CN106568786B - 一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于小型筒体环焊缝的射线自动检测装置，包括周向X射线机、抱箍、升降平台、转动头、摄像头、半圆形角度尺、激光测距仪、激光***、“T”型激光测距仪、伸缩铰链、前驱动轮、位置编码器、后驱动轮、底座、周向X射线机控制电缆、移动小车数据控制电缆、线缆导向轮、线缆导向控制装置、电机、线缆收集滚轴、射线机控制器、移动小车控制器、环形铅字尺、胶片、橡皮圈。本发明解决了常规定向X射线机检测效率低而周向X射线检测射线机移动、定位难等问题，避免了环焊缝检测过程中筒体吊装、转动等繁琐工序，同时对检测场地空间无特殊要求，可以有效实现不同规格小直径筒体多条环焊缝内部缺陷的高效、自动化检测。

Description

一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置

技术领域

本发明涉及一种X射线检测领域中的装置及方法，具体是一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置。

背景技术

X射线检测技术作为焊缝内部缺陷检测常用的无损检测技术之一，被广泛应用于航空、航天、船舶、石油化工、特种设备制造等领域。目前常用的X射线机有两种透照方式：一种为定向X射线机，其透照辐射角度相对固定，透照效率低，主要用在直焊缝的检测中；另外一种为周向X射线机，其透照辐射角度为360°，透照效率高，被广泛应用于环焊缝的检测中。与此同时，环焊缝的周向透照技术的应用对于X射线机的相对位置要求较高，要求周向Ｘ射线机的中心轴线与环焊缝所在圆平面的中心轴线重合，否则容易导致环焊缝各点位置实际检测时的焦距偏差而影响检测结果。尤其对于存在多条环焊缝的筒体而言，若采用固定长度的导轨进行周向X射线机的移动与定位，其导轨前端部位将会对圆周方向的射线造成局部遮挡，若采用长度可伸缩调节的导轨，对于多条环焊缝的长距离检测时考虑到周向X射线机管头重量，导轨伸出较长时受射线机管头重力影响易产生变形，无法保证周向X射线机始终位于环焊缝中心位置。此外，对于类似长距离多条环焊缝的周向X射线检测工艺，还可以利用移动小车搭载周向X射线机管头进行检测，目前传统的可移动小车一般是针对单一直径规格的环焊缝采用相对固定的位置高度，无法适应不同规格的环焊缝检测；或者尽管采用了可升降结构满足不同高度位置调节，但由于行进过程中无法对小车升降的相对位置如前后高度、左右水平、行进位置以及射线束中心与环焊缝的透照位置进行实时监控及调整，使得检测质量无法保证，一定程度上也限制了周向检测技术在长筒体环焊缝检测中的应用。从而使得目前在实际检测过程中仍然以定向X射线机分段分区透照检测工艺为主，工艺实施过程中往往需要多次转动筒体或者使射线机沿环焊缝***的同心圆环进行移动检测，效率低、劳动强度大。尤其对于批量化的长筒体多条环焊缝的检测而言，定向透照技术的劣势就显得更加突出。因此，需要寻求一种适用于不同直径长筒体多环焊缝的周向X射线机自动行走、定位检测装置和方法，以求提升产品检测效率和自动化程度。

目前未发现同本发明类似技术的说明或报道，也未收集到国内外类似资料。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置，用于满足存在多条环焊缝的不同直径筒体或类似管道结构内部缺陷快速、自动检测需求，具有结构轻便、有效行程长、操作便捷、定位精度高等优点，有效提高环焊缝周向X射线检测效率和检测质量。

本发明是通过以下的技术方案实现的：

一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置，包括：周向X射线机、抱箍、升降平台、转动头、摄像头、半圆形角度尺、激光测距仪、激光***、“T”型激光测距仪、伸缩铰链、前驱动轮、位置编码器、后驱动轮、底座、周向X射线机控制电缆、移动小车数据控制电缆、线缆导向轮、线缆导向控制装置、电机、线缆收集滚轴、射线机控制器、移动小车控制器、环形铅字尺、胶片、橡皮圈。

所述周向X射线机位于升降平台上，升降平台上安装有抱箍用于固定周向X射线机，升降平台下方前端部位安装有转动头、激光测距仪，转动头前端部位安装有摄像头，转动头下方安装有半圆形角度尺、激光***，升降平台下方后端部位安装有“T”型激光测距仪，升降平台通过伸缩铰链与移动小车底座连接，移动小车底座前后左右两侧分别安装有两个前驱动轮和两个后驱动轮，其中一个前驱动轮上安装有位置编码器，周向X射线机控制电缆及移动小车数据控制电缆通过可移动的线缆导向控制装置分别与射线机控制器和移动小车控制器连接，线缆导向控制装置内部设有线缆导向轮和电机控制的线缆收集滚轴，筒体环焊缝外圈先后布置有环形铅字尺、胶片、橡皮圈。

