專(zhuān)利名稱(chēng)：用于檢測(cè)不同直徑管材和平板工件的自動(dòng)掃查系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一 種自動(dòng)掃查系統(tǒng)，特別是一種用于檢測(cè)不同直徑管材和平板工件的自動(dòng)掃查系統(tǒng)，也可應(yīng)用于對(duì)不同直徑管材和平板件的超聲或渦流檢測(cè)，屬核工業(yè)無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超聲無(wú)損檢測(cè)在許多工業(yè)領(lǐng)域中的產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)、設(shè)備安全性能檢查方面有著不可替代的重要作用。在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，檢測(cè)人員大都采用手持式探頭或掃查架對(duì)焊縫進(jìn)行常規(guī)超聲檢測(cè)。采用手持式探頭或掃查架對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，易產(chǎn)生漏檢區(qū)而且檢測(cè)效率有限，檢測(cè)數(shù)據(jù)受許多主客觀因素的影響，例如操作人員的經(jīng)驗(yàn)、檢測(cè)手法等。此夕卜，手動(dòng)檢測(cè)無(wú)法對(duì)超聲波數(shù)據(jù)進(jìn)行成像記錄，給檢測(cè)工作帶來(lái)了極大的不便。此外，掃查架末端活動(dòng)范圍的自由度和靈活性，以及其在三維空間中位移量的檢測(cè)準(zhǔn)確程度將會(huì)直接影響檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性和可靠性。目前的這類(lèi)機(jī)械掃查器，如在專(zhuān)利94215676. 5,97237408. 6中涉及的，掃查臂多為帶轉(zhuǎn)折關(guān)節(jié)的懸臂式，末端設(shè)置的探頭也多為直立式的，活動(dòng)范圍的局限性較大，影響最終的檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于不同直徑管材和平板工件的自動(dòng)掃查系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)Σ煌睆降墓懿倪M(jìn)行水浸超聲檢測(cè)，管材直徑在60mm-300mm范圍內(nèi)變化，提供管材旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和探頭軸向運(yùn)動(dòng)，并對(duì)檢出缺陷進(jìn)行定位。也可以對(duì)不同尺寸的平板工件進(jìn)行檢測(cè)，提供X/Y向的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，并對(duì)檢出缺陷進(jìn)行定位。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括視頻定位系統(tǒng)、由支撐架、板材工件、腳輪構(gòu)成的平板工件托架和由支撐架、管材工件、水槽、腳輪構(gòu)成的管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)及由支撐架、腳輪、X軸絲杠、Y軸絲杠、Z軸絲杠構(gòu)成的三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)組成的自動(dòng)掃查裝置、控制箱、交換機(jī)、超聲檢測(cè)儀器、PC計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)/光纖；在所述自動(dòng)掃查裝置中的平板工件托架的支撐架的上端安裝有托板，在所述托板上安裝有壓緊氣缸、所述的板材工件放置在所述托板上，在所述支撐架下端的橫梁上設(shè)置有定位孔、導(dǎo)向條和搭扣勾；在所述自動(dòng)掃查裝置中的管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)的支撐架的下端橫梁上設(shè)置有定位孔、導(dǎo)向條和搭扣勾，所述的管材工件放置在所述水槽內(nèi)，在水槽內(nèi)設(shè)置有由主動(dòng)軸、主動(dòng)軸滾輪組件、軸承支架、絲杠螺母副、手柄、從動(dòng)軸、從動(dòng)軸滾輪組件構(gòu)成的托輪機(jī)構(gòu)，其中所述的主動(dòng)軸滾輪組件安裝在所述主動(dòng)軸上，所述從動(dòng)軸滾輪組件安裝在所述從動(dòng)軸上，主動(dòng)軸、從動(dòng)軸架設(shè)在所述軸承支架上，所述絲杠螺母副的螺母與所述從動(dòng)軸相連接，絲杠螺母副中的絲杠與所述手柄相連接，在所述水槽外設(shè)置有由罩殼、減速機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、密封件、懸臂軸承支架、鏈傳動(dòng)構(gòu)成的電機(jī)傳動(dòng)組件，其中所述的罩