WO2023149820A1 - Способ и устройство для дефектоскопического сканирования - Google Patents

Способ и устройство для дефектоскопического сканирования Download PDF

Info

Publication number
WO2023149820A1
WO2023149820A1 PCT/RU2023/000012 RU2023000012W WO2023149820A1 WO 2023149820 A1 WO2023149820 A1 WO 2023149820A1 RU 2023000012 W RU2023000012 W RU 2023000012W WO 2023149820 A1 WO2023149820 A1 WO 2023149820A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chassis
head
wheels
flaw detector
wheel
Prior art date
Application number
PCT/RU2023/000012
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Алексей Михайлович КАШИН
Original Assignee
Алексей Михайлович КАШИН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2022102341A external-priority patent/RU2778492C1/ru
Application filed by Алексей Михайлович КАШИН filed Critical Алексей Михайлович КАШИН
Publication of WO2023149820A1 publication Critical patent/WO2023149820A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/265—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the sensor relative to a stationary material

Definitions

  • SUBSTANCE invention relates to measuring technique, namely to technical means of non-destructive testing, designed to detect violations of continuity or homogeneity of the macrostructure of inspection objects.
  • the invention also relates to apparatus supports in the form of a chassis with wheels.
  • the predominant field of application of the technical solution is ultrasonic testing (UT) of metal products or products made of composite materials.
  • the invention is also applicable in magnetic and other flaw detection, involving the movement of the search head in the process of scanning the inspection object by area.
  • the invention makes it possible to carry out flaw detection testing of flat-shaped metal products, including slab and bloom, as well as testing objects of complex shape, including aircraft wings.
  • the known device provides clamping of the transducer to the surface, however, when the front wheel of the running gear hits a local unevenness of the surface, in particular, a piece of scale, the carriage may be warped and a parasitic crescent-shaped gap appears between the transducer and the surface of the object. For this reason, the known chassis is not able to maintain a constant distance between the transducer and the surface, which leads to a decrease in the quality of inspection, and, as a result, to its low productivity, due to the need to re-pass the areas where unreliable flaw detection results were obtained.
  • the design of the known chassis is suitable only for inspection of cylindrical objects, and does not provide for the possibility of turning the transducer during scanning.
  • the desire to expand the scope of non-destructive testing, and achieve its high productivity, requires good maneuverability of the flaw detector on the surface of the inspection object, especially in the region of the edge zone. Based on this condition, a promising design solution is to choose a chassis with a single-axle wheeled part, due to its simplicity and the ability to turn and even turn the chassis on the spot.
  • the flaw detection transducer is fixed relative to the axis of the wheels with a forward horizontal movement, which makes it impossible to turn the transducer on the spot, since when the chassis is rotated, including when the chassis is turned on the spot, the transducer installed on it will move in a wide arc .
  • the known chassis has limited functionality for the rotational orientation of the flaw detector transducer and is not able to provide its acceptable maneuverability on the surface of the inspection object. Due to the structural removal of the converter from the wheel axle, the collision of the chassis wheels with a local unevenness will immediately lead to the appearance of a parasitic component of the gap between the converter and the surface of the object, which will reduce the quality and performance of inspection.
  • An analogue of the present invention is a flaw detector measuring module according to WO 2017/123112 A1 dated July 20, 2017, containing a chassis and a block of electromagnetic-acoustic transducers (EMAT) with spring-loaded heads.
  • the module chassis contains in its design a two-axle undercarriage on support rollers, and is made with a seat for fixing the EMAT.
  • the EMAT block is characterized by the possibility of rotation around a vertical axis relative to the chassis to select the operating mode of the flaw detector by setting the operating direction of the emitting and receiving EMAT.
  • the moving heads of the EMAT repeat in motion the profile of the surface irregularities of the inspection object.
  • the known device has no chassis agility, which is why scanning is performed only along straight lines, and to change the scanning trajectory, it is necessary to rearrange the module on the surface of the inspection object, which requires setting the appropriate motion commands, and as a result, reduces the productivity of flaw detection, especially on complex objects. inspections, for example with obstacles in the form of ledges or recesses impassable for the chassis.
  • the known device does not allow to obtain high indicators of performance and reliability of control due to the extremely limited operating range of vertical mobility of the EMAT heads, which makes the technical solution unsuitable for testing heavily contaminated surfaces, since this raises the need to carry out re-inspection of areas where the quality of the useful measuring signal has decreased due to the formation of a parasitic wedge-shaped gap between the EMAT and the surface of the inspection object when passing an unevenness, the height of which exceeds the compensation travel of the EMAT head springs when the chassis is tilted due to the rise of one of the axles of its undercarriage by bumps.
  • the known device is also unable to function effectively in the edge zones of the inspection object.
  • the control of this zone requires hanging the front axle of the chassis to bring the search head closer to the very edge of the inspection object.
  • the support capacity of the chassis is disturbed, which leads to the appearance of a parasitic wedge-shaped gap between the head and the inspection object, followed by shock redistribution of the load from the chassis to the search head, due to which the weight of the module is distributed between the rear axle of the chassis and EMAT, converters at the same time, they experience excessive mechanical load, and the operation of their moving elements as a tracking device for the profile of surface irregularities is violated, which reduces the reliability of control.
  • the loss of the bearing capacity of the two-axle running gear creates a threat of the flaw detector measuring module leaving the edge of the inspection object.
  • the technical task is to increase the stability of the gap between the search head of the flaw detector and the surface of the inspection object, preventing the flaw detector measuring module from leaving the edge of the inspection object and increasing the reliability of non-destructive testing of the near-edge zone, as well as achieving greater reliability and productivity of non-destructive testing with the minimum possible number of motion commands for a given scanning trajectory.
  • the positive effect provided is, in relation to the technical solution according to WO 2017/123112 A1, in expanding the working area of the flaw detector controlled by the tracking device and eliminating the application of shock loads to the search head over the entire area of the inspection object. Also, a positive effect is to increase the support capacity of the chassis of the measuring module of the installation for flaw detection at the edge of the inspection object, and at the same time increase the efficiency of the tracking device of this module, in particular, increase the efficiency of the wheeled chassis as a tracking device. In addition to the above, an increase in the agility and overall maneuverability of the tracking chassis and the flaw detector transducer, as well as the measuring module as a whole, is provided.
  • the method of scanning the inspection object over the area during flaw detection is characterized by the fact that the flaw detector's search head is placed between the wheels of the tracking chassis on the vertical axis of the kinematic connection of the chassis with the coordinate device, the scanning trajectory is set, and the working contact of the search head is provided.
  • flaw detector heads with the body of the inspection object with the help of a coordinate device, roll the support wheels of the chassis along the surface of the inspection object, following the scanning trajectory and conducting non-destructive testing of this object.
  • the gap between the head and the inspection object on the scanning path is maintained constant.
  • the wheels of the chassis are turned by rotating its rotary holder, and when the head is in the immediate vicinity of the edge of the inspection object or directly on its edge, the chassis is rotated with one of the wheels of the chassis hung over the edge of the inspection object supported by one wheel and a coordinate device.
  • the search head is rotated relative to the chassis from the condition of maintaining the working contact of the head with the object of inspection.
  • the installation for flaw detection scanning containing the master coordinate device, the slave search head of the flaw detector and the mechanism for tracking the surface profile in the working area of the head
  • the head is connected with the coordinate device through the tracking mechanism, which includes includes a uniaxial swivel chassis with support wheels for moving the head along the surface of the inspection object and a swivel holder, as well as a unit for gravitational movement of the chassis vertically relative to the coordinate device.
  • the head is fixed between the wheels of the chassis and lies on the vertical axis of the kinematic connection of the chassis with the coordinate device.
  • the installation contains a node for turning the head relative to the chassis.
  • the installation for flaw detection scanning containing a master coordinate device and a slave measuring module with a running gear, in the middle of which the searching head of the flaw detector is fixed, is characterized by the fact that it is configured to move the module vertically, and contains a unit for turning the running gear module in place.
  • the undercarriage is made in the form of a single-axle servo chassis with support wheels and contains a swivel chassis holder.
  • the rotary holder is made with a vertical shank, through which the chassis is connected to the coordinate device. Moreover, the specified shank is located opposite to the flaw detector search head relative to the wheel axle.
  • the profile of the running gear wheels is characterized by a cylindrical tread surface and a tapered side part of the rim associated with it on the outer side of the wheel.
  • the measuring module of the flaw detector containing a search head with a flaw detector transducer and a tracking wheel chassis
  • the measuring module of the flaw detector is characterized by the fact that it is equipped with a chassis rotation unit and includes swivel chassis holder.
  • the axis of rotation of the chassis rotation unit is perpendicular to the wheel axis of the chassis.
  • the chassis contains a rotation unit of the flaw detector, and the specified node is coaxial with the rotation unit of the chassis.
  • the tracking chassis for the flaw detector transducer made with a seat for fixing the flaw detector, and containing the undercarriage, is characterized by the fact that the undercarriage is a single-axle trolley with independent wheels.
  • the chassis includes a swivel chassis holder, which is rigidly connected to the specified bogie and is located opposite the seat relative to the bogie wheel axle.
  • the chassis contains a node for turning the flaw detector transducer relative to the running gear.
  • the converter rotation unit is made with the possibility of independent rotation relative to the chassis holder, and the rotation axis of the converter rotation unit is perpendicular to the wheel axis of the bogie.
  • FIG. 1 general view of the installation for flaw detection scanning of the inspection object.
  • Fig. 2-4 installation, front, side and top view.
  • Fig. 5 Carriage with a pair of measuring modules, general view with the cover removed.
  • Fig. 6 measuring module with a fixed search head, general view.
  • Fig. 7-10 Module chassis with fixed search head, front, sectional, side and bottom view.
  • Fig. 11 measuring module with a rotary search head, general view.
  • Fig. 12-15 module chassis with rotary search head, front, sectional, side and bottom view.
  • Fig. 16 scheme of rotation of the search head relative to the chassis, view from the side of the inspection object.
  • Fig. 17-18 typical schemes for turning the wheels of the module chassis, view in the playa.
  • Fig. 19 scheme of a full turn of the landing gear wheels in place, plan view.
  • Fig. 20 Shuttle diagram of the search head with the chassis turned in place, successive stages A-E, plan view.
