专利名称：一种带管端探伤的螺旋管全管体探伤系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及螺旋管探伤领域，尤其涉及一种带管端探伤的螺旋管全管体探伤系统。
背景技术：
目前采用超声波自动探伤是检查和控制螺旋埋弧焊管焊缝质量十分经济有效的 手段，也是近年来各重要管线生产所必需的检测手段，随着钢管的需要量的增大，每个厂家 都采用螺旋管自动探伤系统，实现了自动探伤，提高了探伤速度，但是，大部分厂家在整根 钢管的自动探伤过程中，需要设置两个探伤区焊缝探伤区和母材探伤区，给生产工序带来 很大的麻烦；同时在所有的焊缝探头都在一个焊缝探头体上，在自动探伤过程中为了保证 焊缝探头全部落在钢管上，造成钢管管端的焊缝盲区在300mm左右，在母材自动探伤过程 中虽然母材探头是分组落的，但由于探头本身的大小，也在造成母材盲区在30mm范围不能 进行自动探伤，所以在自动探伤完成后，还需要两个专门人员在钢管的两端，用手探仪对螺 旋钢管的两个管端进行手工探伤，这样给自动化探伤带来很大的不便，增加了每根钢管的 探伤时间，影响了生产进度和生产效率；同时由于探伤人员疲劳工作，有时会造成漏检，影 响钢管探伤的可靠性和准确性。
发明内容
为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种带管端探伤的螺旋管全管体自动探 伤系统，把焊缝探伤和母材探伤合为一体，实现螺旋管全管体的自动化探伤，同时增加了管 端自动探伤，解决了管端盲区问题，提高了探伤速度，保证螺旋管探伤的可靠性和准确性。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现 —种带管端探伤的螺旋管全管体探伤系统，包括龙门架、行车、焊缝探头架、母材 探头架、焊缝管端检测装置、母材管端检测装置、焊缝探头体、母材探头体、托辊、探伤控制 系统，其特征在于，在焊缝管端检测装置与焊缝探头体之间设置有焊缝跟踪装置，在母材管 端检测装置与母材探头体之间依次设置管尾检测装置、管端探头体、管头检测装置，龙门架 上设有行车，在行车上设置焊缝探头架和母材探头架，焊缝探头架上设置焊缝管端检测装 置和焊缝探头体，母材探头架上依次设置有母材管端检测装置、管尾检测装置、管端探头 体、管头检测装置和母材探头体，待检螺旋管设置在龙门架下的托辊上；焊缝跟踪装置包括 焊缝摄像头和激光笔，管头检测装置包括依次设置的管头前位检、管头后位检和管头摄像 头，管尾检测装置包括依次设置的管尾前位检、管尾后位检和管尾摄像头，所述的探伤控制 系统包括显示屏、操作面板、PLC可编程控制器、超声波探伤系统、图像跟踪系统，PLC可编 程控制器分别与显示屏、操作面板、行车电机、托辊电机、焊缝管端检测装置、母材管端检测 装置、管头检测装置、管尾检测装置、焊缝探头架升降电机、母材探头架升降电机、焊缝探头 体升降电磁阀、管端探头体升降电磁阀、母材探头体升降电磁阀、超声波探伤系统、图像跟 踪系统相连接，图像跟踪系统分别与摄像头和激光笔相连接，所述的超声波探伤系统包括焊缝探伤单元和母材探伤单元，焊缝探头体与焊缝探伤单元相连接，管端探头体和母材探 头体分别与母材探伤单元相连。 所述焊缝管端检测装置、母材管端检测装置、管头前位检、管头后位检、管尾前位 检、管尾后位检均为反射式光电开关。 所述的图像跟踪系统包括计算机、图像采集卡、模拟量输出卡和数字输入输出卡，
计算机分别与图像采集卡、模拟量输出卡和数字输入输出卡相连接。 所述的探伤控制系统以PLC可编程控制器为核心，其探伤的控制过程如下 1)探伤程序启动移动行车，寻找螺旋管焊缝管端； 2)自动寻找焊缝中心焊缝管端检测装置检测到待检螺旋管后，停止移动行车， 托辊旋转，图像跟踪系统通过焊缝跟踪装置自动寻找焊缝，当检测到焊缝中心后，托辊停止 转动； 3)焊缝管头自动探伤行车继续前行，焊缝探头体分组落下，开始焊缝跟踪，托辊 转速与行车移动速度按比例控制； 4)自动寻找管头位置母材管端检测装置检测到待检螺旋管管端后，托辊停转， 当待检螺旋管管头行至管头检测装置下时，管头检测装置的管头前位检和管头后位检为1 时，行车后退，直到管头检测装置的管头前位检为l，管头后位检为0时，行车停止移动；
