【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高空钢构件焊接接头超声检测机器人及其检测方法，属于工业检测设备制造领域。
技术介绍
1、进入21世纪，我国工业和建筑业飞速发展、规模不断扩大，电站锅炉、压力容器、压力管道、球罐、储罐，大型钢结构等钢构件产量、安装量巨大，而焊接是钢构件生产和安装过程中最常用的制造工艺，焊接接头质量好坏直接影响钢构件安全使用和寿命，因此标准规范和设计文件对焊接接头质量检测均有详细规定，超声波检测技术就是焊接接头内部质量检测的重要方法之一，检测需求量巨大。对于地面组装焊接接头，常规超声波检测工艺即可满足要求。但对于大型钢构件，会存在大量的高空安装焊接接头，检测人员通常要借助脚手架或者吊车、吊笼等特殊装置实施高空手工检测，该方法安全风险高、检测效率低；手持探头不能保证探头压力均匀，造成扫查过程中的检测灵敏度变化幅度较大，检测精度低；检测结果受人为操作方式影响大，且检测结果重复性不好。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种用于高空钢构件焊接接头的超声波检测机器人及其检测方法，实现高空焊接接头的超声波自动检测，解决检测人员不可达、安全风险高，以及手动超声波检测时存在的共性问题，提高检测质量和效率。
2、为解决这一技术问题，本专利技术提供了一种高空钢构件焊接接头超声检测机器人，包括检测机器人主机、传感器模块、扫查架模块、控制器模块和移动终端设备，所述检测机器人主机两侧设有液压升降器；所述传感器模块位于检测机器人主机前部，包括摄像头、距离传
3、所述检测机器人主机整体为长方体四轮小车，包括左侧行走机构、右侧行走机构、挂载横梁、液压升降器、电量显示屏一、开关按钮一、充电器接口、驱动轮和编码器轮盘，所述左侧行走机构和右侧行走机构分设在检测机器人主机的两侧，两侧行走机构之间设有两根长条状挂载横梁，所述挂载横梁内部布置线缆，外部通过卡扣或螺丝连接方式固定相关模块；所述检测机器人主机两侧行走机构中部设置液压升降器，液压升降器接口外露，扫查架模块的道轨横梁两端分别设有与其垂直的圆柱体，所述圆柱体插入液压升降器的接口中，液压升降器上下移动可带动扫查架模块上下移动，从而实现检测探头的下压和上提；检测机器人主机内置充电式锂电池，锂电池分别位于两侧的长方体行走机构中，左侧行走机构上表面设置充电器接口和电量显示屏一，充电器接口与外接电源接通为检测机器人充电，电量显示屏一实时显示电池电量；电量显示屏一和充电器接口中间设置圆形按压式开关按钮一，用于控制检测机器人的开关机；左侧行走机构和右侧行走机构侧面均设置两个滚轮，其中两个滚轮内部设置驱动电机，驱动电机端部安装磁力驱动轮，磁力驱动轮产生强磁使检测机器人牢固地吸附在铁磁性待检工件表面，并在驱动电机的作用下转动，实现检测机器人的移动，另外两个滚轮为编码器轮盘，编码器轮盘与行走机构内部的编码器连接，用于记录检测机器人的位置和移动距离。