  • Fig. 21 diagram of the preferred trajectory of the chassis, plan view.
  • Fig. 22 diagram of the chassis wheels turning at the edge of the inspection object with a meander-type scanning trajectory, enlarged, plan view.
  • Fig. 23 diagram of the movement of the chassis along the edge of the inspection object with a scanning trajectory of the "spiral" type, enlarged, plan view.
  • the implementation of the invention is shown on the example of the installation for flaw detection scanning, which provides detection of discontinuities or homogeneity of the macrostructure of inspection objects.
  • the presented installation contains a leading kinematic actuator in the form of a reference coordinate device 1, at least one slave measuring module 2, and preferably a pair of such modules for surface and internal control of the inspection object, respectively, a calculator 3, a module location system 2, configured to determine their spatial coordinates, and a laser rangefinder (Fig. 1-4).
  • the coordinate device 1 is designed to move the measuring modules 2 along the surface of the inspection object to scan the object over the area.
  • the device 1 consists of kinematic links formed by a movable transverse portal beam 4, a longitudinal rail track 5 and a motorized carriage 6 for three-coordinate movement of modules 2 in space.
  • Beam 4 contains a horizontal beam and vertical columns.
  • the beam beam 4 is made with guides for the carriage 6, the length of which corresponds to the distance between the rails of the track 5.
  • Each column of the beam 4 has a running gear equipped with an electric drive for moving the beam 4 along the rails of the track 5.
  • the carriage 6 (Fig. 5) includes a supporting frame frame 7, vertical guides 8, pneumatic cylinders 9, bearing blocks 10 with servo drives, an automation cabinet 11, a pump cabinet for pneumatic equipment 12, and cable tracks 13, which are flexible channels for cables.
  • the internal equipment of the carriage 6 is closed in front by a protective cover.
  • the measuring module 2 belongs to the moving parts of the flaw detection unit.
  • Modules 2 consist of a search head 14 with at least one flaw detector transducer 15 (Fig. 16) of the EM AP type for emitting a probing acoustic signal and receiving a response signal in the form of a recorded physical quantity, an electronic unit 16 with preliminary a filter, an amplifier of a useful measuring signal and a signal processor, as well as a chassis 17 with a wheeled chassis, and an electromechanical assembly 18 for rotating the chassis 17 around the normal to the plane of the inspection object.
  • a head with other appropriate transducers is mounted to the chassis 17.
  • Chassis 17 is made in the form of a single-axle wheeled trolley for moving the search head 14 along the surface of the inspection object with the implementation of a follow-up action. Through the chassis 17 of the installation maintains a constant working gap between the transducers 15 and the surface of the inspection object during its scanning, which positively affects the reliability of the control.
  • the design of the chassis 17 of the module 2 with a fixed search head 14 includes a rotary holder 19, a connector 20 for the search head 14 and support wheels 21 (Fig. 7-10).
  • the bearing base of the chassis 17 is formed by a hollow cylinder 22 and half shafts 23.
  • the holder 19 is made with a shank 24, which is understood as the upper part of the holder 19 used to fasten the holder 19 to the node 18.
  • the wheels 21 are made in the form of perforated disks and rims, which are characterized by surfaces skating.
  • the wheels 21 are provided with bushings 25 with bearings.
  • the axle shafts 23 are rigidly connected to the cylinder 22 by their root ends so that they lie on the same horizontal geometric wheel axis X.
  • the bushings 25 are mounted on the free ends of the axle shafts 23 protruding from the cylinder 22, thus the wheels 21 are connected to the axle shafts 23 through the bearings of the bushings 25 with the possibility of their free and independent rotation relative to the base of the chassis 17.
  • the connector 20 is placed under the cylinder 22 and is fixedly connected to it with one of its sides. On the opposite side of the connector 20, a seat 26 is made for fixing the search head 14.
  • the holder 19 is mounted above the cylinder 22 so that the shank 24 is located opposite the seat 26 relative to the X axis of the wheels 21.
  • the axle shafts 23 and the connector 20 are rigidly connected with the shank 24 through the cylinder 22, the lower and central parts of the holder 19.
  • the electromechanical turning unit 18 consists of a bushing 27, an angle bracket 28, a mechanism 29 for turning and fixing the rotation of the wheels 21.
  • the mechanism 29 contains a servo drive 30 with an angle gearbox and a suspension 31 for the chassis 17.
  • the sleeve 27 is rigidly connected to the bracket 28.
  • the suspension 31 is vertically mounted in the sleeve 27 with the possibility of axial rotation and is connected to the servo drive 30 through the gearbox of the mechanism 29. Under the suspension 31, the shank 24 of the holder 19 is fixed due to the fact that the shank 24 is fixedly connected to the lower end part suspension 31.
  • the search head 14 is fixed on the seat 26 of the connector 20 under the cylinder 22.
  • the axes of rotation of the sleeve 27 and the holder 19 lie on the same vertical coordinate axis Y, which geometrically divides the X axis of the wheels 21 in half and is perpendicular to the scanning plane of the transducers 15 of the head 14.
  • the design of the chassis 17 of module 2 with a rotary search head 14 (Fig. 12-15) contains a fork 32, a carrier beam 33, half shafts 23, support wheels 21, a connector 20 for mounting the search head 14, and an electromechanical assembly 34 for turning the head 14.
  • the end parts of the fork 32, the beam 33 and the axle shaft 23 form the bearing base of the chassis 17.
  • the upper and central parts of the fork 32 are a swivel holder with a shank, similar to the holder 19 and the shank 24 of the module 2 with a fixed search head 14, however, in this version of the chassis, the shank 24 is understood as the base of the fork 32, that is, part of the holder 19, which is used to attach it to the node 18.
  • the wheels 21 contain perforated disks, rims with rolling surfaces and bushings 25 with bearings.
  • the electromechanical assembly 34 for turning the head 14 contains a servo drive with a gearbox, a brake disc 35, a cam lock 36 and a controlled pneumatic cylinder. Beam 33 and latch 36 are fixedly connected to fork 32. Disc 35 is mounted under beam 33 for rotation. The axis of rotation of the disk 35 coincides with the vertical coordinate axis Y of rotation of the chassis base 17.
  • the rotation unit 18 consists of a sleeve 27, an angle bracket 28, a mechanism 29 for turning and fixing the rotation of the wheels 21, with a servo drive 30 and an angular gearbox, as well as a suspension 31 for the chassis 17.
  • Mechanism 29 equipped with a device for fixing the angle of rotation, the design of which is similar to that of the assembly 34 for turning the head 14.
  • the main working parts of the nodes 18 and 34 are mutually coaxial and perpendicular to the horizontal coordinate axis X of rotation of the wheels 21. At the same time, the installation is made with the possibility of independent rotation of the wheels 21 and the search head 14 parallel to the plane of the inspection object.
  • the calculator 3 is made on the basis of a computer device containing a functional unit for processing the measuring information, a functional unit for controlling the operation of the installation and a command console for the operator.
  • axle shafts 23 are rigidly connected to the fork 32 with their root ends so that they lie on the same horizontal geometric axis (wheel axis X).
  • the bushings 25 are mounted on the free ends of the axle shafts 23 protruding from the fork 32, so the wheels 21 are connected to the axle shafts 23 through the bearings of the bushings 25 with the possibility of free independent rotation on the axle shafts 23.
  • the diameter of the wheels 21 is chosen large enough to overcome possible irregularities on the surface of the inspection object, and the wheel-to-wheel distance exceeds the overall size of the search head 14.
  • the connector 20 is placed under the disk 35 and is fixedly connected to it with one of its sides.
  • a seat 26 for fixing the search head 14 which is a mounting platform with threaded holes for mounting screws.
  • the holder 19 is located above the base of the chassis 17 so that its shank 24 is located opposite the seat 26 with the head 14 relative to the X axis of the wheels 21.
  • the axle shafts 23 and the connector 20 are fixedly connected to the shank 24 through the main body of the holder 19.
  • the bushing 27 of the turning unit 18 is rigidly connected to the bracket 28.
  • a suspension 31 is mounted inside the bushing 27, fixed with the possibility of axial rotation.
  • Suspension 31 is connected to the servo 30 through the gearbox of the mechanism 29.
  • the shank 24 of the holder 19 is fixedly connected to the lower part of the suspension 31.
  • the search head 14 is fixed in the seat 26 under the disk 35.
  • the axis of the sleeve 27, the axis of the holder 19, the axis of rotation of the disk 35 and the vertical axis of rotation of the base of the chassis 17 lie on the vertical coordinate axis Y, which is perpendicular to the scanning plane, that is, the plane of the surface of the inspection object, and divides the X-axis of the wheels 21 into two equal parts.
  • the head 14 is mechanically connected to the coordinate device 1 through the chassis 17 and the assembly 18.
  • the bracket 28 of the measuring module 2 is movably connected to the frame 7 of the carriage 6 through the vertical guides 8 and the pneumatic cylinder 9 with the possibility of vertical movement, and the design of the kinematic links of the device provides an uncontrolled passive movement of the module 2 along the guides 8 within a limited limit.
  • the stroke value is selected from the condition that it exceeds the size of the maximum possible unevenness of the surface of the inspection object, which the chassis 17 is able to overcome. relative to beam 4 along the normal to the scanning plane.
  • the bearing blocks 10 of the carriage 6 are mounted on the longitudinal guide rails of the beam 4.
  • the portal beam 4 is located on the rail track 5 and is characterized by high stability sufficient to securely hold the carriage 6 with modules 2 in the working position.
  • the design of the installation is a three-coordinate manipulator of spatial movement and rotation of the chassis 17, as well as the search head 14.
  • the pneumatic cylinders 9 are connected to the pumping equipment in the cabinet 12 through compressed air supply pipes.
  • the transducers 15 of the search head 14 are electrically connected to the functional unit for processing the measuring information of the calculator 3 through the electronic unit 16 and the signal cable in the track 13 of the corresponding module 2.
  • Flaw detection unit for ultrasonic testing of metal products works as follows.
  • the flaw detector operator enters into the calculator 3 a planar scanning program prepared taking into account the characteristics of the inspection object, for example, slab 37, and the type of defects detected in it.
  • the slab 37 to be inspected is placed horizontally between the rails 5 in the working area of the flaw detector.
  • the laser range finder determines the fixed points of the slab contour 37 and its height above the zero level.
  • the calculator 3 selects one of the measuring modules 2 for operation and generates movement commands for the coordinate device 1, through which the module 2 to the start point of the scan. At the same time, the calculator 3
  • the calculator 3 sends movement commands to the drives of the chassis of the beam 4 and rolls the beam 4 along the rail track 5 to move the search head 14 along the first horizontal coordinate.
  • the calculator 3 also sends motion commands to the drives of the blocks 10 and shifts the carriage 6 along the guides of the beam beam
  • the calculator 3 sends control commands to the pumping equipment in the cabinet 12 and actuates the pneumatic cylinder 9, which lowers the active measuring module 2 vertically down along the guides 8 to move the search head 14 along the third orthogonal coordinate so that at least At least one wheel 21 of the chassis 17 rested on the surface of the slab 37, and the search head 14 was in close proximity to the surface of the inspection object at a distance sufficient to establish acoustic contact between the transducers 15 and the body of the slab 37, while the working surface of the transducers 15 is directed to the plane of the inspection object , and the holder 19 and its shank 24 are located strictly vertically.
  • the pressure inside the pneumatic cylinder 9 is adjusted so that in the future the pneumatic cylinder 9 does not interfere with the free or elastic movement of the module 2 up and down under the action of its own weight when the wheels 21 hit the uneven surface of the slab 37.