殼連接到所述水槽上，所述減速機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)和所述旋轉(zhuǎn)變壓器三者是依次相互聯(lián)接的，所述密封件連接到水槽上，所述鏈傳動(dòng)架設(shè)在所述懸臂軸承支架上；在所述自動(dòng)掃查裝置中的三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的支撐架下端的橫梁上設(shè)置有導(dǎo)向槽、定位孔、定位銷(xiāo)、搭扣扳手，在所述支撐架的上端設(shè)置有所述的X軸絲杠、Y軸絲杠、氣缸、Z軸移動(dòng)滑塊、Z軸絲杠、Z軸固定支架、視頻相機(jī)、Z軸固定基座，同步帶、探頭組件、X軸橫梁，其中所述X軸絲杠架設(shè)在所述的X軸橫梁上，所述Y軸絲杠由所述同步帶傳動(dòng)，所述氣缸安裝在所述Z軸移動(dòng)滑塊的下部，所述視頻相機(jī)由所述Z軸固定基座固定，Z軸固定基座固定在所述Z軸移動(dòng)滑塊的下部，所述的探頭組件安裝在所述氣缸的末端，所述Z軸絲杠架設(shè)在所述Z軸固定支架上，Z軸絲杠與Z軸移動(dòng)滑塊由絲杠螺母聯(lián)接，所述Z軸固定支架與所述X軸絲杠由絲杠螺母聯(lián)接，所述X軸橫梁與所棕Y軸絲杠由絲杠螺母聯(lián)接；所述的控制箱由CPU主控板、運(yùn)動(dòng)控制模塊、同步板卡、IO模塊、伺服放大器組成，其中所述的CPU主控板輸出控制信號(hào)到所述的運(yùn)動(dòng)控制模塊，運(yùn)動(dòng)控制模塊輸出信號(hào)到所述伺服放大器用以輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，CPU主控板連接到所述同步板卡，所述IO模塊的輸入端連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其輸出端與CPU主控板連接，所述控制箱中的所述CPU主控板輸出端通過(guò)所述以太網(wǎng)/光纖與所述交換機(jī)連接，所述控制箱還分別與所述自動(dòng)掃查裝置、所述 超聲檢測(cè)儀器連接，所述自動(dòng)掃查裝置與所述超聲檢測(cè)儀器連接，所述交換機(jī)通過(guò)所述以太網(wǎng)/光纖與所述PC計(jì)算機(jī)連接；所述視頻定位系統(tǒng)由所述控制箱中的CPU主控板、視頻采集卡、所述PC計(jì)算機(jī)中的定位計(jì)算軟件、所述三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)中的視頻相機(jī)組成，所述視頻采集卡是安裝在CPU主控板上，所述定位計(jì)算軟件是安裝在所述PC計(jì)算機(jī)內(nèi)，所述視頻相機(jī)是安裝在三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)中的Z軸固定基座的下端。所述的腳輪分別安裝在所述支撐架的下端。本發(fā)明的自動(dòng)掃查系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同直徑的管材、平板工件的超聲波自動(dòng)化檢測(cè)過(guò)程。本發(fā)明的自動(dòng)掃查系統(tǒng)采用手動(dòng)/自動(dòng)切換運(yùn)動(dòng)控制，當(dāng)自動(dòng)運(yùn)行控制時(shí)，通過(guò)伺服電機(jī)配合旋轉(zhuǎn)變壓器進(jìn)行閉環(huán)反饋控制，可以在惡劣環(huán)境或輻射性環(huán)境下實(shí)現(xiàn)定位準(zhǔn)確、運(yùn)行穩(wěn)定。本發(fā)明的自動(dòng)掃查系統(tǒng)采用以太網(wǎng)/光纖連接的控制方式，可以適用于需要長(zhǎng)距離遠(yuǎn)程控制的應(yīng)用場(chǎng)合，只要接入控制箱所在的網(wǎng)段，即可進(jìn)行掃查過(guò)程的自動(dòng)控制。本發(fā)明的自動(dòng)掃查系統(tǒng)可以通過(guò)調(diào)整主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的間距可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同直徑管材的檢測(cè)，同時(shí)針對(duì)不同管材或平板工件的高度，通過(guò)調(diào)節(jié)Z軸電機(jī)和比例閥，控制氣缸壓力，進(jìn)而控制壓緊力。同時(shí)本發(fā)明的掃查系統(tǒng)提供視頻系統(tǒng)，通過(guò)安裝在三軸平臺(tái)上的視頻相機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)被檢工件的基準(zhǔn)定位和缺陷位置的定位信息，即便在被檢工件和三軸平臺(tái)存在一定夾角的情況下，也可以提供缺陷定位信息。該裝置提供四個(gè)自由度，操作靈活性強(qiáng)，而且對(duì)不同管材具有適應(yīng)性，可以用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的超聲檢測(cè)，提高了系統(tǒng)操作的自動(dòng)化水平，該系統(tǒng)可以用于不同直徑管材和平板工件的自動(dòng)超聲掃查，也可用于其他類(lèi)似試塊無(wú)損檢測(cè)方法的自動(dòng)化掃查。


