same horizontal geometric axis (wheel axis X). The wheel bushings 21 are mounted on the free ends of the axle shafts 20 protruding from the fork 18, so the wheels 21 are connected to the axle shafts 20 through the bearings of the bushings 26 with the possibility of free independent rotation on the axle shafts 20. The diameter of the wheels 21 is chosen large enough to overcome possible irregularities on the surface of the inspection object, and the wheel-to-wheel distance exceeds the overall size of the search head 14. The connector 22 is located under the disk 27 and is fixedly connected to it with one of its sides. On the opposite side of the connector 22 there is a seat 34 for connecting the search head 14. The holder 24 is located above the base of the chassis 16 so that its shank 25 is located opposite the head 14 relative to the X axis of the wheels 21. The axle shafts 20 and the connector 22 are fixedly connected to the shank 25 through the main holder body 24.

Втулка 29 узла поворота 17 жестко связана с кронштейном 30. Внутри втулки 29 смонтирован подвес 33, закрепленный с возможностью осевого вращения. Подвес 33 связан с сервоприводом 32 через редуктор механизма 31. Хвостовик 25 держателя 24 неподвижно соединен с нижней частью подвеса 33. Искательная головка 14 зафиксирована на посадочном месте 34 под диском 27. При этом ось втулки 29, ось держателя 24, ось вращения диска 27 и вертикальная ось поворота основания шасси 16 лежат на вертикальной координатной оси Y, которая перпендикулярна плоскости сканирования, то есть плоскости поверхности объекта инспекции, и делит ось X колес 21 на две равные части.The sleeve 29 of the rotation unit 17 is rigidly connected to the bracket 30. Inside the sleeve 29, a suspension 33 is mounted, fixed with the possibility of axial rotation. Suspension 33 is connected to the servo 32 through the gear mechanism 31. The shank 25 of the holder 24 is fixedly connected to the lower part of the suspension 33. The search head 14 is fixed in the seat 34 under the disk 27. In this case, the axis of the sleeve 29, the axis of the holder 24, the axis of rotation of the disk 27 and the vertical axis of rotation of the base of the chassis 16 lie on the vertical coordinate axis Y, which is perpendicular to the scanning plane, that is, the plane of the surface of the inspection object, and divides the X axis of the wheels 21 into two equal parts.

Кронштейн 30 измерительного модуля 2 связан с каркасом 7 каретки 6 через направляющие 8 и пневмоцилиндр 9 с возможностью вертикального перемещения, причем конструкция кинематических звеньев устройства обеспечивает пассивный ход модуля 2 по направляющим 8 в ограниченном пределе. Величина хода выбрана из условия превышения им размера максимально возможной неровности поверхности объекта инспекции, которую способно преодолеть шасси 16. Кронштейн 30, каркас 7, направляющие 8 и пневмоцилиндр 9 входят в состав функционального узла ограниченного пассивного перемещения шасси 16 и головки 14 по вертикальной оси координат Y относительно балки 4 по нормали к плоскости сканирования. Подшипниковые блоки 10 каретки 6 установлены на продольных направляющих перекладины балки 4. Портальная балка 4 характеризуется высокой устойчивостью на рельсовом пути 5, достаточной для надежного удержания каретки 6 с модулями 2 в рабочем положении. Таким образом кинематически конструкция установки представляет собой трехкоординатный манипулятор пространственного перемещения и вращения колес 21, а также искательной головки 14.The bracket 30 of the measuring module 2 is connected to the frame 7 of the carriage 6 through the guides 8 and the pneumatic cylinder 9 with the possibility of vertical movement, and the design of the kinematic links of the device provides a passive movement of the module 2 along the guides 8 within a limited limit. The stroke value is selected from the condition that it exceeds the size of the maximum possible unevenness of the surface of the inspection object, which the chassis 16 is able to overcome. relative to beam 4 along the normal to the scanning plane. The bearing blocks 10 of the carriage 6 are mounted on the longitudinal guide rails of the beam 4. The portal beam 4 is characterized by high stability on the rail track 5, sufficient to securely hold the carriage 6 with modules 2 in the working position. Thus, kinematically, the installation design is a three-coordinate manipulator of spatial movement and rotation of the wheels 21, as well as the search head 14.

