CN202770810U - 一种用于检测不同直径管材和平板工件的自动扫查装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于检测不同直径管材和平板工件的自动扫查装置，主要包括由支撑架、托板、压紧气缸、定位孔、定位销构成的平板工件托架，由支撑架、水箱、定位销、定位孔、水箱，同时在水箱内外还分别设置有主动轴、丝杠螺母副、从动轴、滚轮组件、罩壳、减速机、电机、旋转变压器等构成的管材检测机构，由支撑架、导向条、定位孔、定位销等构成的三轴运动平台，同时在三轴运动平台上还设置有丝杠、气缸、视频相机、探头组件等，本实用新型的自动扫查装置是适用于检测不同直径管材和平板工件，也可用于其它类似试块或无损检测对象的自动扫查装置。

Description

一种用于检测不同直径管材和平板工件的自动扫查装置

技术领域

本实用新型涉及一种自动扫查装置，特别是一种用于检测不同直径管材和平板工件的自动扫查装置，也可用于对不同直径管材和平板工件的超声或涡流检测，属核工业无损检测领域。 

背景技术

超声无损检测在许多工业领域中的产品质量检测、设备安全性能检查方面有着不可替代的重要作用。在无损探伤检测领域，检测人员大都采用手持式探头或扫查架对焊缝进行检测，劳动强度大、易产生漏检区且检测效率有限，检测数据受许多主客观因素的影响，例如操作人员的经验、检测手法等。此外，手动检测无法对超声波数据进行成像记录，给检测工作带来了极大的不便。 

此外，扫查架末端活动范围的自由度和灵活性，以及其在三维空间中位移量的检测准确程度将会直接影响检测结果的真实性和可靠性。目前的这类机械扫查器，如在专利号94215676.5、97237408.6中涉及的，扫查臂多为带转折关节的悬臂式，末端设置的探头也多为直立式的，活动范围的局限性较大，影响最终的检测结果准确度。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于不同直径管材和平板工件的自动扫查装置。该装置能够对不同直径的管材进行水浸超声检测，管材直径在60mm-300mm范围内变化，提供管材旋转运动和探头轴向运动，并对检出缺陷进行定位。也可以对不同尺寸的平板工件进行检测，提供X/Y向的平面内运动，并对检出缺陷进行定位。 

本实用新型是这样实现的：它包括由支撑架一、板材工件、托板、脚轮一构成的平板工件托架，由支撑架二、管材工件、水箱、脚轮二构成的管材检测机构，由支撑架三、脚轮三、X轴丝杠、Y轴丝杠、Z轴丝杠构成的三轴运动平台，在所述的平板工件托架的所述的支撑架一上端安装有所述的托板，在所述的托板上安装有压紧气缸，所述的板材工件放置在所述的托板上，在所述的支撑架一下端的横梁上设置有定位孔一、导向条一和搭扣勾一；在所述管材检测机构的所述的支撑架二下端的横梁上设置有定位孔二、导向条二和搭扣勾二，所述的管材工件放置在所述的水箱内，在所述的水箱内设置有由主动轴、主动轴滚轮组件、轴承支架、丝杠螺母副、手柄、从动轴、从动轴滚轮组件构成的托轮机构，其中所述的主动轴滚轮组件安装在所述的主动轴上，所述的从动轴滚轮组件安装在所述的从动轴上，所述的主动轴、所述的从动轴架设在所述的轴承支架上，所述的丝杠螺母副中的螺母与所述的从动轴相连，所述的丝杠螺母副中的丝杠与所述的手柄相连，在所述的水箱外设置有由罩壳、减速机、无刷直流电机、旋转变压器、密封件、悬臂轴承支架、链传动构成的电机传动组件，其中所述的罩壳连接到所述的水箱上，所述的减速机、所述的无刷直流电机和所述的旋转变压器三者依次互联，所述密封件连接到所述的水箱上，所述的链传动架设在所述的悬臂轴承支架上；所述三轴运动平台的支撑架下端横梁上设置有导向槽、定位孔三、搭扣板手、定位销，在所述三轴运动平台上还包括有所述的X轴丝杠、所述的Y轴丝杠、气缸、Z轴移动滑块、Z轴丝杠、Z轴固定支架、视频相机、Z轴固定基座、同步带、探头组件、X轴横梁，所述的X轴丝杠、所述的Y 轴丝杠和所述的Z轴丝杠都设置在所述支撑架三的上部，所述的X轴丝杠架设在所述的X轴横梁上，所述的Y轴丝杠由所述的同步带传动，所述的气缸安装在所述的Z轴移动滑块下部，所述视频相机由所述的Z轴固定基座固定，所述的Z轴固定基座固定在所述的Z轴移动滑块下部，所述的探头组件安装在所述的气缸末端，所述的Z轴丝杠架设在所述的Z轴固定支架上，所述的Z轴丝杠与所述的Z轴移动滑块由丝杠螺母联接，所述的Z轴固定支架与所述的X轴丝杠由丝杠螺母联接，所述的X轴横梁与所述的Y轴丝杠由丝杠螺母联接。 

