一种超声相控阵焊缝检测扫查器及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种超声相控阵焊缝检测扫查器，包括主梁箱体、行走装置、水平调节装置、垂直调节装置、夹持装置、视觉装置、安装架以及控制与检测系统；行走装置安装在主梁箱体两侧，且其上设置有编码器；水平调节装置安装在主梁箱体前端面，垂直调节装置安装在水平调节装置的输出端，夹持装置与垂直调节装置的输出端连接；视觉装置安装在主梁箱体的上表面，用于获取焊缝的图像；安装架用于将所述超声相控阵焊缝检测扫查器与其他自动化行走装置连接。本发明专利技术使得在焊缝检测过程中超声相控阵探头的前沿与焊缝之间的距离始终保持不变，且无需手动调节超声相控阵探头的位置，进一步实现了焊缝检测自动化，提高了焊缝缺陷检测的准确性、效率性、安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种超声相控阵焊缝检测扫查器及其工作方法
本专利技术属于无损检测
，具体涉及一种超声相控阵焊缝检测扫查器及其工作方法。
技术介绍
由于相控阵超声能将所有典型焊接缺陷实时检出，其图像显示易读易判，检测速度和可靠性优于常规A扫描超声检测，所以目前超声相控阵检测技术已经广泛应用于焊缝缺陷检测中。目前，焊缝缺陷检测通常采用手动操作方式。操作人员将装有探头的扫查器放到待检试件表面上，用手推动扫查器沿着焊缝的长度方向匀速行走，探头信号实时传递到相控阵仪器上，通过仪器上的扫查图谱即可得知缺陷的结构以及所在位置。在焊缝的检测过程中，如果探头与焊缝的相对位置发生变化，将会对焊缝缺陷的大小和位置测量造成非常大的影响。对于一些大型待检测设备，如大型LPG球罐、风电塔筒等设备，在检测前需要提前搭设脚手架，检测人员携带相控阵检测设备攀爬脚手架，才能进行焊缝检测操作。在此种情况下，进行焊缝检测操作，如果焊缝的走向发生明显变化，不仅手动调节探头位置操作繁琐，而且难以保证探头与焊缝之间相对位置的准确性，同时检测人员的人身安全也无法保证。综上所述，传统手工焊缝检测的安全性差，劳动强度大，效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超声相控阵焊缝检测扫查器。本专利技术的另一个目的在于提供上述超声相控阵焊缝检测扫查器的工作方法。一种超声相控阵焊缝检测扫查器，包括主梁箱体、行走装置、水平调节装置、垂直调节装置、夹持装置、视觉装置、安装架以及控制与检测系统；所述行走装置安装在主梁箱体两侧，且所述行走装置上设置有编码器；所述水平调节装置安装在主梁箱体前端面，所述垂直调节装置安装在水平调节装置的输出端，所述夹持装置与垂直调节装置的输出端连接，用于固定超声相控阵探头；所述视觉装置安装在主梁箱体的上表面，用于获取焊缝的图像；所述安装架固定安装在主梁箱体的后端面，用于将所述超声相控阵焊缝检测扫查器与其他自动化行走装置连接；所述控制与检测系统用于采集编码器、超声相控阵探头的数据和视觉装置的焊缝图像数据，处理后得到超声相控阵探头前沿与焊缝之间的实时距离，根据处理结果实时控制水平调节装置、垂直调节装置的工作状态，以保证超声相控阵探头前沿与焊缝之间的距离不变。在上述超声相控阵焊缝检测扫查器中，所述主梁箱体包括固定连接的前安装板和后安装板，所述后安装板为箱体结构，所述后安装板的箱体内部安装有电机驱动器和电源变送器，所述水平调节装置固定安装在前安装板上，所述安装架固定安装在主梁箱体的后安装板上。进一步地，所述前安装板和后安装板通过螺钉固定连接。在上述超声相控阵焊缝检测扫查器中，所述行走装置包括分别固定安装在主梁箱体两侧的右侧行走装置和左侧行走装置，所述右侧行走装置包括与主梁箱体一侧固定连接的右侧轮架、对称安装在右侧轮架底部的右侧磁轮，所述左侧行走装置包括与主梁箱体另一侧固定连接的左侧轮架、对称安装在左侧轮架底部的左侧磁轮、安装在左侧轮架底部的编码器，所述右侧磁轮、左侧磁轮的个数均为偶数，所述编码器的底部最低点与左侧磁轮的底部最低点位于同一水平面上。进一步地，所述右侧行走装置还包括安装在右侧轮架顶部的右侧把手，所述左侧行走装置还包括安装在左侧轮架顶部的左侧把手；所述右侧磁轮为2个，所述左侧磁轮为4个。在上述超声相控阵焊缝检测扫查器中，所述水平调节装置包括支持侧支撑座、螺母座、丝杠螺母、水平丝杠、固定侧支撑座、水平联轴器、电机架和水平调节步进电机；所述水平丝杆水平固定安装在支持侧支撑座和固定侧支撑座之间，所述螺母座与丝杠螺母固定连接且共同套装在水平丝杠上，所述丝杠螺母与水平丝杠形成螺栓螺母副；所述水平调节步进电机固定安装在电机架上，且所述水平调节步进电机通过水平联轴器与水平丝杠连接；所述支持侧支撑座、固定侧支撑座、电机架均固定安装在主梁箱体的前安装板上，所述垂直调节装置固定安装在水平调节装置的螺母座上；所述水平调节步进电机受电机驱动器的驱动进行旋转，带动螺母座水平移动，从而带动垂直调节装置水平移动。