CN104049632A

CN104049632A - 一种用于tofd检测的行走设备及其使用方法

Info

Publication number: CN104049632A
Application number: CN201410228460.XA
Authority: CN
Inventors: 张宏亮; 王宝忠; 祁香文; 郭佩忠; 赵凯; 曹立江; 李健
Original assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Pipeline Bureau Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Pipeline Bureau Co Ltd
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2014-09-17

Abstract

本发明公开了一种用于TOFD检测的行走设备，属于无损检测技术领域。所述行走设备包括：扫查机构、支架角度调节块、主机架、行走机构、编码器、天线和主控制盒；扫查机构固定在支架角度调节块上；支架角度调节块与行走机构固定连接；主机架与行走机构固定连接；主控制盒与行走结构和主机架固定连接；天线安装在主控制盒上。本发明还提供了该行走设备的使用方法。本发明通过扫查机构的寻迹头自动控制行走设备的行进方向，能够更加精准、及时地纠正行走设备的行进轨迹，有效提高TOFD检测数据的准确性；本发明通过Zigbee无线通讯协议，实现了远距离遥控行走设备，大大地提高了TOFD检测用行走设备的操作范围，有效地提高了检测效率。

Description

一种用于TOFD检测的行走设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，特别涉及一种用于TOFD检测的行走设备及其使用方法。

背景技术

TOFD(Time Of Flight Diffraction，超声波衍射时差法)是一种依靠从待检试件内部结构(主要是指缺陷)的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法，用于缺陷的检测、定量和定位，可记录式的将检测过程通过图谱形式表现，更为直观地观察检测对象的内部情况。TOFD检测技术采用一发一收两个宽带窄脉冲探头进行检测，探头相对于焊缝中心线对称布置。发射探头产生非聚焦纵波波束以一定角度入射到被检工件中，其中部分波束沿近表面传播被接收探头接收，部分波束经底面反射后被探头接收。接收探头通过接收缺陷尖端的衍射信号及其时差来确定缺陷的位置和自身高度。

目前TOFD检测采用的行走设备多为磁吸附式小车，该小车具有体积小、重量轻及操作简单等优点，例如：OLYMPUSWeldROVER产品。但是，该小车需要操作人员通过有线方式控制，手动目测小车前进是否偏离焊缝。当小车偏离焊缝时，需要人工操控车上的手柄调整小车的前进方向，若手动不及时就会影响TOFD检测数据的准确性；当小车离操作人员较远时无法进行手动调整，这样也会影响TOFD检测数据的准确性。另外，这种磁吸附式小车的行进距离较短，检测效率低。

发明内容

为了解决现有TOFD检测用行走设备存在的检测数据不准确及测量效率低等问题，本发明提供了一种用于TOFD检测的行走设备及其使用方法。

本发明提供的用于TOFD检测的行走设备，包括：扫查机构、支架角度调节块、主机架、行走机构、编码器、天线和主控制盒；所述扫查机构固定在所述支架角度调节块上；所述支架角度调节块与所述行走机构固定连接；所述主机架与所述行走机构固定连接；所述主控制盒与所述行走结构和主机架固定连接；所述天线安装在所述主控制盒上；所述编码器安装在所述行走机构上。

所述扫查机构包括寻迹头、弹簧支臂、寻迹头支架和扫查支架；所述寻迹头安装在所述弹簧支臂上；所述弹簧支臂与所述寻迹头支架相连；所述寻迹头支架固定在所述扫查支架上；所述扫查支架固定在所述支架角度调节块上。

所述寻迹头上安装有多个红外发射接收器。

所述行走机构包括：电机支架、直流电机、磁轮、行走齿轮箱和曲率齿轮箱；所述电机支架与所述支架角度调节块连接；所述磁轮安装在所述行走齿轮箱上，所述行走齿轮箱通过法兰与所述曲率齿轮箱连接；所述直流电机安装在所述电机支架上，且与所述曲率齿轮箱连接；所述直流电机通过所述行走齿轮箱和曲率齿轮箱驱动所述磁轮转动；所述编码器安装在所述直流电机的输出轴上。