圖I為本發(fā)明的原理方框2為本發(fā)明的控制箱結(jié)構(gòu)方框3為本發(fā)明的自動(dòng)掃查裝置結(jié)構(gòu)示意圖
圖4為本發(fā)明的自動(dòng)掃查裝置中管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)水箱內(nèi)托輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意5為本發(fā)明的自動(dòng)掃查裝置中管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)水箱外電機(jī)傳動(dòng)組件結(jié)構(gòu)示意6為本發(fā)明的自動(dòng)掃查裝置中三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意7為本發(fā)明的視頻定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框8為本發(fā)明的一實(shí)施例示意9為本發(fā)明的另一實(shí)施例示意I-圖7中1.視頻定位系統(tǒng)2.自動(dòng)掃查裝置3.控制箱4.交換機(jī)5.超聲檢測(cè)儀器6. PC計(jì)算機(jī)7. CPU主控板8.運(yùn)動(dòng)控制模塊9.同步板卡10. IO模塊11.伺服放大器12.支撐架13.壓緊氣缸14.板材工件15.托板16.支撐架17.管材工件18.水 槽19.支撐架20.導(dǎo)向槽21.平板工件托架22.定位孔23.腳輪24.導(dǎo)向條25.搭扣勾26.腳輪27.定位孔28.導(dǎo)向條29.管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)30.搭扣勾31.腳輪32.定位孔33.定位銷(xiāo)34.三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)35.搭扣扳手36.主動(dòng)軸37.主動(dòng)軸滾輪組件38.軸承支架39.絲杠螺母副40.手柄41.從動(dòng)軸42.從動(dòng)軸滾輪組件43.罩殼44.減速機(jī)45.無(wú)刷直流電機(jī)46.旋轉(zhuǎn)變壓器47.密封件48.懸臂軸承支架49.鏈傳動(dòng)50. X軸絲杠51. Y軸絲杠52.氣缸53. Z軸移動(dòng)滑塊54. Z軸絲杠55. Z軸固定支架56.視頻相機(jī)57. Z軸固定基座58.同步帶59.探頭組件60. X軸橫梁61.定位計(jì)算軟件62.視頻采集卡。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I所示，自動(dòng)掃查系統(tǒng)包括視頻定位系統(tǒng)I、自動(dòng)掃查裝置2、控制箱3、交換機(jī)4、超聲檢測(cè)儀器5、PC計(jì)算機(jī)6，其中，控制箱3、PC計(jì)算機(jī)6都是通過(guò)以太網(wǎng)/光纖連接到交換機(jī)4上，控制箱3、自動(dòng)掃查裝置2通過(guò)主線纜連接。PC計(jì)算機(jī)6上運(yùn)行控制軟件、所有控制指令及信號(hào)數(shù)據(jù)均通過(guò)交換機(jī)4與控制箱3進(jìn)行交互，控制箱3根據(jù)接收到的指令驅(qū)動(dòng)自動(dòng)掃查裝置2上的電機(jī)、氣缸等執(zhí)行部件，完成自動(dòng)掃查動(dòng)作。自動(dòng)掃查裝置2將超聲信號(hào)反饋給超聲檢測(cè)儀器5，同時(shí)將各電機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)信息經(jīng)由控制箱3、交換機(jī)4返回到PC計(jì)算機(jī)6。在執(zhí)行自動(dòng)掃查動(dòng)作的同時(shí)，PC計(jì)算機(jī)6的控制軟件經(jīng)交換機(jī)4和控制箱3將同步脈沖信號(hào)輸出到超聲檢測(cè)儀器5，用于檢測(cè)信號(hào)的位置定位，視頻定位系統(tǒng)I將采集到的視頻信號(hào)經(jīng)交換機(jī)4傳送回PC計(jì)算機(jī)6內(nèi)，用于操作人員遠(yuǎn)端實(shí)時(shí)觀測(cè)。視頻定位系統(tǒng)I用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)掃查裝置運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及對(duì)被檢管材或平板工件的基準(zhǔn)零點(diǎn)標(biāo)定。如圖2所示，控制箱3包括CPU主控板7、運(yùn)動(dòng)控制模塊8、同步板卡9、IO模塊10、伺服放大器11。