Пневмоцилиндры 9 связаны с насосным оборудованием в насосном шкафу 12 через трубки подачи сжатого воздуха.The pneumatic cylinders 9 are connected to the pumping equipment in the pump cabinet 12 through compressed air supply pipes.

ЭМАП искательной головки 14 электрически связан с функциональным узлом обработки измерительной информации вычислителя 3 через электронный блок 15 и соответствующий сигнальный кабель в траке 13.The EMAT of the search head 14 is electrically connected to the functional unit for processing the measuring information of the calculator 3 through the electronic unit 15 and the corresponding signal cable in the track 13.

Все электрические приводы установки, а также насосное оборудование в шкафу 12, связаны с функциональным узлом управления вычислителя 3 через шкаф автоматики 11 и кабели в траках 13.All electric drives of the installation, as well as pumping equipment in cabinet 12, are connected to the functional control unit of calculator 3 through automation cabinet 11 and cables in tracks 13.

Установка работает следующим образом.The installation works as follows.

В вычислитель 3 заносят программу планарного сканирования, подготовленную с учетом характеристик объекта инспекции, например сляба 35, и вида выявляемых в нем дефектов. Подлежащий инспекции сляб 35 кладут горизонтально между рельсами 5 в рабочей зоне дефектоскопической установки. Лазерный дальномер определяет реперные точки контура сляба 35, и его высоту над нулевым уровнем.The calculator 3 enters the planar scanning program, prepared taking into account the characteristics of the inspection object, for example, slab 35, and the type of defects detected in it. The slab 35 to be inspected is placed horizontally between the rails 5 in the working area of the flaw detector. The laser range finder determines the reference points of the slab contour 35 and its height above the zero level.

Следуя заложенной оператором дефектоскопа программе вычислитель 3 выбирает для работы один из измерительных модулей 2 и формирует команды движения для исполнительного устройства 1. При этом вычислитель 3 подает команды движения на приводы ходовой части балки 4 и перекатывает балку 4 по рельсовому пути 5 для перемещения искательной головки 14 по первой координате. При этом вычислитель 3 также подает команды движения на приводы блоков 10 и сдвигает каретку 6 по направляющим перекладины балки 4 для перемещения искательной головки 14 по второй ортогональной координате. С учетом ранее измеренной высоты сляба 35 вычислитель 3 подает команды управления на насосное оборудование в шкафу 12 и приводит в действие пневмоцилиндр 9, который опускает активный измерительный модуль 2 вертикально вниз по направляющим 8 для перемещения искательной головки 14 по третьей ортогональной координате так, чтобы по меньшей мере одно колесо 21 шасси 16 опиралось на поверхность сляба 35, а искательная головка 14 находилась в непосредственной близи от поверхности объекта инспекции на расстоянии, достаточном для установления акустического контакта ЭМАП с телом сляба 35. Давление внутри пневмоцилиндра 9 регулируют так, чтобы в дальнейшем пневмоцилиндр 9 не препятствовал свободному или упругому ходу модуля 2 вверх-вниз под действием его собственного веса при наезде колес 21 на неровности поверхности сляба 35. Вычислитель 3 корректирует траекторию передвижения модуля 2 по данным, передаваемым системой определения местоположения модуля 2.Following the program laid down by the operator of the flaw detector, the calculator 3 selects one of the measuring modules 2 for operation and generates motion commands for the actuator 1. In this case, the calculator 3 sends motion commands to the drives of the running gear of the beam 4 and rolls the beam 4 along the rail track 5 to move the search head 14 along the first coordinate. In this case, the calculator 3 also sends motion commands to the drives of the blocks 10 and shifts the carriage 6 along the guide rails of the beam 4 to move the search head 14 along the second orthogonal coordinate. Taking into account the previously measured height of the slab 35, the computer 3 sends control commands to the pumping equipment in the cabinet 12 and actuates the pneumatic cylinder 9, which lowers the active measuring module 2 vertically down along the guides 8 to move the search head 14 along the third orthogonal coordinate so that at least At least one wheel 21 of the chassis 16 rested on the surface of the slab 35, and the search head 14 was located in close proximity to the surface of the inspection object at a distance sufficient to establish acoustic contact between the EMAT and the body of the slab 35. The pressure inside the pneumatic cylinder 9 is regulated so that in the future the pneumatic cylinder 9 did not interfere with the free or elastic movement of the module 2 up and down under the action of its own weight when the wheels 21 hit the uneven surface of the slab 35. The calculator 3 corrects the trajectory of the module 2 movement according to the data transmitted by the module 2 location system.