4、所述传感器模块位于检测机器人主机前端，包括前探照灯、下探照灯、摄像头和鱼眼摄像头，上述部件安装固定在挂载横梁上，其中间位置设置半球型鱼眼摄像头，可360°无死角探测检测机器人周围环境，并具有障碍物距离测量功能，记录检测环境并能实现自动避障；传感器模块前端设置两部探照灯，其中一部为前探照灯，照亮检测机器人前部区域，另一部为下探照灯，灯头灯管指向待检焊缝区域，为超声波检测的焊接接头区域提供照明；传感器模块另一侧设有圆柱形高清摄像头，用于记录超声波探头检测状态和被检焊接接头表面状况。
5、所述扫查架模块包括道轨横梁、滑轨和探头支架模块，所述道轨横梁中部沿横梁长度方向设有机加工矩形截面的凹槽滑轨，凹槽滑轨尺寸与蝶形螺栓尺寸相匹配，蝶形螺栓伸入凹槽滑轨中旋紧，可固定探头支架模块，使探头支架模块固定在道轨横梁上，实现超声波探头的固定；所述道轨横梁两端的圆柱体尺寸与液压升降器接口尺寸相匹配，道轨横梁两端的圆柱体插入液压升降器接口中，液压升降器上下移动可带动道轨横梁、进而带动超声波探头上下移动，超声波检测时超声波探头下压，检测结束后超声波探头上提；所述探头支架模块共两个，焊接接头检测时，探头支架模块位于焊接接头两侧镜像布置。
6、所述探头支架模块包括蝶形螺栓、u型支座、连接支杆、探头架、滚花平头螺钉、耦合剂输送管、超声波探头和探头数据线，u型支座中部凹槽尺寸与道轨横梁截面尺寸相匹配，道轨横梁可嵌入到u型支座中部凹槽中，所述u型支座上部设置蝶形螺栓，用于将u型支座固定在道轨横梁上，其下部设置圆柱体连接支杆，用于连接探头架和u型支座；所述探头架为叉型，其前端设置滚花平头螺钉，通过旋转两侧的滚花平头螺钉来固定超声波探头，将超声波探头固定在探头架上；探头架上部设置橡胶材质耦合剂输送管，耦合剂泵送模块泵出的耦合剂通过耦合剂输送管导流到超声波探头处，用于排除探头与被检工件表面间的空气，实现超声波入射被检工件内部，进而实现焊接接头内部质量检测；超声波探头上部连接探头数据线，探头数据线将超声波探头和超声波检测仪连接，用于探头控制和数据采集、传输。
7、所述控制器模块位于检测机器人主机后部，包括耦合剂泵送模块、超声波检测仪和无线传输模块三个子模块，三个子模块均为长方体结构，通过螺栓依次固定在挂载横梁侧面；所述耦合剂泵送模块靠近左侧行走机构安装、为超声波探头提供检测用耦合剂；无线传输模块靠近右侧行走机构安装，超声波检测仪位于耦合剂泵送模块和无线传输模块之间。
8、所述耦合剂泵送模块上部设有开关按钮二、耦合剂加注口和耦合剂输送管插口，耦合剂加注口为圆形加注口，其上设有圆形旋转封盖，加注完成后将封盖旋紧，防止耦合剂外漏；两个耦合剂输送管插口的尺寸与耦合剂输送管相匹配，耦合剂输送管一端插入耦合剂输送管插口、与耦合剂泵送模块连接，另一端固定在探头架上，为超声波探头定向供给耦合剂；圆形按压式开关按钮二用于控制水泵开关。
9、所述超声波检测仪为超声波检测主控设备，用于控制超声波探头激发、接收，采集并处理超声波探头的数据和编码器轮盘19的数据，输出检测结果；超声波检测仪内部加装电池，独立供电，其上部设置有开关按钮三、电量显示屏二和探头线插口，圆形按压式开关按钮三用于控制超声波检测仪的启停，电量显示屏二可显示超声波检测仪的实时电量；两个圆形探头线插口的尺寸与探头数据线相匹配，用于连接超声波探头和超声波检测仪。