所述主控制盒与所述电机支架和主机架固定连接；所述主控制盒上端安装有托盘，所述托盘用于安装TOFD检测设备。

所述行走设备还包括把手和主机架拉手；所述主机架拉手和把手固定连接在所述主机架上。

本发明还提供了一种上述用于TOFD检测的行走设备的使用方法，包括：在行走设备经过的路线上预先铺设黑色磁条，将行走设备上的寻迹头对准所述磁条的中心位置；主控制盒通过天线接收控制指令，并根据所述控制指令设定直流电机的转速；直流电机驱动磁轮转动，使所述寻迹头沿着所述磁条的中心位置行进；所述寻迹头上安装的红外发射接收器发送红外光至所述磁条；当所述寻迹头移出所述磁条的中心位置时，所述红外发射接收器接收到反射回的红外光，所述寻迹头生成位置编码，并将所述位置编码发送至所述主控制盒；所述主控制盒根据所述位置编码，调整所述直流电机的转速，使所述寻迹头返回到所述磁条的中心位置。

本发明提供的用于TOFD检测的行走设备及其使用方法，通过扫查机构的寻迹头自动控制行走设备的行进方向，从而能够更加精准、及时地纠正行走设备的行进轨迹，使行走设备上安装的TOFD检测设备始终保持在焊缝的中心位置，有效提高TOFD检测数据的准确性；同时，本发明通过Zigbee无线通讯协议，发送控制指令，实现了远距离遥控行走设备，大大地提高了TOFD检测用行走设备的操作范围，有效地提高了检测效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的用于TOFD检测的行走设备的前左轴侧图；

图2是本发明实施例提供的用于TOFD检测的行走设备的后右轴侧图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明技术方案作进一步描述。

参见图1和图2，本发明实施例提供了一种用于TOFD检测的行走设备，包括：扫查机构、支架角度调节块5、主机架7、行走机构、编码器、天线12和主控制盒9；扫查机构固定在支架角度调节块5上；支架角度调节块5与行走机构固定连接；主机架7与行走机构固定连接；主控制盒9与行走结构和主机架7固定连接；天线安装在主控制盒9上，用于接收遥控指令；编码器安装在行走机构上。

其中，扫查机构包括寻迹头1、弹簧支臂2、寻迹头支架3和扫查支架4；寻迹头1螺接在弹簧支臂2上，用于根据预置磁条的高低位置自动调整与磁条的间隙，能随焊缝起伏，紧贴焊缝；弹簧支臂2与寻迹头支架3通过螺栓相连；寻迹头支架3螺接在扫查支架4上；扫查支架4螺接在支架角度调节块5上，通过支架角度调节块5来调节角度以适应不同曲面。

其中，行走机构包括：电机支架6、直流电机13、磁轮16、行走齿轮箱14和曲率齿轮箱15；电机支架6与支架角度调节块5螺接；磁轮16安装在行走齿轮箱14上，行走齿轮箱14通过法兰17与曲率齿轮箱15连接；直流电机13安装在电机支架6上，且与曲率齿轮箱15连接；直流电机13通过行走齿轮箱14和曲率齿轮箱15驱动磁轮16转动。曲率齿轮箱15可根据不同曲面自动调整角度。主控制盒9与主机架7和电机支架6螺接。主控制盒9上端与托盘10螺接，托盘10用于安装TOFD检测设备。编码器安装在直流电机13的输出轴上。

在实际应用中，本实施例的磁轮16为两组，分别设置在电机支架6的左右两侧；相应地，直流电机13、行走齿轮箱14、法兰17和曲率齿轮箱15均为两个；每个直流电机13均通过曲率齿轮箱15和行走齿轮箱14驱动磁轮16转动。

为了方便行走设备的搬运，本发明实施例的行走设备还包括把手11和主机架拉手8，主机架拉手8和把手11通过螺栓固定连接在主机架7上。

本实施例的用于TOFD检测的行走设备的使用方法，包括：在行走设备经过的路线上预先铺设黑色不反光的磁条，将行走设备上的寻迹头对准磁条的中心位置；主控制盒通过天线接收控制指令，并根据控制指令设定直流电机的转速；直流电机驱动磁轮转动，使寻迹头沿着磁条的中心位置行进；寻迹头上安装的红外发射接收器发送红外光至磁条；当寻迹头移出磁条的中心位置时，红外发射接收器接收到反射回的红外光，寻迹头生成位置编码，并将位置编码发送至主控制盒；主控制盒根据位置编码，调整直流电机的转速，使寻迹头返回到磁条的中心位置。