Затем проверяют ориентацию колесной оси шасси 16. Если колеса 21 не выставлены согласно траектории сканирования, то вычислитель 3 подает управляющий сигнал на сервопривод 32, который приводит в движение механизм 31 для вращения подвеса 33 и хвостовика 25. Через держатель 24 вращение передают на вилку 18, полуоси 20 и колеса 21. Развернув и зафиксировав шасси 16 по траектории сканирования вычислитель 3 выставляет угол поворота искательной головки 14 относительно оси колес 21 путем подачи управляющих команд на сервопривод для вращения диска 27, после чего подает команды управления на насосное оборудование в шкафу 12 и для перемещения плунжера пневмоцилиндра, посредством которого прижимает кулачок фиксатора 28 к диску 27. Далее вычислитель 3 задействует ЭМАП искательной головки 14 для излучения акустического зондирующего сигнала. С ЭМАП снимают полезный сигнал и передают его в электронный блок 15 для первичной обработки, после чего пересылают данные измерительной информации в вычислитель 3 с целью проведения дефектоскопического анализа.Then, the orientation of the wheel axle of the chassis 16 is checked. If the wheels 21 are not set according to the scanning path, then the calculator 3 sends a control signal to the servo 32, which drives the mechanism 31 to rotate the suspension 33 and the shank 25. Through the holder 24, the rotation is transmitted to the fork 18, semiaxes 20 and wheels 21. Having deployed and fixed the chassis 16 along the scanning path, the calculator 3 sets the angle of rotation of the search head 14 relative to the axis of the wheels 21 by sending control commands to the servo drive to rotate the disk 27, after which it sends control commands to the pumping equipment in the cabinet 12 and to moving the plunger of the pneumatic cylinder, through which it presses the latch cam 28 to the disk 27. Next, the calculator 3 activates the EMAT of the search head 14 to emit an acoustic probing signal. A useful signal is taken from the EMAT and transferred to the electronic unit 15 for primary processing, after which the measurement information data is sent to the computer 3 for the purpose of flaw detection analysis.

