[发明专利]一种基于TOFD焊缝检测的汽包爬壁机器人及检测方法

说明书

本发明提供了一种基于TOFD焊缝检测的汽包爬壁机器人，包括可环绕TOFD扫查架，安装在可环绕TOFD扫查架上的第一动力舵机、自动识别焊缝无线相机以及中心控制模块，通过转台轴承与可环绕TOFD扫查架连接的环状激光发射模块、扭压预紧模块；扭压预紧模块安装有TOFD探头；可环绕TOFD扫查架两侧安装有可转向永磁体吸附轮；中心控制模块控制环状激光发射模块、扭压预紧模块旋转，扭压预紧模块控制TOFD探头的升降，可转向永磁体吸附轮带动机器人运动，复合实现汽包焊缝缺陷的TOFD检测扫查动作。本发明具有扫查动作灵活、检测效率高、检测过程定位稳定等特点，特别适用于锅炉汽包的焊缝缺陷的检测需求。

技术领域

本发明涉及特种工业机器人技术领域，特别涉及一种基于TOFD焊缝检测的汽包爬壁机器人及检测方法。

背景技术

汽包是锅炉设备中水汽系统的重要组成部分，其温度、压力高，工作条件恶劣，长期使用会产生腐蚀、裂纹等缺陷，进一步扩展开裂会带来严重的安全隐患，因此对汽包运行的安全性要求较高。现阶段主要通过射线检测、常规超声检测、磁铁检测和渗透检测方法来确定锅炉汽包焊缝处是否有缺陷。其中射线检测存在裂纹检测灵敏度较差、容易发生漏检现象等问题。而常规超声基于材料内部损伤反射回来的声波幅度大小与现场建议人员经验来判断缺陷，容易受到缺陷材质、角度、形状等因素影响。而TOFD方法对缺陷的定量精度远优于常规超声，采用TOFD检测方法具有较高的检出率。

目前，锅炉汽包焊缝缺陷的TOFD检测主要采用人工或半自动推动TOFD扫查架沿焊缝往复扫查来确定，实际应用时需要检察人员爬上脚手架，推动扫查架对工件表面焊缝进行检测，其流程繁琐、操作困难、检测成本高、检测效率低、检测评估效果不稳定。国外美、日等发达国家已经将TOFD检测方法广泛应用在压力容器的质量检测中，应用较为成熟。但检测时仍以人工操作为主，且目前的自动化TOFD检测设备难以适应锅炉汽包的曲面结构，存在转向困难、质量较重、检测效率低等问题。目前对于锅炉汽包焊缝缺陷TOFD检测多停留在人工或半自动推动TOFD扫查架运动，即使用结构简单的检测设备进行手动检测。自动化程度低，每次检测完一条焊缝都需要繁琐的流程进行转向。因此，需要在基于满足相关检测行业标准不漏检的条件下，根据动力学和自动化控制要求设计出一种高效、稳定的自动化检测方法，同时需要保证该装置能够便于操作工人搬运拆卸、遥控控制、能够很好的适应锅炉汽包表面检测作业需求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，提供了一种基于TOFD焊缝检测的汽包爬壁机器人及检测方法，能够吸附于锅炉汽包表面，同时能够识别焊缝位置并结合当前扫查方式反馈调节机器人姿态，可对锅炉汽包表面的纵向焊缝和横向焊缝进行非平行扫查、平行扫查和斜向扫查，可在焊缝交叉处垂直转向并抬升探头高度跨越焊缝，对锅炉汽包表面的横向焊缝及纵向焊缝进行TOFD检测，杜绝了锅炉汽包发生安全事故的隐患。

本发明采用的技术方案如下：一种基于TOFD焊缝检测的汽包爬壁机器人，包括可环绕TOFD扫查架，安装在可环绕TOFD扫查架上的第一动力舵机、自动识别焊缝无线相机以及中心控制模块，通过转台轴承与可环绕TOFD扫查架连接的环状激光发射模块、扭压预紧模块；所述扭压预紧模块连接有TOFD安装楔块，TOFD安装楔块上安装有TOFD探头；可环绕TOFD扫查架两侧安装有可转向永磁体吸附轮；中心控制模块提供控制信号以及接收反馈信号，由第一动力舵机带动转盘轴承上的环状激光发射模块、扭压预紧模块旋转，扭压预紧模块控制TOFD探头的升降，可转向永磁体吸附轮带动机器人运动，复合实现汽包焊缝缺陷的TOFD检测扫查动作。

进一步的，所述可环绕TOFD扫查架包括车身主支撑，所述车身主支撑上方安装有第一舵机固定板，下方安装有依次连接上固定板、转台轴承、下固定板；下固定板下方安装有铝型材；所述铝型材用于安装扭压预紧模块与环状激光发射模块；第一动力舵机安装在第一舵机固定板上，自动识别焊缝无线相机安装在车身主支撑上。