优选地，所述抱箍采用上下两个形似“Ω”的半圆柱结构，半圆柱内径等于周向X射线机的外径，圆柱轴线与移动小车行进方向平行，下半圆柱与升降平台之间通过铆接或焊接方式固定，升降平台为矩形平板结构，周向X射线机可通过升降平台下方的伸缩铰链将射线机管头轴线高度调节至被检测筒体中心轴线位置。

优选地，所述转动头为圆柱型结构，圆柱轴线与移动小车行进方向平行，转动头由电机控制并可带动摄像头、半圆形角度尺、激光***沿其圆柱轴线360°旋转。

优选地，所述摄像头安装在转动头前端并自带光源，半圆形角度尺和激光***安装在转动头圆柱侧面，激光***可沿半圆形角度尺圆心调节角度使其发出的激光束在摄像头视场中心区域。

优选地，激光测距仪和“T”型激光测距仪分别安装于升降平台下方前后两端，“T”型激光测距仪可同时向垂直下方及水平两侧发出三束激光束并测定相应距离，激光测距仪可测定垂直距离，激光测距仪和“T”型激光测距仪的下端部位位于同一平面内。

优选地，前驱动轮、后驱动轮各有两个，轮胎可采用充气或者与被检测筒体内壁贴合较好的弧面仿形结构，底座采用镂空结构，线缆导向轮由两组共计四个哑铃型导向轮组成，每组导向轮之间的间距可以调节，线缆收集滚轴通过电机控制周向X射线机控制电缆、移动小车数据控制电缆的回收。

优选地，移动小车控制器可以远程控制移动小车的前后行走，升降平台的上下高度升降，前驱动轮、后驱动轮的同时或独立转动，转动头的转动，并可通过屏幕实时显示摄像头、激光测距仪、激光***、“T”型激光测距仪、位置编码器的数据。

优选地，环形铅字尺采用软质透明塑料制成且沿长度方向带有刻度，侧面可在不同位置***铅字标记，胶片可采用常规射线照相用的工业胶片也可采用可多次重复使用的计算机射线照相用的电子胶片。

当检测时，先在筒体多个环焊缝外壁一侧布置整圈环形铅字尺，在环形铅字尺侧面按刻度位置***相应的定位及识别铅字标记，利用橡皮圈将胶片固定于环焊缝及环形铅字尺外侧。将周向X射线机固定于抱箍上，将周向X射线机连同移动小车一起放置于筒体内侧，利用移动小车控制器调节升降平台高度并人工适当调整移动小车的平面位置，通过观察激光测距仪与“T”型激光测距仪显示的垂直距离数据来判定周向X射线机中心轴线与筒体中心轴线重合并采用刻度尺验证确认，通过“T”型激光测距仪显示的左右水平距离是否相等来判定移动小车是否水平并人工微调。利用一根长度大于筒体内侧半径的直尺垂直放置于周向X射线机射线束出口处，直尺下端置于筒体内壁上，调节激光***角度，使其发出的激光束斑点位于直尺与筒体内壁交点位置。将射线机控制器、移动小车控制器放置在X射线曝光室或者安全控制区域外部，利用移动小车控制器打开摄像头、位置编码器并控制前驱动轮、后驱动轮、线缆导向控制装置，使移动小车整体向前移动并实时观察摄像头中激光***所发出的激光束在筒体内壁的位置，当激光束落于筒体内壁环焊缝上时，关闭移动小车行进按钮。观察激光测距仪与“T”型激光测距仪显示的数据与初始设置数据是否一致，若不一致通过单独微调两个前驱动轮和两个后驱动轮使数据一致或偏差控制在允许范围内。调节转台使摄像头、激光***随转台转动±90°，观察监控图像确认激光***发出的激光束是否始终位于环焊缝上或位置偏差是否在允许范围内，若超出偏差范围则再次调节移动小车的前后、左右位置并观察监控图像直至符合要求后将转台位置归位并将移动小车位置状态远程控制锁死，打开射线机控制器射线发生装置进行环焊缝周向X射线曝光检测，曝光结束后，关闭射线机控制器射线发生装置，利用移动小车控制器对移动小车位置解锁并继续向前移动进行下一条环焊缝的检测，全部检测完成后关闭射线机控制器射线发生装置，通过移动小车控制器控制线缆导向装置和前后驱动轮将移动小车移出筒体内部并将升降平台复位，拆除周向X射线机及环焊缝上的橡皮圈、胶片及铅字尺。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明提供的一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置，由于采取了上述的技术方案，利用带有伸缩铰链升降平台的移动小车解决了不同直径筒体环焊缝检测过程中周向X射线机水平位置的自由移动、高度位置的自由升降，满足不同直径、不同距离范围的环焊缝检测；