Для начала сканирования вычислитель 3 приводит в движение исполнительное устройство 1, посредством которого к модулю 2 прилагает толкающее или тянущее усилие, ведущее модуль 2 в горизонтальной плоскости в пределах контура сляба 35 в плане. При этом воздействие передается через узел 17 на держатель 24 и основание шасси 16. Под действием приложенной к шасси 16 силы приводят в движение колеса 21, в результате чего измерительный модуль 2 перекатывают по поверхности сляба 35 в выбранном направлении, удерживая держатель 24 строго вертикально при помощи узла 17, причем исполнительное устройство 1 выступает в качестве опоры для измерительного модуля 2 и ограничивает его свободное перемещение только возможностью движения данной части установки по нормали к плоскости сканирования в заданном пределе. При наезде колеса 21 на препятствие в виде неровности поверхности сляба 35, в частности на крупную частицу окалины, под действием силы трения колесо 21, а вместе с ним шасси 16 и весь модуль 2 подается вверх, выбирая свободный ход исполнительного устройства 1 по вертикальной координатной оси Y на величину толщины выступающей неровности. Благодаря расположению диска 27 под осью колес 21 искательная головка 14 при этом поднимается, а затем опускается под действием гравитации точно на ту же величину, что и колесо 21, за счет чего следует рельефу поверхности сляба 35 в рабочей зоне ЭМАП. Таким образом шасси 16 осуществляет следящее действие, посредством которого установка выдерживает постоянным воздушный рабочий зазор между ЭМАП и поверхностью объекта инспекции в процессе его сканирования.To start scanning, calculator 3 sets in motion an actuator 1, through which a pushing or pulling force is applied to module 2, leading module 2 in a horizontal plane within the contour of slab 35 in plan. In this case, the impact is transmitted through the node 17 to the holder 24 and the base of the chassis 16. Under the action of the force applied to the chassis 16, the wheels 21 are set in motion, as a result of which the measuring module 2 is rolled over the surface of the slab 35 in the selected direction, holding the holder 24 strictly vertically with the help of node 17, and the actuating device 1 acts as a support for the measuring module 2 and limits its free movement only by the possibility of movement of this part of the installation along the normal to the scanning plane within a given limit. When the wheel 21 hits an obstacle in the form of an uneven surface of the slab 35, in particular, a large particle of scale, under the action of friction the wheel 21, and with it the chassis 16 and the entire module 2 moves up, choosing the free play of the actuator 1 along the vertical coordinate axis Y by the thickness of the protruding roughness. Due to the location of the disk 27 under the axis of the wheels 21, the search head 14 rises and then falls under the action of gravity exactly by the same amount as the wheel 21, due to which it follows the surface topography of the slab 35 in the working area of the EMAT. Thus, the chassis 16 performs a follow-up action, by means of which the installation maintains a constant working air gap between the EMAT and the surface of the inspection object during its scanning.

В точках изменения направления сканирования колеса 21 поворачивают по заданной программе аналогично тому, как это происходит при начальном выставлении колес 21 на траектории. В непосредственной близи или на самом краю сляба 35 шасси 16 останавливают так, чтобы ЭМАП находился в состоянии рабочего акустического контакта с телом сляба 35 и охватывал зоной контроля кромку сляба 35. Затем поворачивают шасси 16 на месте с вывешиванием одного из колес 21 за край сляба 35. Потом перемещают шасси 16 и головку 14 с опорой на одно колесо 21 и устойчивое исполнительное устройство 1 через подвес 33, после этого осуществляют возврат вывешенного колеса 21 на поверхность объекта инспекции и продолжают движение по траектории сканирования. Подобным образом возможен поворот шасси 16 на 90°, 180° или иной выбранный оператором угол, включая разворот шасси 16 на месте для челночного перемещения искательной головки 14 (фиг. 11). Если кривая траектории сканирования имеет участки плавной формы, то допустимо изменение вектора движения шасси 16 без остановки измерительного модуля для повышения производительности контроля (фиг. 12).At the points where the scanning direction changes, the wheels 21 are rotated according to a given program in the same way as it happens when the wheels 21 are initially placed on the trajectory. In the immediate vicinity or at the very edge of the slab 35, the chassis 16 is stopped so that the EMAT is in a state of working acoustic contact with the body of the slab 35 and covers the edge of the slab 35 with the control zone. Then the chassis 16 is turned in place with hanging one of the wheels 21 over the edge of the slab 35 Then the chassis 16 and the head 14 are moved with support on one wheel 21 and the stable actuator 1 through the suspension 33, after which the suspended wheel 21 is returned to the surface of the inspection object and continues to move along the scanning path. Similarly, it is possible to rotate the chassis 16 through 90°, 180°, or another angle selected by the operator, including turning the chassis 16 in place to shuttle the search head 14 (FIG. 11). If the scanning trajectory curve has smooth sections, then it is permissible to change the movement vector of the chassis 16 without stopping the measuring module to improve the inspection performance (Fig. 12).