在上述超声相控阵焊缝检测扫查器中，所述垂直调节装置包括安装座、垂直丝杠、垂直调节步进电机、光杠和夹持装置连接体；所述垂直丝杠竖直安装在安装座上，所述垂直调节步进电机固定安装在安装座的顶端，所述垂直调节步进电机通过垂直联轴器与所述垂直丝杠连接，所述光杠竖直安装在安装座上且位于垂直丝杠与安装座之间；所述安装座后部设置有用于与水平调节装置的螺母座固定连接的连接板；所述夹持装置连接体同时活动套装在垂直丝杠和光杠上，且所述夹持装置连接体与垂直丝杠形成螺栓螺母副，所述夹持装置连接体用于将夹持装置安装到垂直调节装置上；所述垂直调节步进电机受电机驱动器的驱动进行旋转，带动夹持装置连接体上下移动，从而带动夹持装置以及其上的超声相控阵探头上下移动。进一步地，所述夹持装置连接体的形状为双耳型。在上述超声相控阵焊缝检测扫查器中，所述夹持装置包括横梁、固定侧夹爪、调节侧夹爪、安装支座、安装销、调节旋钮和锁紧旋钮；所述固定侧夹爪的尾端与横梁的一端垂直固定连接，所述调节侧夹爪的尾端与横梁的另一端活动连接；所述调节旋钮设置在调节侧夹爪的尾端，用于调节侧夹爪在横梁上移动到所需位置时对调节侧夹爪进行固定，从而用于调节固定侧夹爪和调节侧夹爪之间的距离以满足不同探头的尺寸需求；所述锁紧旋钮分别垂直设置在固定侧夹爪和调节侧夹爪的首端，且所述锁紧旋钮的延伸线位于同一直线上，所述锁紧旋钮分别与固定侧夹爪和调节侧夹爪的首端活动连接，用于锁紧固定超声相控阵探头；所述横梁与安装支座固定连接，所述安装支座通过安装销与夹持装置连接体固定连接。进一步地，所述锁紧旋钮分别与固定侧夹爪和调节侧夹爪的首端螺纹连接，通过分别向内旋动锁紧旋钮以锁紧固定超声相控阵探头；所述横梁通过螺栓与安装支座固定连接。在上述超声相控阵焊缝检测扫查器中，所述视觉装置包括支撑座、调节杆、工业光源夹持架、工业光源、工业相机夹持架和工业相机；所述调节杆通过支撑座垂直固定安装在主梁箱体的上表面，所述工业光源夹持架和工业相机夹持架由下至上依次安装在调节杆上且均能沿调节杆上下移动，当工业光源夹持架和工业相机夹持架在调节杆上移动至所需位置时，分别通过相应的锁紧螺母对其进行固定；所述工业光源、工业相机分别安装在工业光源夹持架、工业相机夹持架上，且所述工业光源和工业相机的中心位于同一竖直线上。在上述超声相控阵焊缝检测扫查器中，所述控制与检测系统包括上位机监控系统、相控阵控制系统、视觉控制系统和运动控制系统；所述相控阵控制系统采集编码器和超声相控阵探头的数据，然后将数据信息传送至上位机监控系统；所述视觉控制系统采集视觉装置拍摄的焊缝图像数据，通过图像处理后求得超声相控阵探头前沿与焊缝之间的实时距离，并将实时距离数据信息传送给上位机监控系统；所述上位机监控系统根据实时距离数据信息向运动控制系统接发送相应的运动控制指令，所述运动控制系统接收运动控制指令后，通过电机驱动器实时控制垂直调节步进电机和水平调节步进电机的工作状态，以保证超声相控阵探头的前沿与焊缝之间的距离不变。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声相控阵焊缝检测扫查器，其特征在于：包括主梁箱体、行走装置、水平调节装置、垂直调节装置、夹持装置、视觉装置、安装架以及控制与检测系统；所述行走装置安装在主梁箱体两侧，且所述行走装置上设置有编码器；所述水平调节装置安装在主梁箱体前端面，所述垂直调节装置安装在水平调节装置的输出端，所述夹持装置与垂直调节装置的输出端连接，用于固定超声相控阵探头；所述视觉装置安装在主梁箱体的上表面，用于获取焊缝的图像；所述安装架固定安装在主梁箱体的后端面，用于将所述超声相控阵焊缝检测扫查器与其他自动化行走装置连接；所述控制与检测系统用于采集编码器、超声相控阵探头的数据和视觉装置的焊缝图像数据，处理后得到超声相控阵探头前沿与焊缝之间的实时距离，根据处理结果实时控制水平调节装置、垂直调节装置的工作状态，以保证超声相控阵探头前沿与焊缝之间的距离不变。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声相控阵焊缝检测扫查器，其特征在于：包括主梁箱体、行走装置、水平调节装置、垂直调节装置、夹持装置、视觉装置、安装架以及控制与检测系统；所述行走装置安装在主梁箱体两侧，且所述行走装置上设置有编码器；所述水平调节装置安装在主梁箱体前端面，所述垂直调节装置安装在水平调节装置的输出端，所述夹持装置与垂直调节装置的输出端连接，用于固定超声相控阵探头；所述视觉装置安装在主梁箱体的上表面，用于获取焊缝的图像；所述安装架固定安装在主梁箱体的后端面，用于将所述超声相控阵焊缝检测扫查器与其他自动化行走装置连接；所述控制与检测系统用于采集编码器、超声相控阵探头的数据和视觉装置的焊缝图像数据，处理后得到超声相控阵探头前沿与焊缝之间的实时距离，根据处理结果实时控制水平调节装置、垂直调节装置的工作状态，以保证超声相控阵探头前沿与焊缝之间的距离不变。