  • the calculator 3 corrects the trajectory of the movement of the module 2 according to the data of spatial coordinates, transmitted by the positioning system of module 2. Then check the orientation of the wheel axis X of the chassis 17 in space. If the wheels 21 are not set according to the scanning path, then the calculator 3 sends a control signal to the servo 30, which drives the mechanism 29 to rotate the suspension 31 and the associated shank 24.
  • module 2 is made with a rotational search head 14, then by deploying and fixing the chassis 17 along the scanning path, the computer 3 sets the angle of rotation of the search head 14 relative to the axis of the wheels 21 by sending control commands to the servo drive to rotate the disk 35. After that, the computer 3 sends control commands to pumping equipment in the cabinet 12 and for moving the plunger of the pneumatic cylinder, through which it presses the cam of the latch 36 to the disk 35. Next, the calculator 3 activates the transducer 15 of the search head 14 to emit an acoustic probing signal. A useful signal is taken from the sensor and transferred to the electronic unit 16 for primary processing, after which the measurement information data is sent to the computer 3 for further analysis in order to calibrate the installation.
  • calculator 3 switches the installation automation to the mode of detecting defects in slab 37.
  • the calculator 3 sets in motion the coordinate device 1, by means of which it applies a pushing or pulling force to the module 2, leading the module 2 in the horizontal plane within the contour of the slab 37 in the plan. In this case, the impact is transmitted through the node 18 to the holder 19 and the base of the chassis 17.
  • the wheels 21 are set in motion, as a result of which the measuring module 2 is rolled over the surface of the slab 37 in the selected direction, holding the holder 19 strictly vertically with the help of node 18, moreover, the coordinate device 1 acts as a support for the measuring module 2 and limits its free movement only by the possibility of movement of this part of the installation along the normal to the scanning plane within a given limit.
  • the calculator 3 synchronizes the movement of the beam 4, the carriage 6 and the rotation of the holder 19 from the condition that the wheels 21 are always oriented along the bracket 28, the direction of which is preferably set along or across the slab 37, even if the slab 37 is placed in the working zone is uneven, and the angle of crossing in terms of the longitudinal axes of the slab 37 and the beam 4 is different from 0° or 90°.
  • the chassis 17 performs a follow-up action, by which the installation maintains a constant air gap between the transducers 15 and the surface of the inspection object during its scanning.
  • the search head 14 accurately and stably follows the surface topography of the slab 37 in the working area of the transducers 15, regardless of the height of the unevenness passed by the wheels 21, which increases the efficiency of the chassis 17 as a tracking device when the chassis 17 moves along the surface of the inspection object during scanning.
  • the efficiency of the follower is increased due to the fact that the vertical travel of the wheels 21, when crossing surface irregularities, also leads to a strictly vertical movement of the shank 24 along the coordinate axis Y, due to the opposite location of the holder 19 to the seat 26 with the head 14 relative to the wheel axis X, which eliminates the application to the chassis 17 of forces directed tangentially to the plane of the inspection object, capable of tilting the search head 14 and causing a wedge-shaped parasitic gap between the transducers 15 of the head 14 and the inspection object.
  • the result of the operation of the wheeled chassis as a follower depends to a lesser extent on the size of irregularities on the surface of the inspection object compared to a two-axle chassis, on which the transducer is always fixed with offset relative to at least one wheel axle, or along compared with the chassis, the holder shank of which, when hitting an uneven surface, performs not only vertical movement, since in the case of the present technical solution, the risk of adding a parasitic component to the value of the working gap of the flaw detection transducer is reduced, as due to the proximity of the transducer to the vertical plane in which the wheel axle lies chassis, and by preventing the occurrence of an undesirable inclination or separation of a single-axle bogie relative to the controlled object, which increases the efficiency of the wheeled chassis as a
  • the wheels 21 are turned in a horizontal plane according to a given program (examples of the wheel turning schemes are shown in Figs. 17 and 18) in the same way as it happens when the wheels 21 are initially placed on the trajectory.
  • the chassis 17 In the immediate vicinity or at the very edge of the slab 37 the chassis 17 is stopped so that the transducers 15 are in a state of working acoustic contact with the body of the slab 37 and cover the edge of the slab 37 with the control zone.
  • the chassis 17 is stopped so that the transducers 15 are in a state of working acoustic contact with the body of the slab 37 and cover the edge of the slab 37 with the control zone.
  • a stable coordinate device 1 through a suspension 31, through which the installation holds the holder 19 strictly vertically.
  • Suspension 31 remains stable due to its connection with rail track 5 through bushing 27, bracket 28, carriage elements 6 and portal beam 4, the connections of which prevent suspension 31 from deviating from the normal to the plane of the inspection object.
  • the suspended wheel 21 is returned to the surface of the inspection object and continues to move along the scanning path.
  • the entire area of the slab 37 is covered with control with a scanning trajectory, for example, of the “meander” type (Fig. 22) or “spiral” (Fig. 23), which the search head 14 passes during the working cycle of the installation in in relation to each slab 37 during in-line flaw detection in industrial conditions.
  • the search head 14 must be close to the horizontal upper surface of the inspection object , and secondly, the ability to rotate the chassis 17 around the seat 26, which always ensures the location of the working area of the flaw detector transducer on the scanning path.
  • the rotation axis of the chassis rotation unit 17 is perpendicular to the wheel axle of the chassis 17 bogie.
  • the effectiveness of the control action applied to the holder and the effectiveness of the holder as a chassis control element are very high, since during the operation of the device, the chassis rotation unit, the holder shank and the flaw detector's search head lie on the same geometric axis perpendicular to the wheel axis, which makes it possible to rotate the chassis together with the transducer around the normal to the plane of the inspection object by one rotational movement of the holder around its longitudinal axis.
  • the calculator 3 changes the mode of operation of the transducers 15 of the head 14 and sets the angle of rotation of the axis on which the transducers 15 lie relative to the X axis of the wheels 21 corresponding to the selected mode (Fig. 16). Knot
  • the computer sends a separate control signal to the servo drive unit 34, which rotates the disk through the gearbox
  • the computer sends an appropriate signal to the pneumatic cylinder drive, which presses the locking cam 36 to the disk 35, as a result of which it fixes the angle of crossing of the Z axis, on which the transducers 15 lie, and the wheel axis X in the plan.
  • the rotation of the search head 14 with the transducers 15 relative to the object of inspection is possible both by rotating the entire chassis 17, and by means of a separate rotation of the disk 35 with the connector 20.
  • the rotation of the flaw detector transducer is possible even in hard-to-reach places where it is impossible to rotate the base of the chassis.
  • the independence of the rotation of the rotation unit of the flaw detector transducer from the chassis rotation unit makes it possible to maintain the orientation of the Z axis of the transducers set by the operating mode of the flaw detector when the chassis base rotates along the scanning trajectory.
  • the minimization of the number of motion commands required to follow a given scanning trajectory is achieved by covering the entire area of the inspection object, including edge zones, with a single scanning procedure, and also due to the high maneuverability of the chassis, which creates opportunities for promptly changing the operating mode of the flaw detector, which is achieved by increasing the number of independent coaxial rotational degrees of freedom of the search head of the flaw detector.
  • the search head with the actuator Due to the connection of the search head with the actuator, which is limited by their vertical relative movement and is carried out through the tracking mechanism in the form of a single-axle swivel chassis with support wheels, with the head fixed between the wheels on the vertical axis of the kinematic connection between the chassis and the actuator, it is possible to support the chassis on one wheel and an actuator when turning the chassis with hanging one of the wheels over the edge of the inspection object while maintaining the stability of the chassis and the constancy of the gap between the flaw detector transducer and the inspection surface, which makes it possible to exclude the application of shock loads to the search head over the entire area of the inspection object and expand the area controlled by the tracking device the working area of the flaw detection unit up to the overall dimensions of the object of inspection in the plan.
  • Equipping the installation with a unit for turning the search head relative to the chassis allows more accurate positioning of the flaw detector transducer above the edge of the inspection object and to ensure the maximum possible coverage by inspection of its surface under different operating modes of the flaw detector by maintaining the working contact of the head with the object of inspection.
  • the search head of the flaw detector is fixed in the middle of a single-axle chassis with support wheels, the possibility of vertical movement of the measuring module ensures the effective operation of the chassis as a tracking device of this module even when only one wheel of the chassis is in contact with the surface of the edge zone of the test object.
  • a large increase in the efficiency of the tracking device is ensured by the implementation of the running part of the module with a rotary holder, which is characterized by a vertical arrangement of its shank opposite to the search head relative to the wheel axis, since the vertical movement of the module provided by such a design is able to work out surface irregularities of the inspection object without the occurrence of significant tangential forces that would capable of deflecting the head from its normal working position and thereby causing the appearance of a parasitic wedge-shaped gap with the surface of the object.
  • an increase in the support capacity of the module chassis when turning at the edge of the inspection object is achieved due to the implementation of wheels with a profile that is characterized by a cylindrical tread surface and a tapered side part of the rim associated with it on the outside of the wheels.
  • the undercarriage of the chassis of the measuring module Due to the wheels bevelled to the outer sides, even when the search head goes beyond the edge of the inspection object when the wheels are turned, the upper edge of the edge of the inspection object is not an insurmountable obstacle for the undercarriage of the chassis of the measuring module, since the energy of rotation of the undercarriage of the chassis of the module around the vertical coordinate axis will be converted into lifting the module chassis up by sliding the tapered side of the wheel rim along the edge of the edge of the inspection object, which will allow the module chassis to return to the top surface of the inspection object. As a result, the undercarriage of the module chassis retains its supporting capacity even under such an unfortunate event.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к техническим средствам для неразрушающего контроля. Установка для дефектоскопического сканирования содержит ведущее координатное устройство (1) и ведомый измерительный модуль (2) на одноосном следящем шасси (17) с парой опорных колес (21). Для достижения надежности и производительности неразрушающего контроля при минимально возможном для заданной траектории сканирования числе команд движения шасси (17) модуля (2) снабжено поворотным держателем (19). За счет вертикального расположения хвостовика (24) держателя (19) обеспечена возможность разворота шасси (17) на месте с опорой на одно колесо (21) и координатное устройство (1) при вывешивании одного из колес (21) за край объекта инспекции. Если искательная головка (14) дефектоскопа находится над объектом инспекции, то всегда по меньшей мере одно колесо (21) шасси (17) сохраняет свою опорную способность, что предотвращает сход модуля (2) с края объекта инспекции.