CPU主控板7通過(guò)控制箱3面板上的以太網(wǎng)/光纖連接到交換機(jī)4、PC計(jì)算機(jī)6，根據(jù)從PC計(jì)算機(jī)6接收到的控制指令，發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)和數(shù)據(jù)到運(yùn)動(dòng)控制模塊8，驅(qū)動(dòng)伺服放大器11輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)由主線纜驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作，同時(shí)，將自動(dòng)掃查裝置2上各軸電機(jī)的狀態(tài)信息經(jīng)由交換機(jī)4反饋給PC計(jì)算機(jī)6用于監(jiān)測(cè)和界面顯示。CPU主控板7連接到同步板卡9，通過(guò)運(yùn)行軟件控制同步板卡9的輸出同步信號(hào)用于觸發(fā)檢測(cè)儀器，IO模塊10將采集到的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信號(hào)輸送到CPU主控板7，通過(guò)運(yùn)行軟件控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)用于監(jiān)測(cè)檢測(cè)信號(hào)。如圖3所示，自動(dòng)掃查裝置2是由平板工件托架21、管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)29、三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)34三大部分組成的，且系獨(dú)立設(shè)計(jì)。構(gòu)成三大部分的部件之一的支撐架12、16、19都是采用金屬材料加工而成，在本實(shí)施例中每個(gè)支撐架是用12根左右的鋁合金型材制成的，各自的形狀、尺寸大小按需而定，在各支撐架下端的定位孔22、27、32，定位銷(xiāo)33、導(dǎo)向條24、28，導(dǎo)向槽20，搭扣勾25、30，搭扣扳手35是在加工鋁合金型材時(shí)壓制而成的，腳輪23、26、31，都分別安裝在支撐架12、16、19的下端。平板工件托架21中的托板15安裝在支撐架12的上端，壓緊氣缸13、板材工件14都安裝在托板15上。管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)29中的水槽18是在加工好的支撐架16的四周嵌封透明板材制成即可，在本實(shí)施例中是用有機(jī)玻璃加工成的，管材工件17在水槽18內(nèi)旋轉(zhuǎn)，X軸絲杠50、Y軸絲杠51、Z軸絲杠54都設(shè)置在支撐架19的上端。自動(dòng)掃查裝置2采用分體式設(shè)計(jì)，包括平板工件托架21、管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)29、三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)34三大部分，支撐架12、16、19為獨(dú)立設(shè)計(jì)，均采用底部腳輪23、26、31方式，便于移動(dòng)。支撐架之間可通過(guò)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、鎖緊定位機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合，如三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)34和平板工件托架21/管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)29之間鎖緊定位，可分別進(jìn)行平板工件14/管材工件17的檢測(cè)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)34下部的導(dǎo)向槽20和平板工件托架21或管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)29下部的導(dǎo)向條24、28，通過(guò)導(dǎo)向條和導(dǎo)向槽的貼合，將三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)34推進(jìn)預(yù)定的鎖緊位置。鎖 緊定位機(jī)構(gòu)包括三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)34下部的定位銷(xiāo)33、搭扣扳手35和平板工件托架21或管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)29下部的定位孔22、27，搭扣勾25、30，在三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)34推進(jìn)預(yù)定鎖緊位置后，進(jìn)行鎖緊固定，確保不會(huì)出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)。