2.根据权利要求1所述的超声相控阵焊缝检测扫查器，其特征在于：所述主梁箱体包括固定连接的前安装板和后安装板，所述后安装板为箱体结构，所述后安装板的箱体内部安装有电机驱动器和电源变送器，所述水平调节装置固定安装在前安装板上，所述安装架固定安装在主梁箱体的后安装板上。


3.根据权利要求2所述的超声相控阵焊缝检测扫查器，其特征在于：所述行走装置包括分别固定安装在主梁箱体两侧的右侧行走装置和左侧行走装置，所述右侧行走装置包括与主梁箱体一侧固定连接的右侧轮架、对称安装在右侧轮架底部的右侧磁轮，所述左侧行走装置包括与主梁箱体另一侧固定连接的左侧轮架、对称安装在左侧轮架底部的左侧磁轮、安装在左侧轮架底部的编码器，所述右侧磁轮、左侧磁轮的个数均为偶数，所述编码器的底部最低点与左侧磁轮的底部最低点位于同一水平面上。


4.根据权利要求3所述的超声相控阵焊缝检测扫查器，其特征在于：所述右侧行走装置还包括安装在右侧轮架顶部的右侧把手，所述左侧行走装置还包括安装在左侧轮架顶部的左侧把手；所述右侧磁轮为2个，所述左侧磁轮为4个。


5.根据权利要求3所述的超声相控阵焊缝检测扫查器，其特征在于：所述水平调节装置包括支持侧支撑座、螺母座、丝杠螺母、水平丝杠、固定侧支撑座、水平联轴器、电机架和水平调节步进电机；所述水平丝杆水平固定安装在支持侧支撑座和固定侧支撑座之间，所述螺母座与丝杠螺母固定连接且共同套装在水平丝杠上，所述丝杠螺母与水平丝杠形成螺栓螺母副；所述水平调节步进电机固定安装在电机架上，且所述水平调节步进电机通过水平联轴器与水平丝杠连接；所述支持侧支撑座、固定侧支撑座、电机架均固定安装在主梁箱体的前安装板上，所述垂直调节装置固定安装在水平调节装置的螺母座上；所述水平调节步进电机受电机驱动器的驱动进行旋转，带动螺母座水平移动，从而带动垂直调节装置水平移动。


6.根据权利要求5所述的超声相控阵焊缝检测扫查器，其特征在于：所述垂直调节装置包括安装座、垂直丝杠、垂直调节步进电机、光杠和夹持装置连接体；所述垂直丝杠竖直安装在安装座上，所述垂直调节步进电机固定安装在安装座的顶端，所述垂直调节步进电机通过垂直联轴器与所述垂直丝杠连接，所述光杠竖直安装在安装座上且位于垂直丝杠与安装座之间；所述安装座后部设置有用于与水平调节装置的螺母座固定连接的连接板；所述夹持装置连接体同时活动套装在垂直丝杠和光杠上，且所述夹持装置连接体与垂直丝杠形成螺栓螺母副，所述夹持装置连接体用于将夹持装置安装到垂直调节装置上；所述垂直调节步进电机受电机驱动器的驱动进行旋转，带动夹持装置连接体上下移动，从而带动夹持装置以及其上的超声相控阵探头上下移动。


7.根据权利要求6所述的超声相控阵焊缝检测扫查器，其特征在于：所述夹持装置包括横梁、固定侧夹爪、调...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝华，郝建忠，祁宇明，孙磊，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学中国职业培训指导教师进修中心，
类型：发明
国别省市：天津;12