При необходимости вычислитель 3 изменяет режим работы ЭМАП головки 14 и выставляет соответствующий выбранному режиму угол поворота оси Z, на которой лежат ЭМАП головки 14, относительно оси X колес 21 (фиг. 13).If necessary, the calculator 3 changes the mode of operation of the EMAT head 14 and sets the angle of rotation of the Z axis corresponding to the selected mode, on which the EMAT head 14 lies, relative to the X axis of the wheels 21 (Fig. 13).

В результате передвижения измерительного модуля 2 покрывают всю площадь сляба 35 контролем с траекторией сканирования, например типа «меандр» (фиг. 14) или «спираль» (фиг. 15).As a result of the movement of the measuring module 2, the entire area of the slab 35 is covered with an inspection with a scanning trajectory, for example, of the "meander" type (Fig. 14) or "spiral" (Fig. 15).

Благодаря связи искательной головки с исполнительным устройством, которая ограничена их вертикальным относительным перемещением и осуществляется через механизм слежения в виде одноосного поворотного шасси с опорными колесами, с закреплением головки между колесами на вертикальной оси кинематической связи шасси и исполнительного устройства, обеспечена возможность опоры шасси на одно колесо и исполнительное устройство при повороте шасси с вывешиванием одного из колес за край объекта инспекции с сохранением при этом устойчивости шасси и постоянства зазора между дефектоскопным преобразователем и поверхностью контроля, что позволяет исключить приложение к искательной головке ударных нагрузок на всей площади объекта инспекции и расширить контролируемую следящим устройством рабочую зону дефектоскопической установки до габаритных размеров объекта инспекции в плане. Снабжение установки узлом поворота искательной головки относительно шасси позволяет более точно позиционировать дефектоскопный преобразователь над краем объекта инспекции и обеспечить максимально возможное покрытие контролем его поверхности при разных режимах работы дефектоскопа за счет сохранения рабочего контакта головки с объектом инспекции.Due to the connection of the search head with the actuator, which is limited by their vertical relative movement and is carried out through the tracking mechanism in the form of a single-axle swivel chassis with support wheels, with the head fixed between the wheels on the vertical axis of the kinematic connection between the chassis and the actuator, it is possible to support the chassis on one wheel and an actuator when turning the chassis with hanging one of the wheels over the edge of the inspection object while maintaining the stability of the chassis and the constancy of the gap between the flaw detector transducer and the inspection surface, which makes it possible to exclude the application of shock loads to the search head over the entire area of the inspection object and expand the area controlled by the tracking device the working area of the flaw detection unit up to the overall dimensions of the object of inspection in the plan. Equipping the installation with a unit for rotating the search head relative to the chassis allows more accurate positioning of the flaw detector transducer over the edge of the inspection object and ensuring the maximum possible coverage by inspection of its surface under different operating modes of the flaw detector by maintaining the working contact of the head with the inspection object.

Claims (4)