所述的脚轮一、脚轮二、脚轮三分别安装在所述的支撑架一、支撑架二和支撑架三的下端。 

本实用新型的自动扫查装置由于采用了上述的结构，故可以实现对不同直径的管材和平板工件的超声波自动化检测。操作灵活，也可用于其它类似试块或无损检测对象的自动化检测。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。 

图2为本实用新型的管材检测机构水箱内托轮组件结构示意图 

图3为本实用新型的管材检测机构水箱外电动传动组件结构示意图 

图4为本实用新型的三轴运动平台支撑架上端的结构示意图 

图1---图4中：1.支撑架一 2.压紧气缸 3.板材工件 4.托板 5.支撑架二 6.管材工件 7.水箱 8.支撑架三 9.导向槽 10.平板工件托架11.定位孔一 12.脚轮一 13.导向条一 14.搭扣勾一 15.脚轮二 16.定位孔二 17.导向条二 18.管材检测机构 19.搭扣勾二 20.脚轮三 21.定 位孔三 22.定位销 23.三轴运动平台 24.搭扣扳手 25.主动轴 26.主动轴滚轮组件 27.轴承支架 28.丝杠螺母副 29.手柄 30.从动轴 31.从动轴滚轮组件 32.罩壳 33.减速机 34.无刷直流电机 35.旋转变压器36.密封件 37.悬臂轴承支架 38.链传动 39.X轴丝杠 40.Ｙ轴丝杠 41.气缸 42.Z轴移动滑块 43.Z轴丝杠 44.Z轴固定支架 45.视频相机46.Z轴固定基座 47.同步带 48.探头组件 49.X轴横樑 

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。 

如图1所示，本实用新型的自动扫查装置是由平板工件托架10、管材检测机构18、三轴运动平台23三大部分组成的。且系独立设计。构成三大部分的部件之一的支撑架一1、支撑架二5、支撑架三8都是用金属材料加工而成，在本实施例中每个支撑架是用12根左右的铝合金型材制成的，各自的形状、尺寸大小按需定，在各支撑架下端的定位孔一11、定位孔二16、定位孔三21，定位销22，导向条一13、导向条二17，导向槽9，搭扣勾一14、搭扣勾二19，搭扣扳手24是在加工铝合金型材时压制而成的，脚轮一12、脚轮二15、脚轮三20都分别安装在支撑架一1、支撑架二5、支撑架三8的下端。平板工件托架10中的托板4安装在支撑架一1的上端，压紧气缸2、板材工件3都安装在托板4上。管材检测机构18中的水箱7是在加工好的支撑架二5的四周嵌封透明板材制成即可。在本实施例中是用玻璃加工成的，管材工件6放置在水箱7内。X轴丝杠39、Y轴丝杠40和Z轴丝杠43都设置在支撑架三8的上端。 

自动扫查装置采用分体式设计，包括三轴运动平台23、平板工件 托架10和管材检测机构18三部分，支撑架一1、支撑架二5、支撑架三8均为独立设计，分别采用底部脚轮一12、脚轮二15、脚轮三20方式，便于搬运移动。支撑架之间可通过导向机构、锁紧定位机构进行组合，如三轴运动平台23和平板工件托架10/管材检测机构18之间锁紧定位，可分别进行夹板工件/管材工件的检测。导向机构包括有安装在三轴运动平台10下部的导向槽9，和安装在平板工件托架10或管材检测机构18上的导向条一13、导向条二17，通过导向条和导向槽的贴合，将三轴运动平台23推到预定的锁紧位置。锁紧定位机构，包括安装在三轴运动平台23下部的定位销21、搭扣扳手24，和安装在平板工件托架10或管材检测机构18的定位孔一11、定位孔二16、定位孔三21、搭扣勾一14、搭扣勾二19，在三轴运动平台23推入预定锁紧位置后，进行锁紧固定，确保不会出现相对滑动。 