2、本发明提供的一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置，由于采取了上述的技术方案，利用可转动的摄像头、激光***及前端垂直激光测距仪、后端“T”型激光测距仪实现了多环焊缝周向X射线机移动过程中相对位置的远程实时监控及焊缝位置处的精确定位，成功解决了传统环焊缝周向X射线检测装置有效行程短、环向射线束易被遮挡、射线机定位难等问题，确保了射线检测过程的工艺稳定性，移动小车的远程操作控制、远程数据显示及线缆导向控制装置的使用有助于实现多条环焊缝检测实施过程的自动化、显著降低操作的繁琐性和劳动强度；

3、本发明提供的一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置，由于采取了上述的技术方案，可以实现筒体或类似管道环焊缝的原位检测，相对于传统检测工艺无需对被检测产品进行吊装、转动，同时可以配合可多次重复使用的计算机射线照相用的CR电子胶片的使用，可以实现环焊缝X射线检测结果的数字化，有效提高检测效率与检测质量。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置的结构示意图。

图2是本发明一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置使用状态示意图。

图中：1为周向X射线机、2为抱箍、3为升降平台、4为转动头、5为摄像头、6为半圆形角度尺、7为激光测距仪、8为激光***、9为“T”型激光测距仪、10为伸缩铰链、11为前驱动轮、12为位置编码器、13为后驱动轮、14为底座、15为周向X射线机控制电缆、16为移动小车数据控制电缆、17为线缆导向轮、18为线缆导向控制装置、19为电机、20为线缆收集滚轴、21为射线机控制器、22为移动小车控制器、23为环形铅字尺、24为胶片、25为橡皮圈、26为筒体、27为环焊缝、28为周向X射线束。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

请同时参阅图1和图2。

如图1所示，本发明较佳实施例提供的一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置，包括：周向X射线机1、抱箍2、升降平台3、转动头4、摄像头5、半圆形角度尺6、激光测距仪7、激光***8、“T”型激光测距仪9、伸缩铰链10、前驱动轮11、位置编码器12、后驱动轮13、底座14、周向X射线机控制电缆15、移动小车数据控制电缆16、线缆导向轮17、线缆导向控制装置18、电机19、线缆收集滚轴20、射线机控制器21、移动小车控制器22、环形铅字尺23、胶片24、橡皮圈25，其配置连接关系如下：

所述周向X射线机1位于升降平台3上，升降平台3上安装有抱箍2用于固定周向X射线机1，升降平台3下方前端部位安装有转动头4、激光测距仪7，转动头4前端部位安装有摄像头5，转动头4下方安装有半圆形角度尺6、激光***8，升降平台3下方后端部位安装有“T”型激光测距仪9，升降平台3通过伸缩铰链10与移动小车底座14连接，移动小车底座14前后左右两侧分别安装有两个前驱动轮11和两个后驱动轮13，其中一个前驱动轮11上安装有位置编码器，周向X射线机控制电缆15及移动小车数据控制电缆16通过可移动的线缆导向控制装置18分别与射线机控制器21和移动小车控制器22连接，线缆导向控制装置18内部设有线缆导向轮17和电机控制的线缆收集滚轴20，筒体环焊缝外圈先后布置有环形铅字尺23、胶片24、橡皮圈25。

所述的抱箍2采用上下两个形似“Ω”的半圆柱结构，半圆柱内径等于周向X射线机1的外径，圆柱轴线与移动小车行进方向平行，下半圆柱与升降平台3之间通过铆接或焊接方式固定。周向X射线机1管头为圆柱型结构，升降平台3为一长度方向与移动小车行进方向平行的矩形平板结构，周向X射线机1可通过升降平台3下方的伸缩铰链10将射线机管头轴线高度调节至被检测筒体中心轴线位置。

所述的转动头4为圆柱型结构，圆柱轴线与移动小车行进方向平行，转动头由电机控制并可带动摄像头5、半圆形角度尺6、激光***8沿其圆柱轴线360°旋转。摄像头5安装在转动头4前端并自带光源，半圆形角度尺6和激光***8安装在转动头4圆柱侧面，激光***8可沿半圆形角度尺6圆心调节角度使其发出的激光束在摄像头5中心视场范围内。