1. Способ сканирования объекта инспекции по площади при дефектоскопии, характеризующийся тем, что размещают искательную головку дефектоскопа между колесами следящего шасси на вертикальной оси его кинематической связи с исполнительным устройством, задают траекторию сканирования, обеспечивают рабочий контакт искательной головки дефектоскопа с телом объекта инспекции, при помощи исполнительного устройства катят опорные колеса шасси по поверхности объекта инспекции, следуя траектории сканирования и проводя неразрушающий контроль данного объекта, при этом посредством указанных колес выдерживают постоянным зазор между головкой и объектом инспекции на траектории сканирования, а при нахождении головки в непосредственной близи от края объекта инспекции или непосредственно на его краю поворачивают шасси с вывешиванием одного из колес шасси за край объекта инспекции с опорой на одно колесо и исполнительное устройство.1. A method for scanning an inspection object over an area during flaw detection, characterized in that the flaw detector search head is placed between the wheels of the tracking chassis on the vertical axis of its kinematic connection with the actuator, the scanning path is set, and the flaw detector search head is in working contact with the body of the inspection object, using of the actuating device, the support wheels of the chassis are rolled along the surface of the inspection object, following the scanning trajectory and conducting non-destructive testing of this object, while using these wheels they maintain a constant gap between the head and the inspection object on the scanning trajectory, and when the head is located in close proximity to the edge of the inspection object or the chassis is turned directly on its edge with one of the chassis wheels hanging over the edge of the inspection object, supported by one wheel and an actuator. 2. Способ сканирования по п. 1, характеризующийся тем, что искательную головку поворачивают относительно шасси из условия сохранения рабочего контакта головки с объектом инспекции.2. The method of scanning according to claim 1, characterized in that the search head is rotated relative to the chassis from the condition of maintaining the working contact of the head with the object of inspection. 3. Установка для дефектоскопического сканирования, содержащая ведущее исполнительное устройство, ведомую искательную головку дефектоскопа и механизм слежения за профилем поверхности в рабочей зоне головки, характеризующаяся тем, что головка связана с исполнительным устройством через механизм слежения, включающий в себя одноосное поворотное шасси с опорными колесами для передвижения головки по поверхности объекта инспекции и узел гравитационного перемещения шасси по вертикали относительно исполнительного устройства, причем головка закреплена между колесами шасси и лежит на вертикальной оси кинематической связи шасси с исполнительным устройством.3. Installation for flaw detection scanning, containing a master actuator, a driven flaw detector head and a mechanism for tracking the surface profile in the working area of the head, characterized in that the head is connected to the actuator through a tracking mechanism, which includes a single-axle swivel chassis with support wheels for movement of the head along the surface of the inspection object and a unit for gravitational movement of the chassis vertically relative to the actuator, the head being fixed between the wheels of the chassis and lying on the vertical axis of the kinematic connection between the chassis and the actuator. 4. Установка по п. 3, характеризующаяся тем, что содержит узел поворота головки относительно шасси.4. Installation according to claim. 3, characterized in that it contains a node for turning the head relative to the chassis.
RU2022102340A 2022-02-01 2022-02-01 Method for scanning an area inspection object and installation for its implementation RU2782504C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2023/000012 WO2023149820A1 (en) 2022-02-01 2023-01-19 Flaw detection scanning method and device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2782504C1 true RU2782504C1 (en) 2022-10-28

Family

ID=

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3049065A1 (en) * 1980-12-24 1982-07-01 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg Manipulator for testing flange welds in reactor vessels - has parallel guide for test head on driven carriage
SU1663536A1 (en) * 1989-04-11 1991-07-15 Научно-производственное объединение "Атомкотломаш" Device fro automated ultrasonic testing of welded seam
EP1394011A1 (en) * 2002-08-30 2004-03-03 Metalscan Device for ultrasonic detection of flaws in railroad rails
RU54199U1 (en) * 2005-12-20 2006-06-10 Александр Сергеевич Курочкин DEVICE FOR ULTRASONIC CONTROL
CN102809608A (en) * 2012-07-30 2012-12-05 燕山大学 Trolley type automatic ultrasonic flaw-detecting machine with built-in robot for large cylindrical shell section parts
CN103063743A (en) * 2013-01-11 2013-04-24 浙江大学 Moveable-feeding-mechanism-based ultrasonic flaw detection system for bent steel tubes
RU2581343C2 (en) * 2014-01-24 2016-04-20 Закрытое акционерное общество "Фирма ТВЕМА" Tracking-stabilisation device for high-speed flaw detector car
WO2017123112A1 (en) * 2016-01-15 2017-07-20 Алексей Михайлович КАШИН Ultrasonic testing of continuously cast workpiece
RU195253U1 (en) * 2019-07-04 2020-01-21 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей") SCANNING DEVICE FOR ULTRASONIC CONTROL