Description

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕФЕКТОСКОПИЧЕСКОГО СКАНИРОВАНИЯ
Область техники
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к техническим средствам неразрушающего контроля, предназначенным для обнаружения нарушений сплошности или однородности макроструктуры объектов инспекции. Также изобретение относится к опорам аппаратов в виде шасси с колесами. Преимущественной областью применения технического решения является ультразвуковой контроль (УЗК) металлопродукции или изделий из композитных материалов. Изобретение также применимо в магнитной и иной дефектоскопии, предполагающей перемещение искательной головки в процессе сканирования объекта инспекции по площади. В частности, изобретение позволяет производить дефектоскопический контроль металлопродукции плоской формы, включая сляб и блюм, а также контроль объектов сложной формы, в том числе крыльев летательных аппаратов.
Предшествующий уровень техники
Для перемещения искательной головки дефектоскопа по поверхности объекта инспекции в процессе его сканирования по площади необходимо техническое средство для позиционирования и ориентации головки в пространстве. Находящие широкое практическое применение методы дефектоскопии требуют стабильности зазора между дефектоскопным преобразователем и поверхностью объекта инспекции. Для выдерживания постоянным указанного зазора используют разнообразные технические средства, к наиболее простым и эффективным из которых следует отнести механические следящие устройства.
Из патентного документа CN 103217482 А от 24.07.2013 известно опорное шасси для дефектоскопного преобразователя, выполненное с посадочным местом для закрепления преобразователя, содержащее двухосную каретку, закрепленную на держателе с хвостовиком. Каретка и ее опорные ролики подпружинены для распределения нагрузки между роликами и преобразователем.
Известное устройство обеспечивает прижим преобразователя к поверхности, однако при наезде переднего колеса ходовой части на локальную неровность поверхности, в частности на кусок окалины, возможен перекос каретки и появление паразитного серповидного зазора между преобразователем и поверхностью объекта. По данной причине известное шасси не способно выдерживать постоянным расстояние между преобразователем и поверхностью, что ведет к снижению качества контроля, а в итоге и к его низкой производительности, из-за необходимости повторного прохода участков, на которых получены недостоверные результаты дефектоскопии .
Кроме того, конструкция известного шасси пригодна только для контроля объектов цилиндрической формы, и не предусматривает возможность поворота преобразователя во время сканирования. Стремление к расширению области применения неразрушающего контроля, и достижению высокой его производительности, требует хорошей маневренности дефектоскопного преобразователя на поверхности объекта инспекции, особенно в области краевой зоны. Исходя из данного условия, перспективным конструкторским решением является выбор шасси с одноосной колесной частью, благодаря его простоте и способности совершать поворот и даже разворот шасси на месте.
Из патентного документа US 6378376 В1 от 30.04.2002 известно ходовое шасси дефектоскопного преобразователя, которое выполнено с посадочным местом для закрепления ультразвукового преобразователя. Шасси содержит маневренную одноосную колесную часть, ведомую оператором.
Однако дефектоскопиый преобразователь закреплен относительно оси колес с выносом вперед по горизонтали, из-за чего поворот преобразователя на месте не возможен, так как при повороте шасси, в том числе и при развороте шасси на месте, установленный на нем преобразователь будет совершать движение по широкой дуге. По данной причине известное шасси обладает ограниченными функциональными возможностями по вращательной ориентации дефектоскопного преобразователя и не способно обеспечить его приемлемую маневренность на поверхности объекта инспекции. Из-за конструктивного выноса преобразователя за колесную ось наезд колес шасси на локальную неровность незамедлительно приведет к появлению паразитной составляющей зазора между преобразователем и поверхностью объекта, что снизит качество и производительность контроля.
Аналогом настоящего изобретения является измерительный модуль дефектоскопа по WO 2017/123112 А1 от 20.07.2017, содержащий шасси и блок электромагнитно-акустических преобразователей (ЭМАП) с подпружиненными головками. Шасси модуля содержит в своей конструкции двухосную ходовую часть на опорных роликах, и выполнено с посадочным местом для закрепления ЭМАП. Блок ЭМАП характеризуется возможностью поворота вокруг вертикальной оси относительно ходовой части для выбора режима работы дефектоскопа путем задания рабочего направления излучающего и приемного ЭМАП. В процессе работы подвижные головки ЭМАП повторяют в движении профиль неровностей поверхности объекта инспекции.
Однако у известного устройства полностью отсутствует поворотливость шасси, из-за чего сканирование производится только по прямым, а для изменения траектории сканирования необходимо переставлять модуль на поверхности объекта инспекции, что требует задания соответствующих команд движения, а в результате снижает производительность дефектоскопии, особенно на сложных объектах инспекции, например с препятствиями в виде непроходимых для шасси выступов или выемок. Кроме того, известное устройство не позволяет получить высокие показатели производительности и надежности контроля из-за крайне ограниченного рабочего диапазона подвижности головок ЭМАП по вертикали, из-за чего техническое решение малопригодно для контроля сильнозагрязненных поверхностей, так как при этом возникает необходимость проведения повторного контроля участков, на которых произошло снижение качества полезного измерительного сигнала за счет образования паразитного клиновидного зазора между ЭМАП и поверхностью объекта инспекции при прохождении неровности, высота которой превышает компенсационный ход пружин головок ЭМАП при наклоне шасси из-за подъема одной из осей его ходовой части на неровности.
Известное устройство также не способно эффективно функционировать в краевых зонах объекта инспекции. Контроль указанной зоны требует вывешивания передней оси ходовой части для приближения искательной головки к самому краю объекта инспекции. При выходе роликов за край объекта инспекции опорная способность шасси нарушается, что влечет возникновение паразитного клиновидного зазора между головкой и объектом инспекции с последующим ударным перераспределением нагрузки с шасси на искательную головку, из-за чего вес модуля распределяется между задней осью ходовой части и ЭМАП, преобразователи испытывают при этом чрезмерную механическую нагрузку, а работа их подвижных элементов в качестве следящего устройства за профилем неровностей поверхности оказывается нарушенной, что снижает достоверность контроля. Потеря опорной способности двухосной ходовой части в свою очередь создает угрозу схода измерительного модуля дефектоскопа с края объекта инспекции.
Раскрытие изобретения
Технической задачей является повышение стабильности зазора между искательной головкой дефектоскопической установки и поверхностью объекта инспекции, предотвращение схода измерительного модуля дефектоскопа с края объекта инспекции и увеличение надежности неразрушающего контроля прикромочной зоны, а также достижение большей надежности и производительности неразрушающего контроля при минимально возможном для заданной траектории сканирования числе команд движения.
Обеспечиваемый положительный эффект заключается, по отношению к техническому решению по WO 2017/123112 A1, в расширении контролируемой следящим устройством рабочей зоны дефектоскопической установки и исключение приложения к искательной головке ударных нагрузок на всей площади объекта инспекции. Также положительный эффект заключается в повышении опорной способности шасси измерительного модуля установки для дефектоскопического сканирования на кромке объекта инспекции, и в увеличении при этом эффективности следящего устройства данного модуля, в частности увеличение эффективности работы колесного шасси в качестве следящего устройства. Помимо указанного обеспечивается повышение поворотливости и общей маневренности следящего шасси и дефектоскопного преобразователя, а также измерительного модуля в целом.
Указанное достигается благодаря тому, что способ сканирования объекта инспекции по площади при дефектоскопии характеризуется тем, что размещают искательную головку дефектоскопа между колесами следящего шасси на вертикальной оси кинематической связи шасси с координатным устройством, задают траекторию сканирования, обеспечивают рабочий контакт искательной головки дефектоскопа с телом объекта инспекции, при помощи координатного устройства катят опорные колеса шасси по поверхности объекта инспекции, следуя траектории сканирования и проводя неразрушающий контроль данного объекта. При этом посредством указанных колес выдерживают постоянным зазор между головкой и объектом инспекции на траектории сканирования. В точках изменения направления сканирования поворачивают колеса шасси вращением его поворотного держателя, а при нахождении головки в непосредственной близи от края объекта инспекции или непосредственно на его краю поворачивают шасси с вывешиванием одного из колес шасси за край объекта инспекции с опорой на одно колесо и координатное устройство.
В частном случае осуществления способа искательную головку поворачивают относительно шасси из условия сохранения рабочего контакта головки с объектом инспекции.
Кроме того, положительный эффект достигается благодаря тому, что установка для дефектоскопического сканирования, содержащая ведущее координатное устройство, ведомую искательную головку дефектоскопа и механизм слежения за профилем поверхности в рабочей зоне головки, характеризуется тем, что головка связана с координатным устройством через механизм слежения, который включает в себя одноосное поворотное шасси с опорными колесами для передвижения головки по поверхности объекта инспекции и поворотным держателем, а также узел гравитационного перемещения шасси по вертикали относительно координатного устройства. Причем головка закреплена между колесами шасси и лежит на вертикальной оси кинематической связи шасси с координатным устройством.
В частном случае установка содержит узел поворота головки относительно шасси.
Также положительный эффект достигается благодаря тому, что установка для дефектоскопического сканирования, содержащая ведущее координатное устройство и ведомый измерительный модуль с ходовой частью, посередине которой закреплена искательная головка дефектоскопа, характеризуется тем, что выполнена с возможностью хода модуля по вертикали, и содержит узел поворота ходовой части модуля на месте. При этом ходовая часть выполнена в виде одноосного следящего шасси с опорными колесами и содержит поворотный держатель шасси.
В частном случае поворотный держатель выполнен с вертикальным хвостовиком, через который ходовая часть связана с координатным устройством. Причем указанный хвостовик расположен оппозитно искательной головке дефектоскопа относительно колесной оси.