10、所述无线传输模块实现检测机器人远程操控、数据传输和分析，检测机器人通过无线传输模块与移动终端设备连接，其上部设置圆形按压式开关按钮四和天线，开关按本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高空钢构件焊接接头超声检测机器人，其特征在于：包括检测机器人主机(1)、传感器模块(2)、扫查架模块(3)、控制器模块(4)和移动终端设备(5)，所述检测机器人主机(1)两侧设有液压升降器(14)；所述传感器模块(2)位于检测机器人主机(1)前部，包括摄像头、距离传感器和探照灯，用于机器人导航和视频采集；所述扫查架模块(3)用于安装超声波检测探头，位于检测机器人主机(1)中部、并由液压升降器(14)控制检测探头的升降，确保检测时探头与被检工件表面贴合；所述控制器模块(4)由耦合剂泵送模块(41)、超声波检测仪(42)和无线传输模块(43)三个子模块构成，三个子模块依次排列安装在检测机器人主机(1)后部挂载横梁(13)上，为检测探头提供耦合剂、控制检测探头、处理检测数据并将检测数据无线传输给移动终端设备(5)，实现对检测机器人远程操控和数据传输、分析和评判。
2.根据权利要求1所述的高空钢构件焊接接头超声检测机器人，其特征在于：所述检测机器人主机(1)整体为长方体四轮小车，包括左侧行走机构(11)、右侧行走机构(12)、挂载横梁(13)、液压升降器(14)、电量
3.根据权利要求1所述的高空钢构件焊接接头超声检测机器人，其特征在于：所述传感器模块(2)位于检测机器人主机(1)前端，包括前探照灯(21)、下探照灯(22)、摄像头(23)和鱼眼摄像头(24)，上述部件安装固定在挂载横梁(13)上，其中间位置设置半球型鱼眼摄像头(24)，可360°无死角探测检测机器人周围环境，并具有障碍物距离测量功能，记录检测环境并能实现自动避障；传感器模块(2)前端设置两部探照灯，其中一部为前探照灯(21)，照亮检测机器人前部区域，另一部为下探照灯(22)，灯头灯管指向待检焊缝区域，为超声波检测的焊接接头区域提供照明；传感器模块(2)另一侧设有圆柱形高清摄像头(23)，用于记录超声波探头检测状态和被检焊接接头表面状况。
4.根据权利要求1所述的高空钢构件焊接接头超声检测机器人，其特征在于：所述扫查架模块(3)包括道轨横梁(31)、滑轨(32)和探头支架模块(33)，所述道轨横梁(31)中部沿横梁长度方向设有机加工矩形截面的凹槽滑轨(32)，凹槽滑轨(32)尺寸与蝶形螺栓(331)尺寸相匹配，蝶形螺栓(331)伸入凹槽滑轨(32)中旋紧，可固定探头支架模块(33)，使探头支架模块(33)固定在道轨横梁(31)上，实现超声波探头(337)的固定；所述道轨横梁(31)两端的圆柱体尺寸与液压升降器(14)接口尺寸相匹配，道轨横梁(31)两端的圆柱体插入液压升降器(14)接口中，液压升降器(14)上下移动可带动道轨横梁(31)、进而带动超声波探头(337)上下移动，超声波检测时超声波探头(337)下压，检测结束后超声波探头(337)上提；所述探头支架模块(33)共两个，焊接接头检测时，探头支架模块(33)位于焊接接头两侧镜像布置。
5.根据权利要求4所述的高空钢构件焊接接头超声检测机器人，其特征在于：所述探头支架模块(33)包括蝶形螺栓(331)、U型支座(332)、连接支杆(333)、探头架(334)、滚花平头螺钉(335)、耦合剂输...