所述的激光测距仪7和“T”型激光测距仪9分别安装于升降平台3下方前后两端，“T”型激光测距仪9可同时向垂直下方及水平两侧发出三束激光束并测定相应距离，激光测距仪7可测定垂直距离，激光测距仪7和“T”型激光测距仪9的下端部位位于同一平面内。

所述的前驱动轮11、后驱动轮13各有两个，轮胎可采用充气或者与被检测筒体内壁贴合较好的弧面仿形结构，底座14采用镂空结构确保激光测距仪7和“T”型激光测距仪9垂直激光束的通过。

所述的线缆导向轮17由两组共计四个哑铃型导向轮组成，每组导向轮之间的间距可以调节，线缆收集滚轴20通过电机19控制周向X射线机控制电缆15、移动小车数据控制电缆16的回收。

所述的移动小车控制器22可以远程控制移动小车的前后行走，升降平台3的上下高度升降，前驱动轮11、后驱动轮13的同时或独立转动，转动头4的转动，并可通过屏幕实时显示摄像头5、激光测距仪7、激光***8、“T”型激光测距仪9、位置编码器12的数据。

所述的环形铅字尺23采用软质透明塑料制成且沿长度方向带有刻度，侧面可在不同位置***铅字标记，胶片24可采用常规射线照相用的工业胶片也可采用可多次重复使用的计算机射线照相用的CR电子胶片。

下面结合附图对本发明的具体实施过程进行描述。

按图1、图2所示，以内径800mm、壁厚6mm、环焊缝间距1500mm、共计四条环焊缝的筒体检测为例。当检测时，先在筒体26共计四条环焊缝的外壁一侧布置整圈环形铅字尺23，在环形铅字尺23侧面按320mm的间隔刻度位置***相应的定位及识别铅字标记，利用橡皮圈25将胶片24固定于每条环焊缝及环形铅字尺23外侧。将周向X射线机1固定于抱箍2上，将周向X射线机1连同移动小车一起放置于筒体26内腔，打开移动小车控制器22观察激光测距仪7与“T”型激光测距仪9显示的垂直距离数据是否一致并通过人工位置微调的方式使二者显示的垂直数据一致或误差控制在2mm以内，记录二者数据，调节升降平台3高度,使得周向X射线机1管头轴线距离筒体内壁底部距离400mm并用刻度尺验证确认,通过“T”型激光测距仪9显示的左右水平距离是否相等来判定移动小车是否水平并人工微调。利用一根长度大于400mm的直尺垂直放置于周向X射线束28出口处，直尺下端置于筒体26内壁上，调节激光***8角度，使其发出的激光束斑点位于直尺与筒体26内壁交点位置。将射线机控制器21、移动小车控制器22放置在X射线曝光室或者安全控制区域外部，利用移动小车控制器22打开摄像头5、位置编码器12并控制前驱动轮11、后驱动轮13、线缆导向控制装置18，使移动小车整体向前移动并实时观察摄像头5中激光***8所发出的激光束在筒体26内壁的位置，当激光束落于筒体26内壁环焊缝上时，关闭移动小车行进按钮。观察激光测距仪7与“T”型激光测距仪9显示的数据与初始记录的设置数据是否一致，若不一致通过单独微调两个前驱动轮11和两个后驱动轮13使数据一致或偏差控制在2mm范围内。调节转动头4使摄像头5、激光***8随转动头4转动±90°，观察移动小车控制器22上的监控图像确认激光***8发出的激光束是否始终位于环焊缝上或位置偏差是否±2mm范围内，若超出偏差范围则再次调节移动小车的前后、左右位置并观察监控图像直至符合要求后将转动头4位置归位并将移动小车位置状态远程控制锁死，打开射线机控制器21的射线发生装置进行环焊缝周向X射线曝光检测，曝光结束后，关闭射线机控制器21射线发生装置，利用移动小车控制器22对移动小车位置解锁并继续向前移动约1500mm参照第一条环焊缝的检测工艺进行另外三条环焊缝的检测，并按照上述步骤进行焊缝处移动小车位置控制，全部检测完成后关闭射线机控制器21的射线发生装置，通过移动小车控制器22控制线缆导向控制装置18和前驱动轮11、后驱动轮13将移动小车移出筒体26内部并将升降平台3复位，拆除周向X射线机1及环焊缝上的橡皮圈25、胶片24及环形铅字尺23。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置，其特征在于，包括：周向X射线机（1）、抱箍（2）、升降平台（3）、转动头（4）、摄像头（5）、半圆形角度尺（6）、激光测距仪（7）、激光***（8）、“T”型激光测距仪（9）、伸缩铰链（10）、前驱动轮（11）、位置编码器（12）、后驱动轮（13）、底座（14）、周向X射线机控制电缆（15）、移动小车数据控制电缆（16）、线缆导向轮（17）、线缆导向控制装置（18）、电机（19）、线缆收集滚轴（20）、射线机控制器（21）、移动小车控制器（22）、环形铅字尺（23）、胶片（24）、橡皮圈（25）；其中：