В другом частном случае профиль колес ходовой части характеризуется цилиндрической поверхностью катания и сопряженной с ней конусной боковой частью обода с наружной стороны колеса.
Положительный эффект достигается также благодаря тому, что измерительный модуль дефектоскопа, содержащий искательную головку с дефектоскопным преобразователем и следящее колесное шасси, характеризуется тем, что снабжен узлом поворота шасси и включает в себя поворотный держатель шасси. Причем ось вращения узла поворота шасси перпендикулярна колесной оси шасси.
В частном случае шасси содержит узел поворота дефектоскопного преобразователя, причем указанный узел соосен узлу поворота шасси.
Также положительный эффект достигается благодаря тому, что следящее шасси для дефектоскопного преобразователя, выполненное с посадочным местом для закрепления дефектоскопного преобразователя, и содержащее ходовую часть, характеризуется тем, что ходовая часть представляет собой одноосную тележку с независимыми колесами. При этом шасси включает в себя поворотный держатель шасси, который жестко связан с указанной тележкой и расположен оппозитно посадочному месту относительно колесной оси тележки.
В частном случае шасси содержит узел поворота дефектоскопного преобразователя относительно ходовой части. При этом узел поворота преобразователя выполнен с возможностью независимого вращения относительно держателя шасси, а ось вращения узла поворота преобразователя перпендикулярна колесной оси тележки.
Описание фигур чертежей
Сущность изобретения поясняется следующими чертежами. На чертежах в качестве предпочтительного примера выполнения технического решения показана конструкция дефектоскопической установки для УЗК металлопродукции плоской формы, и ряд схем для пояснения ее фунционирования. Фиг. 1: общий вид установки для дефектоскопического сканирования объекта инспекции.
Фиг. 2-4: установка, вид спереди, сбоку и сверху.
Фиг. 5: каретка с парой измерительных модулей, общий вид при снятом кожухе.
Фиг. 6: измерительный модуль с неподвижной искательной головкой, общий вид.
Фиг. 7-10: шасси модуля с неподвижной искательной головкой, вид спереди, в разрезе, сбоку и снизу.
Фиг. 11: измерительный модуль с вращательной искательной головкой, общий вид.
Фиг. 12-15: шасси модуля с вращательной искательной головкой, вид спереди, в разрезе, сбоку и снизу.
Фиг. 16: схема поворота искательной головки относительно шасси, вид со стороны объекта инспекции.
Фиг. 17-18: типовые схемы поворота колес шасси модуля, вид в плайе.
Фиг. 19: схема полного разворота колес шасси на месте, вид в плане.
Фиг. 20: схема челночного хода искательной головки с разворотом шасси на месте, последовательные стадии А-Е, вид в плане.
Фиг. 21: схема предпочтительной траектории движения шасси, вид в плане.
Фиг. 22: схема поворота колес шасси на крае объекта инспекции при траектории сканирования типа «меандр», укрупненная, вид в плане. Фиг. 23: схема передвижения шасси вдоль края объекта инспекции при траектории сканирования типа «спираль», укрупненная, вид в плане.
Лучший вариант осуществления изобретения
Осуществление изобретения показано на примере выполнения установки для дефектоскопического сканирования, обеспечивающей обнаружение нарушений сплошности или однородности макроструктуры объектов инспекции.
Представленная установка содержит ведущее кинематическое исполнительное устройство в виде опорного координатного устройства 1, по меньшей мере один ведомый измерительный модуль 2, а предпочтительно пару таких модулей для поверхностного и внутреннего контроля объекта инспекции соответственно, вычислитель 3, систему определения местоположения модулей 2, выполненную с возможностью определения их пространственных координат, и лазерный дальномер (фиг. 1-4).
Координатное устройство 1 предназначено для перемещения измерительного модулей 2 по поверхности объекта инспекции для сканирования объекта по площади. Устройство 1 состоит из кинематических звеньев, образованных подвижной поперечной портальной балкой 4, продольным рельсовым путем 5 и моторизированной кареткой 6 для трехкоординатного передвижения модулей 2 в пространстве. Балка 4 содержит горизонтальную перекладину и вертикальные колонны. Перекладина балки 4 выполнена с направляющими для каретки 6, длина которых соответствует расстоянию между рельсами пути 5. Каждая колонна балки 4 имеет ходовую часть, снабженную электрическим приводом для передвижения балки 4 по рельсам пути 5.
Каретка 6 (фиг. 5) включает в себя несущий рамный каркас 7, вертикальные направляющие 8, пневмоцилиндры 9, подшипниковые блоки 10 с сервоприводами, шкаф автоматики 11, насосный шкаф оборудования пневматики 12, и кабельные траки 13, представляющие собой гибкие каналы для кабелей. В рабочем состоянии внутреннее оборудование каретки 6 закрыто спереди защитным кожухом.
Измерительный модуль 2 относится к подвижным частям дефектоскопической установки. Модули 2 (фиг. 6-15) состоят из искательной головки 14 с по меньшей мере одним дефектоскопным преобразователем 15 (фиг. 16) типа ЭМ АП для излучения зондирующего акустического сигнала и приема ответного сигнала в виде регистрируемой физической величины, электронного блока 16 с предварительным фильтром, усилителем полезного измерительного сигнала и сигнальным процессором, а также шасси 17 с колесной ходовой частью, и электромеханического узла 18 для поворота шасси 17 вокруг нормали к плоскости объекта инспекции. Для использования настоящего технического решения в дефектоскопических установках, работающих на иных физических принципах, вместо искательной головки 14 с преобразователями 15 к шасси 17 монтируют головку с другими соответствующими преобразователями.
Шасси 17 выполнено в виде одноосной колесной тележки для передвижения искательной головки 14 по поверхности объекта инспекции с осуществлением следящего действия. Посредством шасси 17 установка выдерживает постоянным рабочий зазор между преобразователями 15 и поверхностью объекта инспекции в процессе его сканирования, что положительно влияет на достоверность контроля.
Конструкция шасси 17 модуля 2 с неподвижной искательной головкой 14 включает в себя поворотный держатель 19, соединитель 20 для искательной головки 14 и опорные колеса 21 (фиг. 7-10). Несущее основание шасси 17 образуют полый цилиндр 22 и полуоси 23. Держатель 19 выполнен с хвостовиком 24, под которым понимается верхняя часть держателя 19, используемую для крепления держателя 19 к узлу 18. Колеса 21 выполнены в виде дисков с перфорацией и ободами, которые характеризуются поверхностями катания. Колеса 21 снабжены втулками 25 с подшипниками.
Полуоси 23 жестко соединены с цилиндром 22 своими коренными концами так, что лежат на одной горизонтальной геометрической колесной оси X. Втулки 25 насажены на выступающие из цилиндра 22 свободные концы полуосей 23, таким образом колеса 21 связаны с полуосями 23 через подшипники втулок 25 с возможностью их свободного и независимого вращения относительно основания шасси 17. Соединитель 20 размещен под цилиндром 22 и неподвижно соединен с ним одной своей стороной. На противоположной стороне соединителя 20 выполнено посадочное место 26 для закрепления искательной головки 14. Держатель 19 смонтирован над цилиндром 22 так, что хвостовик 24 расположен напротив посадочного места 26 относительно оси X колес 21. Полуоси 23 и соединитель 20 жестко связаны с хвостовиком 24 через цилиндр 22, нижнюю и центральную части держателя 19.
Электромеханический узел поворота 18 состоит из втулки 27, уголкового кронштейна 28, механизма 29 для поворота и фиксации поворота колес 21. Для поворота и фиксации положения колесной оси X механизм 29 содержит сервопривод 30 с угловым редуктором и подвес 31 для шасси 17.
Втулка 27 жестко связана с кронштейном 28. Подвес 31 вертикально смонтирован во втулке 27 с возможностью осевого вращения и связан с сервоприводом 30 через редуктор механизма 29. Под подвесом 31 хвостовик 24 держателя 19 зафиксирован за счет того, что хвостовик 24 неподвижно соединен с нижней торцевой частью подвеса 31.
Искательная головка 14 зафиксирована на посадочном месте 26 соединителя 20 под цилиндром 22. При этом оси вращения втулки 27 и держателя 19 лежат на одной вертикальной координатной оси У, которая геометрически делит ось X колес 21 пополам и перпендикулярна плоскости сканирования преобразователей 15 головки 14.
В свою очередь конструкция шасси 17 модуля 2 с вращательной искательной головкой 14 (фиг. 12-15) содержит вилку 32, несущую балку 33, полуоси 23, опорные колеса 21, соединитель 20 для крепления искательной головки 14, и электромеханический узел 34 для поворота головки 14. Концевые части вилки 32, балка 33 и полуоси 23 образуют несущее основание шасси 17.
Верхняя и центральная части вилки 32 представляют собой поворотный держатель с хвостовиком, аналогичные держателю 19 и хвостовику 24 модуля 2 с неподвижной искательной головкой 14, однако в данном варианте шасси под хвостовиком 24 понимается основание вилки 32, то есть часть держателя 19, которую используют для его крепления к узлу 18. Колеса 21 содержат диски с перфорацией, ободы с поверхностями катания и втулки 25 с подшипниками. Электромеханический узел 34 поворота головки 14 содержит сервопривод с редуктором, тормозной диск 35, кулачковый фиксатор 36 и управляемый пневмоцилиндр. Балка 33 и фиксатор 36 неподвижно соединены с вилкой 32. Диск 35 смонтирован под балкой 33 с возможностью вращения. Ось вращения диска 35 совпадает с вертикальной координатной осью Y поворота основания шасси 17.
Также как и в модуле 2 с неподвижной искательной головкой 14 узел поворота 18 состоит из втулки 27, уголкового кронштейна 28, механизма 29 для поворота и фиксации поворота колес 21, с сервоприводом 30 и угловым редуктором, а также подвеса 31 для шасси 17. Механизм 29 снабжен устройством для фиксации угла поворота, конструкция которого аналогична конструкции узла 34 поворота головки 14.
Основные рабочие части узлов 18 и 34 взаимно соосны и перпендикулярны горизонтальной координатной оси X вращения колес 21. При этом установка выполнена с возможностью независимого поворота колес 21 и искательной головки 14 параллельно плоскости объекта инспекции.
Вычислитель 3 выполнен на основе компьютерного устройства, содержащего функциональный узел обработки измерительной информации, функциональный узел управления работой установки и командный пульт оператора.
Все перечисленные элементы установки смонтированы между собой сборочными операциями и находятся в функционально-конструктивном единстве. Полуоси 23 жестко соединены с вилкой 32 своими коренными концами так, что лежат на одной горизонтальной геометрической оси (колесной оси X). Втулки 25 насажены на выступающие из вилки 32 свободные концы полуосей 23, таким образом колеса 21 связаны с полуосями 23 через подшипники втулок 25 с возможностью свободного независимого вращения на полуосях 23. Диаметр колес 21 выбран достаточно большим для преодоления возможных неровностей на поверхности объекта инспекции, а межколесное расстояние превышает габаритный размер искательной головки 14. Соединитель 20 размещен под диском 35 и неподвижно соединен с ним одной своей стороной. На противоположной свободной стороне соединителя 20 выполнено посадочное место 26 для закрепления искательной головки 14, представляющее собой монтажную площадку с резьбовыми отверстиями для крепежных винтов. Держатель 19 расположен над основанием шасси 17 так, что его хвостовик 24 расположен напротив посадочного места 26 с головкой 14 относительно оси X колес 21. Полуоси 23 и соединитель 20 неподвижно соединены с хвостовиком 24 через основное тело держателя 19.