【技术特征摘要】
1.一种高空钢构件焊接接头超声检测机器人，其特征在于：包括检测机器人主机(1)、传感器模块(2)、扫查架模块(3)、控制器模块(4)和移动终端设备(5)，所述检测机器人主机(1)两侧设有液压升降器(14)；所述传感器模块(2)位于检测机器人主机(1)前部，包括摄像头、距离传感器和探照灯，用于机器人导航和视频采集；所述扫查架模块(3)用于安装超声波检测探头，位于检测机器人主机(1)中部、并由液压升降器(14)控制检测探头的升降，确保检测时探头与被检工件表面贴合；所述控制器模块(4)由耦合剂泵送模块(41)、超声波检测仪(42)和无线传输模块(43)三个子模块构成，三个子模块依次排列安装在检测机器人主机(1)后部挂载横梁(13)上，为检测探头提供耦合剂、控制检测探头、处理检测数据并将检测数据无线传输给移动终端设备(5)，实现对检测机器人远程操控和数据传输、分析和评判。
2.根据权利要求1所述的高空钢构件焊接接头超声检测机器人，其特征在于：所述检测机器人主机(1)整体为长方体四轮小车，包括左侧行走机构(11)、右侧行走机构(12)、挂载横梁(13)、液压升降器(14)、电量显示屏一(15)、开关按钮一(16)、充电器接口(17)、驱动轮(18)和编码器轮盘(19)，所述左侧行走机构(11)和右侧行走机构(12)分设在检测机器人主机(1)的两侧，两侧行走机构之间设有两根长条状挂载横梁(13)，所述挂载横梁(13)内部布置线缆，外部通过卡扣或螺丝连接方式固定相关模块；所述检测机器人主机(1)两侧行走机构中部设置液压升降器(14)，液压升降器(14)接口外露，扫查架模块(3)的道轨横梁(31)两端分别设有与其垂直的圆柱体，所述圆柱体插入液压升降器(14)的接口中，液压升降器(14)上下移动可带动扫查架模块(3)上下移动，从而实现检测探头的下压和上提；检测机器人主机(1)内置充电式锂电池，锂电池分别位于两侧的长方体行走机构中，左侧行走机构(11)上表面设置充电器接口(17)和电量显示屏一(15)，充电器接口(17)与外接电源接通为检测机器人充电，电量显示屏一(15)实时显示电池电量；电量显示屏一(15)和充电器接口(17)中间设置圆形按压式开关按钮一(16)，用于控制检测机器人的开关机；左侧行走机构(11)和右侧行走机构(12)侧面均设置两个滚轮，其中两个滚轮内部设置驱动电机，驱动电机端部安装磁力驱动轮(18)，磁力驱动轮(18)产生强磁使检测机器人牢固地吸附在铁磁性待检工件表面，并在驱动电机的作用下转动，实现检测机器人的移动，另外两个滚轮为编码器轮盘(19)，编码器轮盘(19)与行走机构内部的编码器连接，用于记录检测机器人的位置和移动距离。
3.根据权利要求1所述的高空钢构件焊接接头超声检测机器人，其特征在于：所述传感器模块(2)位于检测机器人主机(1)前端，包括前探照灯(21)、下探照灯(22)、摄像头(23)和鱼眼摄像头(24)，上述部件安装固定在挂载横梁(13)上，其中间位置设置半球型鱼眼摄像头(24)，可360°无死角探测检测机器人周围环境，并具有障碍物距离测量功能，记录检测环境并能实现自动避障；传感器模块(2)前端设置两部探照灯，其中一部为前探照灯(21)，照亮检测机器人前部区域，另一部为下探照灯(22)，灯头灯管指向待检焊缝区域，为超声波检测的焊接接头区域提供照明；传感器模块(2)另一侧设有圆柱形高清摄像头(23)，用于记录超声波探头检测状态和被检焊接接头表面状况。
4.根据权利要求1所述的高空钢构件焊接接头超声检测机器人，其特征在于：所述扫查架模块(3)包括道轨横梁(31)、滑轨(32)和探头支架模块(33)，所述道轨横梁(31)中部沿横梁长度方向设有机加工矩形截面的凹槽滑轨(32)，凹槽滑轨(32)尺寸与蝶形螺栓(331)尺寸相匹配，蝶形螺栓(331)伸入凹槽滑轨(32)中旋紧，可固定探头支架模块(33)，使探头支架模块(33)固定在道轨横梁(31)上，实现超声波探头(337)的固定；所述道轨横梁(31)两端的圆柱体尺寸与液压升降器(14)接口尺寸相匹配，道轨横梁(31)两端的圆柱体插入液压升降器(14)接口中，液压升降器(14)上下移动可带动道轨横梁(31)、进而...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐高君，耿士超，张树功，丁成海，李向锋，刘文启，
申请(专利权)人：山东丰汇工程检测有限公司，
类型：发明
国别省市：
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