如图2所示，管材检测机构18中的水箱7内托轮机构，包括有旋转传动机构、从动轴调整机构，旋转传动机构由主动轴25，从动轴30、主动轴滚轮组26、从动轴滚轮组31、轴承支架27构成。从动轴调整机构由手柄29、丝杠螺母副28和与丝杆螺母副28相连的从动轴30构成。通过摇动旋转手柄29，可以将从动轴30及所配滚轮组进行平行移位。其中主动轴滚轮组件26安装在主动轴25上，从动轴滚轮组件31安装在从动轴30上，主动轴25、从动轴30架设在轴承支架27上。 

图3为管材检测机构18中水箱7外电机传动组件结构，主要由罩壳32、减速33、无刷直流机34、旋转变压器35、密封件36、悬臂轴承支架37、链传动38等组成。其中罩壳32连接到水箱7上，减速 机33、无刷直流电机34和旋转变压器35三者依次互联，所述密封件36连接到水箱7上，链传动38架设在悬臂轴承支架37上； 

工作时电机的输出轴和主动轴25之间通过链传动38传递扭矩。由于从动轴30工作时浸在水中，所以采用双侧密封件36密封，防止水通过缝隙浸入传动组件。通过主动轴25和从动轴30配合，完成管径在60mm-300mm范围内的管材工件旋转运动。位置反馈信息由安装在无刷直流电机34末端的旋转变压器35提供。所述的从动轴丝杠调整机构，包括有手柄29、丝杠螺母副28与丝杠螺母副28的螺母相连的从动轴30，手摇手柄带动丝杠转动，进而带动从动轴30沿轴线方向做横向移动，实现从动轴30和主动轴25间距的连续调节。根据两轴间距的不同，管材检测机构可用于检测管径范围在60mm-300mm之间的管材工件。 

如图4所示，X轴丝杠39、Y轴丝杠40和Z轴丝杠43都设置在支撑架三8的上端，X轴丝杠39架设在X轴横梁49上，Y轴丝杠40由同步带47传动，气缸41安装在Z轴移动滑块42下部，视频相机45由Z轴固定基座46固定，Z轴固定基座46固定在Z轴移动滑块42下部，探头组件48安装在气缸41末端，Z轴丝杠43架设在Z轴固定支架44上，Z轴丝杠43与Z轴移动滑块42由丝杠螺母联接，Z轴固定支架44与X轴丝杠39由丝杠螺母联接，X轴横梁49与Y轴丝杠40由丝杠螺母联接。 

三轴运动平台23为X/Y/Z三轴坐标机构，均采用电机（图中没有给出标号）丝杠传动，采用旋转变压器（图中没有给出标号）提供位置反馈信息，在各轴的行程限位位置均加装霍尔传感器（图中没有 给出标号）用于限位检测。Y轴采用双Y轴丝杠40由同步带47传动，X轴横梁49与Y轴丝杠40由丝杠螺母联接，Z轴固定支架44与X轴丝杠39由丝杠螺母联接，X/Y轴提供平面内的双自由度运动，Z轴丝杠43与Z轴移动滑块42由丝杠螺母联接，提供竖直运动。探头组件48安装在气缸41末端，通过Z轴方向安装的气缸41，贴紧到被检工件，气缸41的压力可通过比例阀（图中没有给出标号）进行连续调节，同时安装有压力传感器（图中没有给出标号）提供反馈信息。视频相机45安装在三轴运动平台23的Z轴固定基座46上。在对平板工件3进行检测时，通过视频图像的中心交叉线对准工件边缘，确定为基准零点，以此进行缺陷在X/Y平面内定位位置的计算。在对管材工件6进行检测时，通过视频图像的中心线对准管材轴线方向两侧的母线，通过探头组件48中心和视频相机45的安装偏移量，可计算得到探头组件48对准管材中心的坐标。通过视频图像的中心线对准管材端面的边线，由此确定缺陷轴向位置的计算。缺陷周向位置的计算由旋转电机后的旋转变压器提供反馈信息计算得到。 

下面结合图1-图4阐述自动扫查装置的作业过程：平板工件3检测过程。将平板工件3吊装到平板托架10上，由压紧气缸2进行夹紧固定。将三轴运动平台23沿平板工件托架10的导向条一13推入，移动到预定锁紧位置，进行锁紧固定。驱动三轴运动平台23的X/Y向电机，通过视频相机45的中心线程工件3边缘对准，设定为平面内X/Y方向的坐标零点，并以此作为扫查基准零点。然后依据预知工件尺寸，驱动电机到指定区域，执行自动扫查。各轴位置信息通过安装在电机末端后的旋转变压器提供反馈。 