Втулка 27 узла поворота 18 жестко связана с кронштейном 28. Внутри втулки 27 смонтирован подвес 31, закрепленный с возможностью осевого вращения. Подвес 31 связан с сервоприводом 30 через редуктор механизма 29. Хвостовик 24 держателя 19 неподвижно соединен с нижней частью подвеса 31. Искательная головка 14 зафиксирована на посадочном месте 26 под диском 35. При этом ось втулки 27, ось держателя 19, ось вращения диска 35 и вертикальная ось поворота основания шасси 17 лежат на вертикальной координатной оси У, которая перпендикулярна плоскости сканирования, то есть плоскости поверхности объекта инспекции, и делит ось X колес 21 на две равные части. Таким образом, головка 14 механически связана с координатным устройством 1 через шасси 17 и узел 18.
Кронштейн 28 измерительного модуля 2 подвижно связан с каркасом 7 каретки 6 через вертикальные направляющие 8 и пневмоцилиндр 9 с возможностью вертикального перемещения, причем конструкция кинематических звеньев устройства обеспечивает неуправляемый пассивный ход модуля 2 по направляющим 8 в ограниченном пределе. Величина хода выбрана из условия превышения им размера максимально возможной неровности поверхности объекта инспекции, которую способно преодолеть шасси 17. Кронштейн 28, каркас 7, направляющие 8 и пневмоцилиндр 9 входят в состав функционального узла ограниченного пассивного перемещения шасси 17 и головки 14 по вертикальной оси координат Y относительно балки 4 по нормали к плоскости сканирования. Подшипниковые блоки 10 каретки 6 установлены на продольных направляющих перекладины балки 4. Портальная балка 4 находится на рельсовом пути 5 и характеризуется высокой устойчивостью, достаточной для надежного удержания каретки 6 с модулями 2 в рабочем положении. Таким образом кинематически конструкция установки представляет собой трехкоординатный манипулятор пространственного перемещения и вращения шасси 17, а также искательной головки 14.
Пневмоцилиндры 9 связаны с насосным оборудованием в шкафу 12 через трубки подачи сжатого воздуха.
Преобразователи 15 искательной головки 14 электрически связаны с функциональным узлом обработки измерительной информации вычислителя 3 через электронный блок 16 и сигнальный кабель в траке 13 соответствующего модуля 2.
Все электрические приводы установки, а также электронное оборудование в насосном шкафу 12, связаны с функциональным узлом управления вычислителя 3 через шкаф автоматики 11 и кабели в траках 13.
Дефектоскопическая установка для УЗК металлопродукции работает следующим образом.
Оператор дефектоскопа заносит в вычислитель 3 программу планарного сканирования, подготовленную с учетом характеристик объекта инспекции, например сляба 37, и вида выявляемых в нем дефектов. Подлежащий инспекции сляб 37 кладут горизонтально между рельсами 5 в рабочей зоне дефектоскопической установки. Лазерный дальномер определяет реперные точки контура сляба 37, и его высоту над нулевым уровнем.
Следуя заложенной программе вычислитель 3 выбирает для работы один из измерительных модулей 2 и формирует команды движения для координатного устройства 1, посредством которого перемещают модуль 2 в точку начала сканирования. При этом вычислитель
3 подает команды движения на приводы ходовой части балки 4 и перекатывает балку 4 по рельсовому пути 5 для перемещения искательной головки 14 по первой горизонтальной координате. При этом вычислитель 3 также подает команды движения на приводы блоков 10 и сдвигает каретку 6 по направляющим перекладины балки
4 для перемещения искательной головки 14 по второй ортогональной горизонтальной координате. С учетом ранее измеренной высоты сляба 37 вычислитель 3 подает команды управления на насосное оборудование в шкафу 12 и приводит в действие пневмоцилиндр 9, который опускает активный измерительный модуль 2 вертикально вниз по направляющим 8 для перемещения искательной головки 14 по третьей ортогональной координате так, чтобы по меньшей мере одно колесо 21 шасси 17 опиралось на поверхность сляба 37, а искательная головка 14 находилась в непосредственной близи от поверхности объекта инспекции на расстоянии, достаточном для установления акустического контакта преобразователей 15 с телом сляба 37, при этом рабочая поверхность преобразователей 15 направлена на плоскость объекта инспекции, а держатель 19 и его хвостовик 24 расположены строго вертикально. Давление внутри пневмоцилиндра 9 регулируют так, чтобы в дальнейшем пневмоцилиндр 9 не препятствовал свободному или упругому ходу модуля 2 вверх-вниз под действием его собственного веса при наезде колес 21 на неровности поверхности сляба 37. Вычислитель 3 корректирует траекторию передвижения модуля 2 по данным пространственных координат, передаваемых системой определения местоположения модуля 2. Затем проверяют ориентацию колесной оси X шасси 17 в пространстве. Если колеса 21 не выставлены согласно траектории сканирования, то вычислитель 3 подает управляющий сигнал на сервопривод 30, который приводит в движение механизм 29 для вращения подвеса 31 и связанного с ним хвостовика 24. Через держатель 19 вращение передают на цилиндр 22 шасси 17 модуля 2 с неподвижной искательной головкой 14 или на вилку 32 шасси 17 модуля 2 с вращательной искательной головкой 14, полуоси 23 и колеса 21, которые при этом вращаются вокруг оси X в противоположные стороны благодаря независимости своего вращения.
Если модуль 2 выполнен с вращательной искательной головкой 14, то развернув и зафиксировав шасси 17 по траектории сканирования вычислитель 3 выставляет угол поворота искательной головки 14 относительно оси колес 21 путем подачи управляющих команд на сервопривод для вращения диска 35. После чего вычислитель 3 подает команды управления на насосное оборудование в шкафу 12 и для перемещения плунжера пиевмоцилиндра, посредством которого прижимает кулачок фиксатора 36 к диску 35. Далее вычислитель 3 задействует преобразователь 15 искательной головки 14 для излучения акустического зондирующего сигнала. С датчика снимают полезный сигнал и передают его в электронный блок 16 для первичной обработки, после чего пересылают данные измерительной информации в вычислитель 3 для дальнейшего анализа с целью калибровки установки. Проведя калибровку вычислитель 3 переводит автоматику установки в режим выявления дефектов в слябе 37. Для начала сканирования вычислитель 3 приводит в движение координатное устройство 1, посредством которого к модулю 2 прилагает толкающее или тянущее усилие, ведущее модуль 2 в горизонтальной плоскости в пределах контура сляба 37 в плане. При этом воздействие передается через узел 18 на держатель 19 и основание шасси 17. Под действием приложенной к шасси 17 силы приводят в движение колеса 21, в результате чего измерительный модуль 2 перекатывают по поверхности сляба 37 в выбранном направлении, удерживая держатель 19 строго вертикально при помощи узла 18, причем координатное устройство 1 выступает в качестве опоры для измерительного модуля 2 и ограничивает его свободное перемещение только возможностью движения данной части установки по нормали к плоскости сканирования в заданном пределе.
В процессе работы вычислитель 3 синхронизирует передвижение балки 4, каретки 6 и вращение держателя 19 из условия, чтобы колеса 21 всегда были ориентированы по ходу кронштейна 28, направление которого предпочтительно задают вдоль или поперек сляба 37, даже в случае, если сляб 37 положен в рабочей зоне неровно, и угол скрещивания в плане продольных осей сляба 37 и балки 4 отличен от 0° или 90°.
При наезде колеса 21 на препятствие в виде неровности поверхности сляба 37, в частности на крупную частицу окалины, под действием силы трения колесо 21, а вместе с ним шасси 17 и весь модуль 2 подается вверх, выбирая свободный ход координатного устройства 1 по вертикальной координатной оси Y на величину толщины выступающей неровности. Благодаря своему расположению под единственной осью колес 21 искательная головка 14 при этом поднимается, а после прохождения выступающей неровности опускается вниз под действием гравитации точно на ту же величину, что и колесо 21. Таким образом шасси 17 осуществляет следящее действие, посредством которого установка выдерживает постоянным воздушный рабочий зазор между преобразователями 15 и поверхностью объекта инспекции в процессе его сканирования. За счет указанного искательная головка 14 точно и стабильно следует рельефу поверхности сляба 37 в рабочей зоне преобразователей 15 вне зависимости от высоты проходимой колесами 21 неровности, что повышает эффективность работы шасси 17 в качестве следящего устройства при передвижении шасси 17 по поверхности объекта инспекции в процессе сканирования. Дополнительно эффективность работы следящего устройства повышена за счет того, что вертикальный ход колес 21 при пересечении неровности поверхности приводит также и к строго вертикальному перемещению хвостовика 24 по координатной оси У, благодаря оппозитному расположению держателя 19 к посадочному месту 26 с головкой 14 относительно колесной оси X, что исключает приложение к шасси 17 сил, направленных по касательной к плоскости объекта инспекции, способных наклонить искательную головку 14 и вызвать клиновидный паразитный зазор между преобразователями 15 головки 14 и объектом инспекции.
Благодаря выполнению следящего шасси дефектоскопного преобразователя на базе одноосной колесной тележки с расположением поворотного держателя оппозитно посадочному месту для закрепления дефектоскошюго преобразователя относительно колесной оси результат работы колесного шасси в качестве следящего устройства в меньшей мере зависит от размера неровностей на поверхности объекта инспекции по сравнению с двухосным шасси, на котором преобразователь всегда оказывается закрепленным с выносом относительно по меньшей мере одной колесной оси, или по сравнению с шасси, хвостовик держателя которого при наезде на неровность поверхности совершает не только вертикальное движение, так как в случае настоящего технического решения снижен риск добавления паразитной составляющей к величине рабочего зазора дефектоскопного преобразователя, как благодаря близости преобразователя к вертикальной плоскости, в которой лежит колесная ось шасси, так и в силу предотвращения возникновения нежелательного наклона или отрыва одноосной тележки относительно контролируемого объекта, что повышает эффективность работы колесного шасси в качестве следящего устройства и, как следствие, увеличивает надежность контроля, а также ведет к повышению быстродействия сканирования и повышению производительности контроля за счет того, что отпадает надобность в лишних командах движения шасси для повторной проверки сильнозагрезненных участков.