圖4為自動(dòng)掃查裝置2中的管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)29中水槽18內(nèi)托輪機(jī)構(gòu)，包括由主動(dòng)軸36、主動(dòng)軸滾輪組件37、從動(dòng)軸41、從動(dòng)軸滾輪組件42、軸承支架38構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由手柄40、絲杠螺母副39和與其相連的從動(dòng)軸41構(gòu)成的從動(dòng)軸調(diào)整機(jī)構(gòu)，通過(guò)搖動(dòng)旋轉(zhuǎn)手柄40可以將從動(dòng)軸41及所配滾輪組件42進(jìn)行平行移位。主動(dòng)軸滾輪組件37安裝在主動(dòng)軸36上，從動(dòng)軸滾輪組件42安裝在從動(dòng)軸41上，主動(dòng)軸36、從動(dòng)軸42都架設(shè)在軸承支架38上。圖5為自動(dòng)掃查裝置2中管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)29中水槽18外的電機(jī)傳動(dòng)組件結(jié)構(gòu)，主要由罩殼43、減速機(jī)44、無(wú)刷直流電機(jī)45、旋轉(zhuǎn)變壓器46、密封件47、懸臂軸承支架48、鏈傳動(dòng)49等組成。其中罩殼43連接水槽18上，減速機(jī)44、無(wú)刷直流電機(jī)45、旋轉(zhuǎn)變壓器46三者依次相互聯(lián)接，密封件47連接到水槽18上，鏈傳動(dòng)49架設(shè)在懸臂軸承支架48上。工作時(shí)，電機(jī)的輸出軸和主動(dòng)軸36之間通過(guò)鏈傳動(dòng)49傳遞扭矩。由于從動(dòng)軸41工作時(shí)浸在水中，故采用雙側(cè)密封件47密封，防止水通過(guò)縫隙浸入傳動(dòng)組件。通過(guò)主動(dòng)軸36和從動(dòng)軸41配合,完成管徑在60mm-300mm范圍內(nèi)的管材工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。位置反饋信息由安裝在無(wú)刷直流電機(jī)45末端的旋轉(zhuǎn)變壓器46提供。由于手柄40、絲杠螺母副39與螺母相連的從動(dòng)軸41構(gòu)成了其絲杠調(diào)整機(jī)構(gòu)，故只需人工搖動(dòng)手柄40就帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)螺母和從動(dòng)軸41沿軸線方向做橫向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)從動(dòng)軸41和主動(dòng)軸36間距的連續(xù)調(diào)節(jié)。根據(jù)兩軸間距的不同，管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)29可用于檢測(cè)管徑范圍在60mm-300mm之間的管材工件。圖6為自動(dòng)掃查裝置2中三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)34的上部結(jié)構(gòu)示意圖。X/Y/Z三軸絲杠都設(shè)置在支撐架19的上端，X軸絲杠50架設(shè)在X軸橫樑60上，Y軸絲杠51由同步帶58傳動(dòng)，氣缸52安裝在Z軸移動(dòng)滑塊53的下部，視頻相機(jī)56由Z軸固定基座57固定，Z軸固定基座57固定在Z軸移動(dòng)滑塊53的下部，探頭組件59安裝在氣缸52的末端，Z軸絲杠54架設(shè)在Z軸固定支架55上，Z軸絲杠54與Z軸移動(dòng)滑塊53由絲杠螺母聯(lián)接，Z軸固定支架55與X軸絲杠50、X軸橫梁60與Y軸絲杠51也都分別由絲杠螺母聯(lián)接。三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)34為X/Y/Z三軸坐標(biāo)機(jī)構(gòu)，均采用電機(jī)絲杠傳動(dòng)，采用旋轉(zhuǎn)變壓器(圖中沒(méi)有給出標(biāo)號(hào))提供位置反饋信息，在各軸的行程限位位置均加裝霍爾傳感器(圖中沒(méi)有給出標(biāo)號(hào))用于限位檢測(cè)，Y軸采用其絲杠51由同步帶58傳動(dòng)，因X軸橫梁60與Y軸絲杠51、Z軸固定支架55與X軸絲杠50都由絲杠螺母聯(lián)接，故X/Y軸能提供平面內(nèi)的雙自由度運(yùn)動(dòng)。又Z軸絲杠54與Z軸移動(dòng)滑塊53由絲杠螺母聯(lián)接，故能提供豎直運(yùn)動(dòng)。探頭組件59安裝在氣缸52的末端，通過(guò)Z軸方向安裝的氣缸52貼緊到被檢工件，氣缸壓力可通過(guò)比例閥(圖中沒(méi)有給出標(biāo)號(hào))進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，同時(shí)安裝有壓力傳感器(圖中沒(méi)有給出標(biāo)號(hào))提供反饋信息。