在使用过程中，操作人员使用内置有Zigbee模块的无线遥控器，通过Zigbee无线通讯协议向行走设备的主控制盒发送带有校验字节的控制指令，指令内容包括起始命令、停止命令和起始速度、自动行走指令、手动行走指令等，使行走设备实现前进、后退和转弯等等。本实施例利用寻迹头的红外反射原理，对行走设备的运行轨迹进行自动纠偏，具体表现在：当寻迹头沿着磁条的中心位置行进时，由于红外发射接收器发出的红外光被黑色磁条吸收，因此红外发射接收器无法接收到反射回的红外光；当寻迹头移出磁条的中心位置时，由于红外发射接收器发出的红外光无法被黑色磁条吸收，因此红外发射接收器会接收到反射回的红外光。由此可见，通过红外发射接收器是否接收到反射回的红外光，就能够自动判断出寻迹头是否沿着焊缝行进；同时，当寻迹头上的红外发射接收器接收到反射回的红外光时，会产生位置编码，主控制盒根据位置编码，及时调整直流电机的转速，修正寻迹头返回到磁条的中心位置。相比于人工目测和手动操控的方式，能够更加精准、及时地纠正行走设备的行进轨迹，有效提高TOFD检测数据的准确性。另外，本发明实施例的行走设备通过Zigbee无线通讯协议，实现了远距离遥控行走设备，克服了现有磁吸附式小车的行进距离较短，无法远距离操控的缺陷，大大地提高了TOFD检测用行走设备的操作范围，有效地提高了检测效率。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于TOFD检测的行走设备，其特征在于，包括：扫查机构、支架角度调节块、主机架、行走机构、编码器、天线和主控制盒；所述扫查机构固定在所述支架角度调节块上；所述支架角度调节块与所述行走机构固定连接；所述主机架与所述行走机构固定连接；所述主控制盒与所述行走结构和主机架固定连接；所述天线安装在所述主控制盒上；所述编码器安装在所述行走机构上。

2.如权利要求1所述的用于TOFD检测的行走设备，其特征在于，所述扫查机构包括寻迹头、弹簧支臂、寻迹头支架和扫查支架；所述寻迹头安装在所述弹簧支臂上；所述弹簧支臂与所述寻迹头支架相连；所述寻迹头支架固定在所述扫查支架上；所述扫查支架固定在所述支架角度调节块上。

3.如权利要求2所述的用于TOFD检测的行走设备，其特征在于，所述寻迹头上安装有多个红外发射接收器。

4.如权利要求1所述的用于TOFD检测的行走设备，其特征在于，所述行走机构包括：电机支架、直流电机、磁轮、行走齿轮箱和曲率齿轮箱；所述电机支架与所述支架角度调节块连接；所述磁轮安装在所述行走齿轮箱上，所述行走齿轮箱通过法兰与所述曲率齿轮箱连接；所述直流电机安装在所述电机支架上，且与所述曲率齿轮箱连接；所述直流电机通过所述行走齿轮箱和曲率齿轮箱驱动所述磁轮转动；所述编码器安装在所述直流电机的输出轴上。

5.如权利要求4所述的用于TOFD检测的行走设备，其特征在于，所述主控制盒与所述电机支架和主机架固定连接；所述主控制盒上端安装有托盘，所述托盘用于安装TOFD检测设备。

6.如权利要求1-5中任一权利要求所述的用于TOFD检测的行走设备，其特征在于，所述行走设备还包括把手和主机架拉手；所述主机架拉手和把手固定连接在所述主机架上。

7.一种如权利要求1所述的用于TOFD检测的行走设备的使用方法，其特征在于，包括：在行走设备经过的路线上预先铺设黑色磁条，将行走设备上的寻迹头对准所述磁条的中心位置；主控制盒通过天线接收控制指令，并根据所述控制指令设定直流电机的转速；直流电机驱动磁轮转动，使所述寻迹头沿着所述磁条的中心位置行进；所述寻迹头上安装的红外发射接收器发送红外光至所述磁条；当所述寻迹头移出所述磁条的中心位置时，所述红外发射接收器接收到反射回的红外光，所述寻迹头生成位置编码，并将所述位置编码发送至所述主控制盒；所述主控制盒根据所述位置编码，调整所述直流电机的转速，使所述寻迹头返回到所述磁条的中心位置。