5)母材管头自动探伤行车停止后，托辊旋转，完成母材管头自动探伤，管端探头 体自动抬起； 6)全管体探伤母材管头自动探伤完成后，图像跟踪系统再次找到焊缝中心，托 辊停转，焊缝探头体自动落下，开始焊缝跟踪，行车继续移动，母材探头体依次落下，对管体 进行焊缝和母材的探伤； 7)焊缝管尾自动探伤焊缝管端检测装置检测不到待检螺旋管后，行车继续前 行，当图像跟踪系统检测到焊缝不在中心位置后，停止焊缝跟踪，焊缝探头体分组抬起；
8)自动寻找管尾位置母材管端检测装置检测不到待检螺旋管管端后，托辊停 转，母材探头体全部抬起，当待检螺旋管管头行至管尾检测装置下时，管头检测装置的管尾 前位检和管尾后位检为0时，行车后退，直到管尾检测装置的管头前位检为O，管尾后位检 为1时，行车停止移动； 9)母材管尾自动探伤行车停止后，管端探头体落下，托辊旋转，完成母材管尾自 动探伤，管端探头体抬起； 10)探伤程序结束母材管尾自动探伤完成后，图像跟踪系统通过管尾摄像头再 次找到焊缝中心，继续原来的全管体探伤过程，行车继续前行，当母材探头体全部抬起后， 钢管停转，行车后移至龙门架原位，行车停止。 与现有技术相比，本发明的有益效果是实现了螺旋管全管体探伤的自动化，对 螺旋管全管体探伤有很高的可靠性和准确性，降低了人力资源成本，系统方便可靠、简单实 用、便于维护，通用性极强，使用寿命长。
图1是一种带管端探伤的螺旋管全管体探伤系统的结构示意图；
图2是图1的侧视5
图3是行车部分的局部放大图； 图4是本发明探伤控制系统框图； 图5是图像跟踪系统结构框图； 图6是本发明的工作流程框图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步说明 见图1、图2、图3，一种带管端探伤的螺旋管全管体探伤系统，包括龙门架1、行车 2、焊缝探头架3、母材探头架4、焊缝管端检测装置5、母材管端检测装置6、焊缝探头体7、母 材探头体8、托辊9，在焊缝管端检测装置5与焊缝探头体7之间设置焊缝跟踪装置20，在母 材管端检测装置6与母材探头体8之间依次设置管尾检测装置10、管端探头体11、管头检 测装置12，龙门架1上设有行车2，在行车2上设置焊缝探头架3和母材探头架4，焊缝探头 架3上设置焊缝管端检测装置5和焊缝探头体7，母材探头架4上依次设置有母材管端检 测装置6、管尾检测装置10、管端探头体11、管头检测装置12和母材探头体8，待检螺旋管 13设置在龙门架1下的托辊9上；焊缝跟踪装置20包括焊缝摄像头21和激光笔22，管头 检测装置12包括依次设置的管头前位检14、管头后位检15和管头摄像头17，管尾检测装 置10包括依次设置的管尾前位检18、管尾后位检19和管尾摄像头16，焊缝管端检测装置 5、母材管端检测装置6、管头前位检14、管头后位检15、管尾前位检18、管尾后位检19均为 反射式光电开关。 见图4，探伤控制系统包括显示屏、操作面板、PLC可编程控制器、超声波探伤系
统、图像跟踪系统，PLC可编程控制器分别与显示屏、操作面板、行车电机、托辊电机、焊缝
管端检测装置、母材管端检测装置、管头检测装置、管尾检测装置、焊缝探头架升降电机、母
材探头架升降电机、焊缝探头体升降电磁阀、管端探头体升降电磁阀、母材探头体升降电磁
阀、超声波探伤系统、图像跟踪系统相连接，图像跟踪系统分别与摄像头和激光笔相连接，
实施例中摄像头分别设置在焊缝跟踪装置、管头检测装置、管尾检测装置上，激光笔设置在
焊缝跟踪装置上。PLC可编程控制器采用的是西门子300可编程控制器，显示面板采用的西
门子触摸屏，操作面板上设有各种开关，通过操作面板上各种开关和显示面板上的参数设