視頻相機(jī)56安裝在Z軸固定基座57上，在對(duì)平板工件進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通過(guò)視頻圖像的中心交叉線對(duì)準(zhǔn)工件邊緣，確定為基準(zhǔn)零點(diǎn)，以此進(jìn)行缺陷在X/Y平面內(nèi)的 定位。在對(duì)管材工件進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通過(guò)視頻圖像的中心線對(duì)準(zhǔn)管材軸線方向兩側(cè)的母線，通過(guò)探頭組件中心和視頻相機(jī)的安裝偏移量，可計(jì)算得到探頭組件對(duì)準(zhǔn)管材中心的坐標(biāo)。通過(guò)視頻圖像的中心線對(duì)準(zhǔn)管材端面的邊線，由此確定缺陷軸向位置的計(jì)算。缺陷周向位置的計(jì)算由電機(jī)后的旋轉(zhuǎn)變壓器提供反饋信息計(jì)算得到。如圖7所示，視頻定位系統(tǒng)由安裝在三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)34上的視頻相機(jī)56、視頻采集卡62、CPU主控板7和PC計(jì)算機(jī)6中的定位計(jì)算軟件61組成。視頻采集卡62安裝在CPU主控板7上，采集由視頻相機(jī)56捕獲的視頻信號(hào)。CPU主控板7將視頻信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)/光纖經(jīng)交換機(jī)4發(fā)送給PC計(jì)算機(jī)6。定位計(jì)算軟件61在PC計(jì)算機(jī)6上運(yùn)行，根據(jù)收到的視頻信號(hào)進(jìn)行定位信息計(jì)算。視頻系統(tǒng)的功能為結(jié)合豎直安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的相機(jī)56移動(dòng)，確定被檢平板工件或管材工件的定位坐標(biāo)，從而確定掃查點(diǎn)的坐標(biāo)。如圖8所示，在對(duì)平板工件進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，操作人員控制三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，使視頻圖像的中心交叉線對(duì)準(zhǔn)工件邊緣，確定為平板檢測(cè)的基準(zhǔn)零點(diǎn)。在對(duì)管材工件進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通過(guò)視頻圖像的中心交叉線對(duì)準(zhǔn)管材軸向方向兩側(cè)的母線，可得到探頭組件對(duì)準(zhǔn)管材中心線的坐標(biāo)，以此作為管材檢測(cè)的基準(zhǔn)零點(diǎn)。缺陷周向和軸向位置的計(jì)算可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)電機(jī)、和X軸電機(jī)后的旋轉(zhuǎn)變壓器提供反饋信息計(jì)算得到。如圖9所示，在被檢工件和三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)坐標(biāo)存在一定夾角的情況下，視頻系統(tǒng)同樣可以為缺陷位置提供定位信息。分別將視頻圖像中心交叉線對(duì)準(zhǔn)被檢工件的四個(gè)端角，通過(guò)斜率計(jì)算可確定工件相對(duì)三軸平臺(tái)坐標(biāo)的偏轉(zhuǎn)角。綜合考慮測(cè)量偏差，可采用點(diǎn)(Xl，yi)、點(diǎn)(x2，y2)、點(diǎn)(x3，y3)進(jìn)行兩次測(cè)斜率求平均的方法，得到偏轉(zhuǎn)角。示例如下theta^arctan ((γ2_Υι) / (x2_xi))theta2=arctan ((Y3-Y1) / (X3-X1))theta= (thetafthetafgO) / 2得到坐標(biāo)偏轉(zhuǎn)角后，可通過(guò)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換計(jì)算得到指定掃查路徑點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值。以點(diǎn)(x4，y4)為例，設(shè)定該掃查軌跡點(diǎn)距被檢工件基準(zhǔn)點(diǎn)(X1^1)的工件坐標(biāo)偏移量分別為ΛΧ、ΔΥο則運(yùn)動(dòng)到指定軌跡點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)計(jì)算如下X4=X1+ Δ xcos (theta) - Δ ysin (theta) Y4=Y1+ Δ xsin (theta) + Δ ycos (theta)