管材工件检测过程。首先根据被检管材直径，确定主动轴25与从动轴30的中心距，调整从动轴手柄29将从动轴30移动到预定位置。将管材工件6吊入，将其放置在主动轴25和从动轴30的托轮组件上。向水箱7注水，使其浸没被检管材件。驱动三轴运动平台23的X/Y向电机（图中没有给出标号），通过视频相机45的中心线和管材端面、轴向两侧母线对准，确定被检件的位置基准零点。驱动Y向电机，移动到被检管件的轴中心线位置，驱动X向电机，移动到扫查起始位置（根据距端面距离计算）。然后，根据设定扫查参数，驱动旋转电机和X向电机，执行自动扫查过程。各轴位置信息通过安装在电机末端后的旋转变压器提供反馈。 

Claims (2)

1.一种用于检测不同直径管材和平板工件的自动扫查装置，包括由支撑架一（1）、板材工件（3）、托板（4）、脚轮一（12）构成的平板工件托架（10），由支撑架二（5）、管材工件（6）、水箱（7）、脚轮二（15）构成的管材检测机构（18），由支撑架三（8）、脚轮三（20）、X轴丝杠（39）、Y轴丝杠（40）、Z轴丝杠（43）构成的三轴运动平台（23），其特征在于： 

A．在所述的平板工件托架（10）的所述的支撑架一（1）上端安装有所述的托板（4），在所述的托板（4）上安装有压紧气缸（2），所述的板材工件（3）放置在所述的托板（4）上，在所述的支撑架一（1）下端的横梁上设置有定位孔一（11）、导向条一（13）和搭扣勾一（14）； 

B．在所述管材检测机构（18）的所述的支撑架二（5）下端的横梁上设置有定位孔二（16）、导向条二（17）和搭扣勾二（19），所述的管材工件（6）放置在所述的水箱（7）内，在所述的水箱（7）内设置有由主动轴（25）、主动轴滚轮组件（26）、轴承支架（27）、丝杠螺母副（28）、手柄（29）、从动轴（30）、从动轴滚轮组件（31）构成的托轮机构，其中所述的主动轴滚轮组件（26）安装在所述的主动轴（25）上，所述的从动轴滚轮组件（31）安装在所述的从动轴（30）上，所述的主动轴（25）、所述的从动轴（30）架设在所述的轴承支架（27）上，所述的丝杠螺母副（28）中的螺母与所述的从动轴（30）相连，所述的丝杠螺母副（28）中的丝杠与所述的手柄（29）相连，在所述的水箱（7）外设置有由罩壳（32）、减速机（33）、无刷直流电机（34）、旋转变压器（35）、密封件（36）、悬臂轴承支架（37）、链传动（38）构成的电机传动组件，其中所述的罩壳（32）连接到所述 的水箱（7）上，所述的减速机（33）、所述的无刷直流电机（34）和所述的旋转变压器（35）三者依次互联，所述密封件（36）连接到所述的水箱（7）上，所述的链传动（38）架设在所述的悬臂轴承支架（37）上； 

C．在所述三轴运动平台（23）的支撑架下端横梁上设置有导向槽（9）、定位孔三（21）、搭扣板手（24）、定位销（22），在所述三轴运动平台（23）上还包括有所述的X轴丝杠（39）、所述的Y轴丝杠（40）、气缸（41）、Z轴移动滑块（42）、Z轴丝杠（43）、Z轴固定支架（44）、视频相机（45）、Z轴固定基座（46）、同步带（47）、探头组件（48）、X轴横梁（49），所述的X轴丝杠（39）、所述的Y轴丝杠（40）和所述的Z轴丝杠（43）都设置在所述支撑架三（8）的上部，所述的X轴丝杠（39）架设在所述的X轴横梁（49）上，所述的Y轴丝杠（40）由所述的同步带（47）传动，所述的气缸（41）安装在所述的Z轴移动滑块（42）下部，所述视频相机（45）由所述的Z轴固定基座（46）固定，所述的Z轴固定基座（46）固定在所述的Z轴移动滑块（42）下部，所述的探头组件（48）安装在所述的气缸（41）末端，所述的Z轴丝杠（43）架设在所述的Z轴固定支架（44）上，所述的Z轴丝杠（43）与所述的Z轴移动滑块（42）由丝杠螺母联接，所述的Z轴固定支架（44）与所述的X轴丝杠（39）由丝杠螺母联接，所述的X轴横梁（49）与所述的Y轴丝杠（40）由丝杠螺母联接。 

2.根据权利要求1所述的一种用于检测不同直径管材和平板工件的自动扫查装置，其特征在于所述的脚轮一（12）、所述的脚轮二（15）、所述脚轮三（20）分别安装在所述的支撑架一（1）、所述支撑架二（5）、 和所述支撑架三（8）的下端。 

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