В точках изменения направления сканирования колеса 21 поворачивают в горизонтальной плоскости по заданной программе (примеры схем поворота колес показаны на фиг. 17 и 18) аналогично тому, как это происходит при начальном выставлении колес 21 на траектории. В непосредственной близи или на самом краю сляба 37 шасси 17 останавливают так, чтобы преобразователи 15 находились в состоянии рабочего акустического контакта с телом сляба 37 и охватывал зоной контроля кромку сляба 37. Затем поворачивают шасси 17 на месте с вывешиванием одного из колес 21 за край сляба 37. Потом перемещают шасси 17 и головку 14 с опорой на одно колесо 21 и устойчивое координатное устройство 1 через подвес 31, посредством которого установка удерживает держатель 19 строго вертикально. Подвес 31 сохраняет устойчивость благодаря связи с рельсовым путем 5 через втулку 27, кронштейн 28, элементы каретки 6 и портальную балку 4, соединения которых не допускают отклонения подвеса 31 от нормали к плоскости объекта инспекции. После этого осуществляют возврат вывешенного колеса 21 на поверхность объекта инспекции и продолжают движение по траектории сканирования. Подобным образом возможен поворот шасси 17 на 90°, 180° или иной выбранный оператором угол, включая разворот шасси 17 на 360° месте, в том числе на краю объекта инспекции (фиг. 19), для челночного перемещения искательной головки 14 (фиг. 20). Если кривая траектории сканирования имеет участки плавной формы, то допустимо изменение вектора движения шасси 17 без остановки измерительного модуля для повышения производительности контроля (фиг. 21).
В результате передвижения измерительного модуля 2 покрывают всю площадь сляба 37 контролем с траекторией сканирования, например типа «меандр» (фиг. 22) или «спираль» (фиг. 23), которую проходит искательная головка 14 за рабочий цикл установки в отношении каждого сляба 37 при потоковом дефектоскопическом контроле в промышленных условиях.
Благодаря расположению держателя 19 оппозитно посадочному месту 26 относительно колесной оси X в конструкции следящего шасси 17 обеспечена, во-первых, возможность ориентации держателя 19 вдоль вертикальной координатной оси У, так как для работы дефектоскопа искательная головка 14 должна быть приближена к горизонтальной верхней поверхности объекта инспекции, а во-вторых, возможность для поворота шасси 17 вокруг посадочного места 26, что позволяет всегда гарантировать расположение рабочей зоны дефектоскопного преобразователя на траектории сканирования. С той же целью, для обеспечения возможности поворота шасси 17 вокруг искательной головки 14, в измерительном модуле ось вращения узла поворота шасси 17 перпендикулярна колесной оси тележки шасси 17.
Способность одноосной тележки следящего шасси с независимыми колесами мгновенно изменять направление движения на ходу или на месте в ответ на приложенное к вертикальному держателю управляющее воздействие, причем без схода дефектоскопного преобразователя с траектории сканирования, придает как шасси, так и дефектоскопному преобразователю, а также всему измерительному модулю в целом, высокую поворотливость и маневренность, что позволяет избежать лишних команд движения, особенно при контроле объектов инспекции со сложной поверхностью. В результате производительность контроля увеличена в еще большей степени, так как возможность поворота колес шасси и закрепленного на нем преобразователя позволяет оптимизировать перемещение подвижных частей координатного устройства установки. При этом эффективность прилагаемого к держателю управляющего воздействия и эффективность держателя как органа управления шасси очень высоки, так как в процессе работы устройства узел поворота шасси, хвостовик держателя и искательная головка дефектоскопа лежат на одной геометрической оси, перпендикулярной колесной оси, что обеспечивает возможность для поворота шасси вместе с преобразователем вокруг нормали к плоскости объекта инспекции одним вращательным движением держателя вокруг его продольной оси.
При необходимости вычислитель 3 изменяет режим работы преобразователей 15 головки 14 и выставляет соответствующий выбранному режиму угол поворота оси , на которой лежат преобразователи 15, относительно оси X колес 21 (фиг. 16). Узел
34 обеспечивает возможность оперативного изменения режима функционирования искательной головки 14, в том числе и в движении измерительного модуля установки. Для переключения между поиском продольных дефектов в теле объекта инспекции, поиском поперечных дефектов, или совместным поиском как продольных, так и поперечных дефектов, вычислитель подает отдельный управляющий сигнал на сервопривод узла 34, который через редуктор поворачивает диск
35 с искательной головкой 14 и дефектоскопиым преобразователем относительно основания шасси 17 в плоскости, параллельной колесной оси X. Для закрепления преобразователей 15 в типовом рабочем положении Л, В или С вычислитель подает соответствующий сигнал на привод пневмоцилиндра, который прижимает кулачок фиксатора 36 к диску 35, в результате чего фиксирует угол скрещивания оси Z, на которой лежат преобразователи 15, и колесной оси X в плане.
Таким образом, поворот искательной головки 14 с преобразователями 15 относительно объекта инспекции возможен как посредством поворота всего шасси 17, так и при помощи отдельного поворота диска 35 с соединителем 20.
Независимость работы узла поворота дефектоскопного преобразователя относительно держателя шасси, а следовательно узла поворота шасси в измерительном модуле, еще больше расширяет функциональные возможности измерительного модуля и его следящего шасси по вращательной ориентации дефектоскопного преобразователя, повышает поворотливость, мобильность и общую маневренность следящего шасси и дефектоскопного преобразователя, а также измерительного модуля в целом, что проявляется в максимальной степени при обеспечении вращения дефектоскопного преобразователя вокруг одной и той же вертикальной оси как посредством ходовой части, так и при помощи узла поворота.
Благодаря представленному конструктивному выполнению измерительного модуля и его шасси поворот дефектоскопного преобразователя возможен даже в труднодоступных местах, где нельзя провести поворот основания шасси. Кроме того, независимость вращения узла поворота дефектоскопного преобразователя от узла поворота шасси позволяет выдерживать постоянной заданную режимом работы дефектоскопа ориентацию оси Z преобразователей при поворотах основания шасси на траектории сканирования. Минимизация количества команд движения, необходимых для следования за заданной траекторией сканирования, достигается за счет покрытия единой процедурой сканирования всей площади объекта инспекции, включая краевые зоны, а также благодаря высокой маневренности шасси, создающей возможности для оперативного изменения режима работы дефектоскопного преобразователя, что достигнуто путем увеличения числа независимых соосных вращательных степеней свободы искательной головки дефектоскопа.
Благодаря связи искательной головки с исполнительным устройством, которая ограничена их вертикальным относительным перемещением и осуществляется через механизм слежения в виде одноосного поворотного шасси с опорными колесами, с закреплением головки между колесами на вертикальной оси кинематической связи шасси и исполнительного устройства, обеспечена возможность опоры шасси на одно колесо и исполнительное устройство при повороте шасси с вывешиванием одного из колес за край объекта инспекции с сохранением при этом устойчивости шасси и постоянства зазора между дефектоскопным преобразователем и поверхностью контроля, что позволяет исключить приложение к искательной головке ударных нагрузок на всей площади объекта инспекции и расширить контролируемую следящим устройством рабочую зону дефектоскопической установки до габаритных размеров объекта инспекции в плане. Снабжение установки узлом поворота искательной головки относительно шасси позволяет более точно позиционировать дефектоскопный преобразователь над краем объекта инспекции и обеспечить максимально возможное покрытие контролем его поверхности при разных режимах работы дефектоскопа за счет сохранения рабочего контакта головки с объектом инспекции.
Благодаря тому, что искательная головка дефектоскопа закреплена посередине одноосного шасси с опорными колесами, возможность хода измерительного модуля по вертикали обеспечивает эффективную работу шасси как следящего устройства данного модуля даже при контакте всего одного колеса шасси с поверхностью прикраевой зоны объекта контроля.
Большое увеличение эффективности следящего устройства обеспечивает выполнение ходовой части модуля с поворотным держателем, который характеризуется вертикальным расположением своего хвостовика оппозитно искательной головке относительно колесной оси, так как обеспечиваемый такой конструкцией вертикальный ход модуля способен отрабатывать неровности поверхности объекта инспекции без возникновения значительных тангенциальных сил, которые были бы способны отклонить головку от нормального рабочего положения и вызвать этим появление паразитного клиновидного зазора с поверхностью объекта.
Включение в состав конструкции установки узла поворота одноосного колесного шасси, посередине ходовой части которого закреплена искательная головка дефектоскопа, на месте, позволяет обеспечить опору измерительному модулю даже на самой кромке объекта инспекции, в том числе и при развороте шасси с вывешиванием одного из двух опорных колес, так как если искательная головка находится над объектом инспекции, то всегда по меньшей мере одно колесо шасси сохраняет свою опорную способность, что предотвращает сход модуля с края объекта инспекции.
В еще большей степени повышение опорной способности шасси модуля при повороте на кромке объекта инспекции достигается благодаря выполнению колес с профилем, который характеризуется цилиндрической поверхностью катания и сопряженной с ней конусной боковой частью обода с наружной стороны колес. За счет скошенных к наружным сторонам ободам колес, даже при выходе искательной головки за край объекта инспекции при развороте колес, верхняя кромка края объекта инспекции не является непреодолимым препятствием для ходовой части шасси измерительного модуля, так как энергия вращения ходовой части шасси модуля вокруг вертикальной оси координат будет преобразована в подъем шасси модуля вверх за счет скольжения конусной боковой части обода колеса по кромке края объекта инспекции, что позволит вернуть шасси модуля на верхнюю поверхность объекта инспекции. В результате ходовая часть шасси модуля сохраняет свою опорную способность даже при таком неблагоприятном случае.
Перечень ссылочных обозначений и признаков - координатное устройство; - измерительный модуль; - вычислитель; - портальная балка; - рельсовый путь; - каретка; - каркас; - направляющая; - пневмоцилиндр; - подшипниковый блок; - шкаф автоматики; - насосный шкаф; - кабельный трак; - искательная головка; - дефектоскопный преобразователь; - электронный блок; - шасси; - узел для поворота шасси; - поворотный держатель; соединитель для крепления искательной головки; - опорное колесо; - полый цилиндр; - полуось; - хвостовик; - втулка опорного колеса; - посадочное место для закрепления искательной головки;
- втулка узла для поворота шасси;
- уголковый кронштейн;
- механизм для поворота и фиксации поворота опорных колес;
- сервопривод;
- подвес;
- вилка;
- балка;
- узел для поворота искательной головки;
- тормозной диск;
- кулачковый фиксатор;
- сляб.