所述周向X射线机（1）位于升降平台（3）上，升降平台（3）上安装有抱箍（2）用于固定周向X射线机（1），升降平台（3）下方前端部位安装有转动头（4）、激光测距仪（7），转动头（4）前端部位安装有摄像头（5），转动头（4）下方安装有半圆形角度尺（6）、激光***（8），升降平台（3）下方后端部位安装有“T”型激光测距仪（9），升降平台（3）通过伸缩铰链（10）与移动小车底座（14）连接，移动小车底座（14）前面左右两侧各安装有一个前驱动轮（11），移动小车底座（14）后面左右两侧各安装有一个后驱动轮（13），其中一个前驱动轮（11）上安装有位置编码器，周向X射线机控制电缆（15）及移动小车数据控制电缆（16）通过可移动的线缆导向控制装置（18）分别与射线机控制器（21）和移动小车控制器（22）连接，线缆导向控制装置（18）内部设有线缆导向轮（17）和电机控制的线缆收集滚轴（20），筒体环焊缝外圈先后布置有环形铅字尺（23）、胶片（24）、橡皮圈（25）。

2.根据权利要求1所述的一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置，其特征在于，所述抱箍（2）采用上下两个形似“Ω”的半圆柱结构，半圆柱内径等于周向X射线机（1）的外径，圆柱轴线与移动小车行进方向平行，下半圆柱与升降平台（3）之间通过铆接或焊接方式固定。

3.根据权利要求1所述的一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置，其特征在于，所述周向X射线机（1）管头为圆柱型结构，升降平台（3）为一长度方向与移动小车行进方向平行的矩形平板结构，周向X射线机（1）可通过升降平台（3）下方的伸缩铰链（10）将射线机管头轴线高度调节至被检测筒体中心轴线位置。

4.根据权利要求1所述的一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置，其特征在于，所述转动头（4）为圆柱型结构，圆柱轴线与移动小车行进方向平行，转动头由电机控制并可带动摄像头（5）、半圆形角度尺（6）、激光***（8）沿其圆柱轴线360°旋转。

5.根据权利要求4所述的一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置，其特征在于，所述摄像头（5）安装在转动头（4）前端并自带光源，半圆形角度尺（6）和激光***（8）安装在转动头（4）圆柱侧面，激光***（8）可沿半圆形角度尺（6）圆心调节角度使其发出的激光束在摄像头（5）中心视场范围内。

6.根据权利要求1所述的一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置，其特征在于，所述激光测距仪（7）和“T”型激光测距仪（9）分别安装于升降平台（3）下方前后两端，“T”型激光测距仪（9）可同时向垂直下方及水平两侧发出三束激光束并测定相应距离，激光测距仪（7）可测定垂直距离，激光测距仪（7）和“T”型激光测距仪（9）的下端部位位于同一平面内。

7.根据权利要求1所述的一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置，其特征在于，所述前驱动轮（11）、后驱动轮（13）各有两个，轮胎可采用充气或者与被检测筒体内壁贴合较好的弧面仿形结构，底座（14）采用镂空结构确保激光测距仪（7）和“T”型激光测距仪（9）垂直激光束的通过。

8.根据权利要求1所述的一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置，其特征在于，所述线缆导向轮（17）由两组共计四个哑铃型导向轮组成，每组导向轮之间的间距可以调节，线缆收集滚轴（20）通过电机（19）控制周向X射线机控制电缆（15）、移动小车数据控制电缆（16）的回收。

9.根据权利要求1所述的一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置，其特征在于，所述移动小车控制器（22）可以远程控制移动小车的前后行走，升降平台（3）的上下高度升降，前驱动轮（11）、后驱动轮（13）的同时或独立转动，转动头（4）的转动，并可通过屏幕实时显示摄像头（5）、激光测距仪（7）、激光***（8）、“T”型激光测距仪（9）、位置编码器（12）的数据。

10.根据权利要求1所述的一种小型筒体环焊缝的射线自动检测装置，其特征在于，所述环形铅字尺（23）采用软质透明塑料制成且沿长度方向带有刻度，侧面可在不同位置***铅字标记，胶片（24）可采用常规射线照相用的工业胶片或者多次重复使用的计算机射线照相用的CR电子胶片。