一種適用于汽輪機焊接轉(zhuǎn)子的tofd超聲波無損檢測機器人系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于檢測機器人領(lǐng)域，特別是一種適用于汽輪機焊接轉(zhuǎn)子的TOFD超聲波無損檢測機器人系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]轉(zhuǎn)子是汽輪機的核心部件，其結(jié)構(gòu)形式很多，如整鍛轉(zhuǎn)子、套裝轉(zhuǎn)子、焊接轉(zhuǎn)子和組合轉(zhuǎn)子等。與常規(guī)火電機組汽輪機轉(zhuǎn)子相比，核電站汽輪機轉(zhuǎn)子體積和重量都大，加工精度要求高，一般均采用焊接轉(zhuǎn)子。
[0003]為保證焊接轉(zhuǎn)子的質(zhì)量，在制過程中、制備完成后、在役過程中均需要進行焊縫的TOFD (超聲波衍射時差法)超聲波檢測，TOFD超聲檢測覆蓋范圍大，檢測所需時間多。特別是在制備完成后及在役過程中，由于轉(zhuǎn)子裝有葉片，作業(yè)空間變得極其狹小。
[0004]目前，針對TOFD超聲檢測已經(jīng)具有成熟的夾具和檢測系統(tǒng)，但由于焊接轉(zhuǎn)子應(yīng)用場合的特殊情況，現(xiàn)有方案都無法在焊接轉(zhuǎn)子上進行使用。
[0005]如專利申請?zhí)枮?01010248503.2，申請日期為2010年8月14日，名為“焊縫超聲檢測掃查裝置”的發(fā)明專利；以及申請?zhí)枮?01310685223.1，申請日期為2013年12月13日，名為“厚壁接管焊縫超聲檢測裝置”，這兩個方案均可以夾持超聲探頭進行檢測，但兩個方案均沒有設(shè)計定位裝置，在焊接轉(zhuǎn)子的檢測中，不能固定掃查的位置，使整個掃查數(shù)據(jù)不可靠；其次兩套方案均無驅(qū)動機構(gòu)，不能在工件上進行自動檢查?；谝陨蟽牲c，兩個方案不能應(yīng)用于焊接轉(zhuǎn)子場合。
[0006]又如專利申請?zhí)枮?01210192602.2，申請日期為2012年6月12日，名為“焊縫智能跟蹤超聲檢測機器人及其軟件分析系統(tǒng)”的發(fā)明專利，該發(fā)明介紹了一種根據(jù)視覺傳感器和測厚超聲探頭進行定位的超聲檢測機器人，由于焊接轉(zhuǎn)子焊縫被加工后，無法通過視覺傳感器進行識別，并且焊接轉(zhuǎn)子厚度固定不變，所以視覺和測厚的方法無法在焊接轉(zhuǎn)子的檢測中進行使用，不適合焊接轉(zhuǎn)子場合的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服【背景技術(shù)】中沒有定位、驅(qū)動裝置的缺陷以及利用視覺和測厚方法檢測焊接轉(zhuǎn)子焊縫的不足，本發(fā)明特提出一種新型的TOFD超聲波無損檢測機器人系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明是一種適用于汽輪機焊接轉(zhuǎn)子的TOFD超聲波無損檢測機器人系統(tǒng)，所述系統(tǒng)主要包括移動平臺(I)、定位桿(5)、T0FD探頭(4)、T0FD探頭夾具(2)、控制臺(6)及超聲檢測設(shè)備(7);所述移動平臺(I)吸附在焊接轉(zhuǎn)子表面；所述定位桿(5)共有四組，其中移動平臺(I)的前后部位具有兩組，TOFD探頭夾具(2)的前后部位具有兩組；定位桿(5)與焊接轉(zhuǎn)子兩邊側(cè)壁(10)接觸；所述TOFD探頭(4)被TOFD探頭夾具(2)夾持；所述TOFD探頭夾具(2)與移動平臺(I)通過球鉸連接器(3)進行連接，TOFD探頭夾具(2)本身沒有驅(qū)動動力，可以自由移動，由移動平臺(I)帶動移動；所述超聲檢測設(shè)備(7)通過探頭連線(9)與TOFD探頭(4)連接；所述控制臺(6)和移動平臺(I)通過電源和通訊電纜(8)進行連接。
[0009]定位桿(5)通過轉(zhuǎn)子的側(cè)壁(10)，將移動平臺(I)和TOFD探頭夾具(2)進行精確定位，移動平臺(I)和TOFD探頭夾具(2)在移動過程中不能左右移動，保證了檢測過程中的位置要求；定位桿(5)的長度可以根據(jù)焊縫的位置進行自由的調(diào)節(jié)。
[0010]超聲檢測設(shè)備(7)和TOFD探頭(4)之間通過探頭連線(9)進行連接；超聲檢測設(shè)備(7 )接受、處理TOFD探頭(4 )的信號，并且提供TOFD探頭(4 )的油路，排除TOFD探頭(4 )和焊接轉(zhuǎn)子之間的空氣。