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3049065A1 (en) * 1980-12-24 1982-07-01 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg Manipulator for testing flange welds in reactor vessels - has parallel guide for test head on driven carriage
SU1663536A1 (en) * 1989-04-11 1991-07-15 Научно-производственное объединение "Атомкотломаш" Device fro automated ultrasonic testing of welded seam
EP1394011A1 (en) * 2002-08-30 2004-03-03 Metalscan Device for ultrasonic detection of flaws in railroad rails
RU54199U1 (en) * 2005-12-20 2006-06-10 Александр Сергеевич Курочкин DEVICE FOR ULTRASONIC CONTROL
CN102809608A (en) * 2012-07-30 2012-12-05 燕山大学 Trolley type automatic ultrasonic flaw-detecting machine with built-in robot for large cylindrical shell section parts
CN103063743A (en) * 2013-01-11 2013-04-24 浙江大学 Moveable-feeding-mechanism-based ultrasonic flaw detection system for bent steel tubes
RU2581343C2 (en) * 2014-01-24 2016-04-20 Закрытое акционерное общество "Фирма ТВЕМА" Tracking-stabilisation device for high-speed flaw detector car
WO2017123112A1 (en) * 2016-01-15 2017-07-20 Алексей Михайлович КАШИН Ultrasonic testing of continuously cast workpiece
RU195253U1 (en) * 2019-07-04 2020-01-21 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей") SCANNING DEVICE FOR ULTRASONIC CONTROL

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100526843C (en) Test stand capable of simultaneously measuring railway stock bogie three-way rigidity
CN106018443A (en) Industrial CT detection device and method based on 3D sphere detection platform
JP5999214B2 (en) Self-propelled inspection device for metal plate, self-propelled inspection method for metal plate, and inspection system
CN112066898B (en) Robot measuring device and measuring method thereof
CN105372270A (en) Gantry-type X-ray nondestructive detection device
CN110793477B (en) Three-dimensional detection system for carriage chassis, online adjusting and correcting system and method
KR20160028204A (en) Automatic test equipment and method for wheel set of railway vehicles
JPS62190407A (en) Method and device for testing wheel for railway rolling stock
CN109353370B (en) Non-contact rail wave mill and contour detection device
CN212540183U (en) Rod surface defect on-line measuring system
CN201464433U (en) Electric scanner of small-diameter pipe
RU2782504C1 (en) Method for scanning an area inspection object and installation for its implementation
CN112278011A (en) Robot device for comprehensive detection of crane track and comprehensive detection method
CN105291745A (en) Permanent magnet adsorption type suspension vibration isolation device of Mecanum-wheel vehicle
CN206114563U (en) Industry CT detection device based on 3D ball testing platform
CN112945262B (en) Portable intelligent measurement dolly that possesses engineering data detection function
US5349861A (en) Device for automatically measuring the residual stresses in the rim of one wheel of a railway wheelset
CN106168458A (en) A kind of device detecting T-shaped hole axiality
CN205861017U (en) A kind of wheel is to automatic measurement machine
RU2782309C1 (en) Installation for flaw detection scanning
CN210803367U (en) Flaw detection device for subway rail
CN105783832A (en) Method for measuring external diameter of cartridge member during spinning process through on-line detection apparatus
RU113365U1 (en) DEVICE FOR NON-DESTRUCTIVE CONTROL OF WHEEL PAIRS
WO2023149820A1 (en) Flaw detection scanning method and device
CN111813097A (en) Rolling test bed for active guide control of independent rotating wheel