一种自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统技术方案

本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术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。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及热煨弯管裂纹检测
，特别涉及一种自动纠偏弯管裂纹自动超声检测系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
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，本技术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。本技术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I是本技术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是本技术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是本技术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是本技术实施例FPGA接口电路的电路图；图5是本技术实施例USB接口电路与FPGA电路的连接示意图；图6是本技术实施例超声信号发射电路的电路图；图7是本技术实施例模拟信号输入电路的电路图；图8是本技术实施例A/D模数转换电路的电路图；图9是本技术实施例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技术，以下结合附图及具体实施例对本技术进行详细说明。本技术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，可检测热锻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，本技术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I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Icm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模本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘全利，陈浩，李佳，薛岩，王玮，吴江桥，白世武，杨天冰，吕新昱，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油天然气管道局，
类型：实用新型
国别省市：