下面結(jié)合圖I-圖9闡述自動(dòng)掃查裝置2的作業(yè)過(guò)程平板工件14檢測(cè)過(guò)程。將平板工件14吊裝到平板托架21上，用夾持氣缸13進(jìn)行夾緊固定。將三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)34沿平板工件托架的導(dǎo)向條推入，移動(dòng)到預(yù)定鎖緊位置，進(jìn)行鎖緊固定。驅(qū)動(dòng)三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)34的X/Y的電機(jī)，通過(guò)視頻相機(jī)56的中心線和工件邊緣對(duì)準(zhǔn)，設(shè)定為平面為X/Y方向的坐標(biāo)零點(diǎn)，并以此作為掃查基準(zhǔn)零點(diǎn)。然后依據(jù)預(yù)知工件尺寸，驅(qū)動(dòng)電機(jī)到指定區(qū)域，執(zhí)行自動(dòng)掃查。各軸位置信息通過(guò)安裝在電機(jī)末端后的旋轉(zhuǎn)變壓器提供反饋。管材工作檢測(cè)過(guò)程首先根據(jù)被檢管材直徑，確定主動(dòng)軸36與從動(dòng)軸41的中心距，調(diào)整從動(dòng)軸手柄40將從動(dòng)軸41移動(dòng)到預(yù)定位置。將管材工件17吊入，將其旋轉(zhuǎn)在主動(dòng)軸36和從動(dòng)軸41的托輪組件上。向水槽18注水，使其浸沒(méi)被檢管材件。驅(qū)動(dòng)三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的X/Y向電機(jī)，通過(guò)視頻相機(jī)56的中心線和管材端面、軸向兩側(cè)母線對(duì)準(zhǔn)，確定被檢件 的位置基準(zhǔn)零點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)Y向電機(jī)，移動(dòng)到被檢管件的軸中心線位置，驅(qū)動(dòng)X向電機(jī)，移動(dòng)到掃查起始位置(根據(jù)距端面計(jì)算)。然后，根據(jù)設(shè)定掃查參數(shù)，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)和X向電機(jī)，執(zhí)行自動(dòng)掃查過(guò)程。各軸位置信息通過(guò)安裝在電機(jī)末端后的旋轉(zhuǎn)變壓器提供反饋。
權(quán)利要求
1.用于檢測(cè)不同直徑管材和平板工件的自動(dòng)掃查系統(tǒng)，包括視頻定位系統(tǒng)(I)、由支撐架(12)、板材工件(14)、腳輪(23)構(gòu)成的平板工件托架(21)和由支撐架(16)、管材工件(17)、水槽(18)、腳輪(26)構(gòu)成的管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)(29)及由支撐架(19)、腳輪(31)、X軸絲杠(50), Y軸絲杠(51)、Z軸絲杠(54)構(gòu)成的三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(34)組成的自動(dòng)掃查裝置(2)、控制箱(3)、交換機(jī)(4)、超聲檢測(cè)儀器(5)、PC計(jì)算機(jī)(6)、以太網(wǎng)/光纖，其特征在于 a.在所述自動(dòng)掃查裝置(2)中的平板工件托架(21)的支撐架(12)的上端安裝有托板(15)，在所述托板(15)上安裝有壓緊氣缸(13)、所述的板材工件(14)放置在所述托板(15)上，在所述支撐架(12)下端的橫梁上設(shè)置有定位孔(22)、導(dǎo)向條(24)和搭扣勾(25)； 在所述自動(dòng)掃查裝置(2)中的管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)(29)的支撐架(16)的下端橫梁上設(shè)置有定位孔(27 )、導(dǎo)向條(28 )和搭扣勾(30 )，所述的管材工件(17)放置在所述水槽(18 )內(nèi)，在 水槽(18 )內(nèi)設(shè)置有由主動(dòng)軸(36 )、主動(dòng)軸滾輪組件(37 )、軸承支架(38 )、絲杠螺母副(39 )、手柄(40 )、從動(dòng)軸(41)、從動(dòng)軸滾輪組件(42 )構(gòu)成的托輪機(jī)構(gòu)，其中所述的主動(dòng)軸滾輪組件(37)安裝在所述主動(dòng)軸(36)上，所述從動(dòng)軸滾輪組件(42)安裝在所述從動(dòng)軸(41)上，主動(dòng)軸(36)、從動(dòng)軸(41)架設(shè)在所述軸承支架(38)上，所述絲杠螺母副(39)的螺母與所述從動(dòng)軸(41)相連接，絲杠螺母副(39)中的絲杠與所述手柄(40)相連接，在所述水槽(18)外設(shè)置有由罩殼(43)、減速機(jī)(44)、無(wú)刷直流電機(jī)(45)、旋轉(zhuǎn)變壓器(46)、密封件(47)、懸臂軸承支架(48)、鏈傳動(dòng)(49)構(gòu)成的電機(jī)傳動(dòng)組件，其中所述的罩殼(43)連接到所述水槽(18 )上，所述減速機(jī)(44 )、無(wú)刷直流電機(jī)(45 )和所述旋轉(zhuǎn)變壓器(46 )三者是依次相互聯(lián)接的，所述密封件(47)連接到水槽(18)上，所述鏈傳動(dòng)(49)架設(shè)在所述懸臂軸承支架(48)上； 