Claims

33
Формула изобретения
1. Способ сканирования объекта инспекции по площади при дефектоскопии, характеризующийся тем, что размещают искательную головку (14) дефектоскопа между колесами (21) следящего шасси (17) на вертикальной оси кинематической связи шасси (17) с координатным устройством (1), задают траекторию сканирования, обеспечивают рабочий контакт искательной головки (14) дефектоскопа с телом объекта инспекции, при помощи координатного устройства (1) катят опорные колеса (21) шасси (17) по поверхности объекта инспекции, следуя траектории сканирования и проводя неразрушающий контроль данного объекта, при этом посредством указанных колес (21) выдерживают постоянным зазор между головкой (14) и объектом инспекции на траектории сканирования, в точках изменения направления сканирования поворачивают колеса (21) шасси (17) вращением его поворотного держателя (19), а при нахождении головки (14) в непосредственной близи от края объекта инспекции или непосредственно на его краю поворачивают шасси (17) с вывешиванием одного из колес (21) шасси (17) за край объекта инспекции с опорой на одно колесо (21) и координатное устройство (!)•
2. Способ сканирования по п. 1, отличающийся тем, что искательную головку (14) поворачивают относительно шасси (17) из условия сохранения рабочего контакта головки (14) с объектом инспекции. 34
3. Установка для дефектоскопического сканирования, содержащая ведущее координатное устройство (1), ведомую искательную головку (14) дефектоскопа и механизм слежения за профилем поверхности в рабочей зоне головки (14), характеризующаяся тем, что головка (14) связана с координатным устройством (1) через механизм слежения, включающий в себя одноосное поворотное шасси (17) с опорными колесами (21) для передвижения головки (14) по поверхности объекта инспекции и поворотным держателем (19), а также узел гравитационного перемещения шасси (17) по вертикали относительно координатного устройства (1), причем головка (14) закреплена между колесами (21) шасси (17) и лежит на вертикальной оси кинематической связи шасси (17) с координатным устройством (1).
4. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что содержит узел (34) поворота головки (14) относительно шасси (17).
5. Установка для дефектоскопического сканирования, содержащая ведущее координатное устройство (1) и ведомый измерительный модуль (2) с ходовой частью, посередине которой закреплена искательная головка (14) дефектоскопа, характеризующаяся тем, что выполнена с возможностью хода модуля (2) по вертикали, содержит узел поворота (18) ходовой части модуля (2) на месте, при этом ходовая часть выполнена в виде одноосного следящего шасси (17) с опорными колесами (21) и содержит поворотный держатель (19) шасси (17).
6. Установка по п. 5, отличающаяся тем, что поворотный держатель (19) выполнен с вертикальным хвостовиком (24), через который ходовая часть связана с координатным устройством (1), причем указанный хвостовик (24) расположен оппозитно искательной головке (14) дефектоскопа относительно колесной оси.
7. Установка по п. 5, отличающаяся тем, что профиль колес (21) ходовой части характеризуется цилиндрической поверхностью катания и сопряженной с ней конусной боковой частью обода с наружной стороны колеса (21).
8. Измерительный модуль дефектоскопа, содержащий искательную головку (14) с дефектоскопным преобразователем (15) и следящее колесное шасси (17), характеризующийся тем, что снабжен узлом
(18) поворота шасси (17) и включает в себя поворотный держатель
(19) шасси (17), причем ось вращения узла поворота (18) шасси (17) перпендикулярна колесной оси шасси (17).
9. Модуль по п. 8, отличающийся тем, что шасси (17) содержит узел (34) поворота дефектоскопного преобразователя (15), причем указанный узел соосен узлу (18) поворота шасси (17).
10. Следящее шасси для дефектоскопного преобразователя, выполненное с посадочным местом (26) для закрепления дефектоскопного преобразователя (15), и содержащее ходовую часть, характеризующееся тем, что ходовая часть представляет собой одноосную тележку с независимыми колесами (21), при этом шасси (17) включает в себя поворотный держатель (19) шасси (17), который жестко связан с указанной тележкой и расположен оппозитно посадочному месту (26) относительно колесной оси тележки.
11. Шасси по п. 10, отличающееся тем, что содержит узел (34) поворота дефектоскопного преобразователя (15) относительно ходовой части, при этом узел (34) поворота преобразователя (15) выполнен с возможностью независимого вращения относительно держателя (19) шасси (17), а ось вращения узла (34) поворота преобразователя (15) перпендикулярна колесной оси тележки.
PCT/RU2023/000012 2022-02-01 2023-01-19 Способ и устройство для дефектоскопического сканирования WO2023149820A1 (ru)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2022102341 2022-02-01
RU2022102339 2022-02-01
RU2022102340 2022-02-01
RU2022102341A RU2778492C1 (ru) 2022-02-01 Измерительный модуль дефектоскопа и его следящее шасси
RU2022102339A RU2782309C1 (ru) 2022-02-01 Установка для дефектоскопического сканирования
RU2022102340A RU2782504C1 (ru) 2022-02-01 Способ сканирования объекта инспекции по площади и установка для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023149820A1 true WO2023149820A1 (ru) 2023-08-10

Family

ID=87552700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2023/000012 WO2023149820A1 (ru) 2022-02-01 2023-01-19 Способ и устройство для дефектоскопического сканирования

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023149820A1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3049065A1 (de) * 1980-12-24 1982-07-01 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg Manipulator fuer stutzeneinschweissnaehtepruefung
SU1663536A1 (ru) * 1989-04-11 1991-07-15 Научно-производственное объединение "Атомкотломаш" Устройство дл автоматизированного ультразвукового контрол сварного шва
CN102809608A (zh) * 2012-07-30 2012-12-05 燕山大学 内置机器人小车式大型筒节类件超声波自动探伤机
CN103063743A (zh) * 2013-01-11 2013-04-24 浙江大学 一种基于移动式进给机构的弯曲钢管超声波探伤***
WO2017123112A1 (ru) * 2016-01-15 2017-07-20 Алексей Михайлович КАШИН Ультразвуковая инспекция непрерывнолитой заготовки
CN207263699U (zh) * 2017-10-26 2018-04-20 南京驰新科技有限责任公司 超声波钢管无损探伤设备

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3049065A1 (de) * 1980-12-24 1982-07-01 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg Manipulator fuer stutzeneinschweissnaehtepruefung
SU1663536A1 (ru) * 1989-04-11 1991-07-15 Научно-производственное объединение "Атомкотломаш" Устройство дл автоматизированного ультразвукового контрол сварного шва
CN102809608A (zh) * 2012-07-30 2012-12-05 燕山大学 内置机器人小车式大型筒节类件超声波自动探伤机
CN103063743A (zh) * 2013-01-11 2013-04-24 浙江大学 一种基于移动式进给机构的弯曲钢管超声波探伤***
WO2017123112A1 (ru) * 2016-01-15 2017-07-20 Алексей Михайлович КАШИН Ультразвуковая инспекция непрерывнолитой заготовки
CN207263699U (zh) * 2017-10-26 2018-04-20 南京驰新科技有限责任公司 超声波钢管无损探伤设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106950286B (zh) 钢桥面板顶板焊缝超声检测自走小车
CN202649174U (zh) 一种龙门结构u型肋板专用扫查装置
US7267020B2 (en) Apparatus for structural testing
US20110209549A1 (en) Apparatus for and method of detecting defects in a rail joint bar
JP5999214B2 (ja) 金属板用自走式検査装置および金属板用自走式検査方法、ならびに検査システム
JP6538326B2 (ja) レール検査装置およびレール検査方法
CN110793477B (zh) 一种车厢底架三维检测***、在线调矫***及方法
KR910000586B1 (ko) 철로 차륜의 위치조정 및 시험방법과 그 장치
CN112278011A (zh) 用于起重机轨道综合检测的机器人装置及综合检测方法
WO2023149820A1 (ru) Способ и устройство для дефектоскопического сканирования
CN215833330U (zh) 一种超声波探测组件及具有该组件的钢轨探伤仪检测框体
RU2289811C2 (ru) Способ и устройство для неразрушающего тестирования или регистрации результатов измерений дискообразных или кольцеобразных объектов
CN105291745A (zh) 永磁吸附式Mecanum轮车辆的悬架隔振装置
RU2782504C1 (ru) Способ сканирования объекта инспекции по площади и установка для его осуществления
US5349861A (en) Device for automatically measuring the residual stresses in the rim of one wheel of a railway wheelset
CN108296613B (zh) 一种用于薄板拼接埋弧焊机的工件定位辅助装置
CN210803367U (zh) 一种用于地铁铁轨的探伤装置
JP2016080414A (ja) タイヤ路上試験装置
RU2782309C1 (ru) Установка для дефектоскопического сканирования
US3504534A (en) Tracking assembly for ultrasonic transducers
RU2778492C1 (ru) Измерительный модуль дефектоскопа и его следящее шасси
CN113071532B (zh) 滑靴横向调节机构、钢轨探伤装置、钢轨探伤***及钢轨探伤车
CN114839271A (zh) 一种用于轨道钢轨焊缝探伤的探架对中装置
RU2731165C1 (ru) Устройство автоматизированного ультразвукового контроля сварных соединений стенки резервуаров
RU141666U1 (ru) Следяще-стабилизирующее устройство скоростного вагона-дефектоскопа

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23750032

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1