[0011]進一步的，所述移動平臺(I)的底部由永磁磁鐵(11)和防滑輪(12)構(gòu)成，所述永磁磁鐵(11)間隙吸附在焊接轉(zhuǎn)子的表面；采用永磁磁鐵(11)間隙吸附在焊接轉(zhuǎn)子的表面，永磁磁鐵(11)與焊接轉(zhuǎn)子表面不接觸，留有間隙，依靠永磁磁鐵的吸引力將移動平臺(I)吸附在焊接轉(zhuǎn)子的表面。
[0012]進一步的，所述TOFD探頭夾具(2)至少能夠夾持一組TOFD探頭(4)，每組TOFD探頭(4)分別位于TOFD探頭夾具(2)左右兩側(cè)。
[0013]進一步的，所述TOFD探頭夾具(2 )包括夾具骨架(13)、探頭支撐架(20 )、探頭夾持器(18)、探頭固定架(19)、萬向輪(17)、滾動輪(16)及把手(15);所述夾具骨架(13)的前后端分別安裝了兩個萬向輪(17)和兩個滾動輪(16)，四個輪可以自由移動；所述夾具骨架
[13]上固定安裝了五根探頭支撐架(20)，每根探頭支撐架(20)的兩側(cè)固定兩個探頭固定架(19);T0FD探頭(4)通過探頭夾持器(18)進行連接，探頭夾持器(18)和探頭固定架(19)之間通過的滑軌進行連接；這樣TOFD探頭夾具(2)可以夾持五組TOFD探頭(4)，每組TOFD探頭(4)分別位于TOFD探頭夾具(2)左右兩側(cè)，當TOFD探頭(4)與轉(zhuǎn)子接觸時，靠滑軌進行調(diào)節(jié)，確保TOFD探頭(4)和轉(zhuǎn)子進行充分接觸。
[0014]進一步的，所述移動平臺(I)的內(nèi)部還包括直流有刷電機、編碼器、驅(qū)動器、ARM控制板；所述驅(qū)動器用于驅(qū)動直流有刷電機；所述ARM控制板通過RS232與驅(qū)動器連接，所述ARM控制板發(fā)送運動指令，并且讀取驅(qū)動器狀態(tài)，完成運動控制的功能；所述編碼器安裝于電機軸進行速度反饋。
[0015]移動平臺(I)內(nèi)部采用兩套驅(qū)動器驅(qū)動左右兩個直流有刷電機；所述ARM控制板通過RS232與兩臺驅(qū)動器連接，通過內(nèi)嵌軟件發(fā)送運動指令，并且讀取驅(qū)動器狀態(tài)，完成運動控制的功能；所述編碼器安裝于電機軸進行速度反饋。
[0016]進一步的，所述控制臺(6)包括電源部分、ATOM電腦和控制系統(tǒng)軟件；所述電源部分用于電源的轉(zhuǎn)換和保護功能，為ARM控制板和驅(qū)動器提供電源供給；所述ATOM電腦作為上位機，運行控制系統(tǒng)軟件，完成移動平臺(I)的控制。
[0017]移動平臺(I)內(nèi)部包含了電機和驅(qū)動電路，可帶動防滑輪進行轉(zhuǎn)動；通過控制臺
(6)可以控制移動平臺(I)以給定速度，前后進行移動；移動平臺(I)是整套系統(tǒng)的移動主體；T0FD探頭(4)前后移動主要靠移動平臺進行帶動；移動平臺(I)上設(shè)計了把手(14)，方便移動平臺(I)的拆裝。
[0018]進一步的，所述控制臺(6)包括電源部分、ATOM電腦和控制系統(tǒng)軟件；所述電源部分用于電源的轉(zhuǎn)換和保護功能，為ARM控制板和驅(qū)動器提供電源供給；所述ATOM電腦作為上位機，運行控制系統(tǒng)軟件，完成移動平臺(I)的控制。
[0019]控制臺(6)是整套系統(tǒng)的控制部件，提供了機器人系統(tǒng)的電源和人機交互功能，通過控制臺可以設(shè)定切換機器人的工作模式，設(shè)定機器人的工作參數(shù)。
[0020]進一步的，所述控制系統(tǒng)軟件采用分層的軟件結(jié)構(gòu)，分為驅(qū)動接口、運動控制、上位機通訊、人機交互四個功能層次。
[0021 ] 在以上闡述的控制結(jié)構(gòu)下，可以方便的實現(xiàn)焊接轉(zhuǎn)子的自動化TOFD超聲波無損檢測，這套機器人系統(tǒng)的工作步驟為:
1、通過探頭連線將TOFD探頭和超聲檢測設(shè)備進行連接，探頭可以正常進行檢測。
[0022]2、固定TOFD探頭在夾具上，每次可以固定多組TOFD探頭，并且根據(jù)工藝要求，調(diào)整TOFD探頭之間的距離。
[0023]3、將TOFD探頭夾具和移動平臺進行固定連接。
[0024]4、根據(jù)焊縫位置，調(diào)整移動平臺和夾具左右兩邊的定位桿。
[0025]4、將移動平臺和控制臺進行連接，移動平臺能夠根據(jù)控制臺的指令進行移動。
[0026]5、將移動平臺和探頭夾具一同放置于焊接轉(zhuǎn)子的表面，通過控制臺控制機器人的行走，并且觀察TOFD檢測的結(jié)果。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1、本套系統(tǒng)通過在焊接轉(zhuǎn)子狹小的作業(yè)