在所述自動(dòng)掃查裝置(2)中的三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(34)的支撐架(19)下端的橫梁上設(shè)置有導(dǎo)向槽(20)、定位孔(32)、定位銷(xiāo)(33)、搭扣扳手(35)，在所述支撐架(19)的上端設(shè)置有所述的X軸絲杠(50)、Y軸絲杠(51)、氣缸(52)、Z軸移動(dòng)滑塊(53)、Z軸絲杠(54)、Z軸固定支架(55)、視頻相機(jī)(56)、Z軸固定基座(57)，同步帶(58)、探頭組件(59)、X軸橫梁(60)，其中所述X軸絲杠(50)架設(shè)在所述的X軸橫梁(60)上，所述Y軸絲杠(51)由所述同步帶(58)傳動(dòng)，所述氣缸(52)安裝在所述Z軸移動(dòng)滑塊(53)的下部，所述視頻相機(jī)(56)由所述Z軸固定基座(57)固定，Z軸固定基座(57)固定在所述Z軸移動(dòng)滑塊(53)的下部，所述的探頭組件(59)安裝在所述氣缸(52)的末端，所述Z軸絲杠(54)架設(shè)在所述Z軸固定支架(55 )上，Z軸絲杠(54)與Z軸移動(dòng)滑塊(53 )由絲杠螺母聯(lián)接，所述Z軸固定支架(55 )與所述X軸絲杠(50)由絲杠螺母聯(lián)接，所述X軸橫梁(60)與所述Y軸絲杠(51)由絲杠螺母聯(lián)接； b.所述的控制箱(3)由CPU主控板(7 )、運(yùn)動(dòng)控制模塊(8 )、同步板卡(9 )、IO模塊(10 )、伺服放大器(11)組成，其中所述的CPU主控板(7)輸出控制信號(hào)到所述的運(yùn)動(dòng)控制模塊(8),運(yùn)動(dòng)控制模塊(8)輸出信號(hào)到所述伺服放大器(11)用以輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，CPU主控板(7)連接到所述同步板卡(9)，所述IO模塊(10)的輸入端連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其輸出端與(PU主控板(7 )連接，所述控制箱(3 )中的所述CPU主控板(7 )輸出端通過(guò)所述以太網(wǎng)/光纖與所述交換機(jī)(4)連接，所述控制箱(3)還分別與所述自動(dòng)掃查裝置(2)、所述超聲檢測(cè)儀器(5)連接，所述自動(dòng)掃查裝置(2)與所述超聲檢測(cè)儀器(5)連接，所述交換機(jī)(4)通過(guò)所述以太網(wǎng)/光纖與所述PC計(jì)算機(jī)(6)連接；C.所述視頻定位系統(tǒng)(I)由所述控制箱(3)中的CPU主控板(7)、視頻采集卡(62)、所述PC計(jì)算機(jī)(6)中的定位計(jì)算軟件(61)、所述三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(34)中的視頻相機(jī)(56)組成，所述視頻采集卡(62)是安裝在CPU主控板(7)上，所述定位計(jì)算軟件(61)是安裝在所述PC計(jì)算機(jī)(6)內(nèi)，所述視頻相機(jī)(56)是安裝在三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(34)中的Z軸固定基座(57)的下端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于檢測(cè)不同直徑管材和平板工件的自動(dòng)掃查系統(tǒng)，其特征在于所述的腳輪(23、26、31)分別安裝在所述支撐架(12、16、19)的下端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于不同直徑管材和平板工件檢測(cè)的自動(dòng)掃查系統(tǒng)，包括視頻定位系統(tǒng)、自動(dòng)掃查裝置、控制箱、交換機(jī)、超聲檢測(cè)儀器、PC計(jì)算機(jī)，而自動(dòng)掃查裝置主要由平板工件托架、管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)、三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)組成，視頻定位系統(tǒng)主要由CPU主控板、視頻采集卡、定位計(jì)算軟件、自動(dòng)掃查裝置中的視頻相機(jī)組成，控制箱主要由CPU主控板、運(yùn)動(dòng)控制模塊、同步板卡、IO模塊、伺服放大器構(gòu)成。本發(fā)明適用于自動(dòng)化的超聲檢測(cè)，提高了系統(tǒng)操作的自動(dòng)化水平，用于不同直徑管材和平板工件的自動(dòng)超聲檢測(cè)，也可用于其他類(lèi)似試塊無(wú)損檢測(cè)的自動(dòng)化檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N29/04GK102778506SQ201210273739
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者嚴(yán)智, 劉呈則, 劉震, 張寶軍, 林明峰, 袁光華, 趙曉敏, 鄧景珊, 陶澤勇 申請(qǐng)人:國(guó)核電站運(yùn)行服務(wù)技術(shù)有限公司