置来实现系统的各种工作流程，通过显示面板的状态可以了解系统的运行动作和状态；PLC
可编程控制器给超声波探伤系统提供探伤开始和结束信号，以便超声波探伤系统形成探伤
报表和探伤结果，超声波探伤系统包括焊缝探伤单元和母材探伤单元，焊缝探头体中的焊
缝超声波探头与焊缝探伤单元相连接，为超声波探伤系统提供焊道探伤的基本波形数据，
母材探头体中的母材超声波探头与超声波探伤系统母材探伤单元相连接，为超声波探伤系
统提供母材探伤的基本波形数据；PLC可编程控制器给图像跟踪系统提供跟踪开始结束信
号，接收图像跟踪系统返回的焊缝中心信号，以便自动控制探头的起落。 见图5，图像跟踪系统包括计算机、图像采集卡、模拟量输出卡和数字输入输出卡，
计算机分别与图像采集卡、模拟量输出卡和数字输入输出卡相连接，通过计算机内的图像
采集卡采集到各个摄像头的焊缝图像，经过计算机的图像跟踪系统软件对焊缝图像进行分
析，对数字输入输出信号进行控制，同时把跟踪过程中的偏移量通过模拟量输出卡输出给
探伤控制系统。
见图6，本发明的探伤控制系统以PLC可编程控制器为核心，其探伤的控制过程如 下 1)探伤程序启动按"探伤启动"开关后，"探伤启动"指示灯亮，等待1.5秒后进 入探伤工序，在显示面板上提示"正找管端"，"等待管端"，向待检螺旋管方向移动行车，寻 找螺旋管焊缝管端； 2)自动寻找焊缝中心焊缝管端检测装置检测到待检螺旋管后，在显示屏上显示 "焊缝管端"有效，焊缝管端的指示灯亮，停止移动行车，托辊旋转，图像跟踪系统自动寻找 焊缝，显示"正在寻找焊缝"，当检测到焊缝中心后，显示"找焊缝成功"，托辊停止转动；
3)焊缝管头自动探伤行车继续前行，焊缝探头体分组自动落下，开始焊缝跟踪， 托辊转速与行车移动速度按比例控制； 4)自动寻找管头位置母材管端检测装置检测到待检螺旋管管端后，托辊停转， 全部焊缝探头体自动抬起，当待检螺旋管管头行至管头检测装置下时，管头检测装置的管 头前位检和管头后位检为1时，行车后退，直到管头检测装置的管头前位检为l，管头后位 检为0时，行车停止移动。 5)母材管头自动探伤行车停止后，管端探头体自动落下，托辊自动旋转两周，图 像跟踪系统自动寻找焊缝，发现焊缝在管头摄像头图像的中心位置，管端探头体自动抬起， 当发现焊缝不在管头摄像头图像的中心位置，管端探头体再次自动落下，当待检螺旋管旋 转两周后，完成母材管头自动探伤，管端探头体自动抬起； 6)全管体探伤母材管头自动探伤完成后，图像跟踪系统再次找到焊缝中心，托 辊停转，焊缝探头体自动落下，开始焊缝跟踪，行车继续移动，母材探头体分组依次落下，对 管体进行焊缝和母材的探伤； 7)焊缝管尾自动探伤焊缝管端检测装置检测不到待检螺旋管后，行车继续前 行，焊缝探头体分组自动抬起，当图像跟踪系统检测到焊缝不在中心位置后，停止焊缝跟 踪，抬起其他的焊缝探头体。 8)自动寻找管尾位置母材管端检测装置检测不到待检螺旋管管端后，托辊停 转，母材探头体全部自动抬起，当待检螺旋管管头行至管尾检测装置下时，管头检测装置的 管尾前位检和管尾后位检为0时，行车后退，直到管尾检测装置的管头前位检为O，管尾后 位检为1时，行车停止移动。 9)母材管尾自动探伤行车停止后，管端探头体自动落下，托辊自动旋转两周，图 像跟踪系统自动寻找焊缝，发现焊缝在管尾摄像头图像的中心位置，管端探头体自动抬起， 当发现焊缝不在管尾摄像头图像的中心位置，管端探头体再次自动落下，当待检螺旋管旋 转两周后，完成母材管尾自动探伤，管端探头体自动抬起； 10)探伤程序结束母材管尾自动探伤完成后，图像跟踪系统通过管尾摄像头再 次找到焊缝中心，自动进入原来的全管体探伤过程，原来未抬起的母材探头全部落下，继续 全管体探伤，行车继续前行，母材探头体分组依次抬起，当母材探头体全部抬起后，钢管停 转，行车后移至龙门架原位，行车停止，"探伤启动"灯灭。
本发明的优点是 1)本发明把焊缝探伤和母材探伤合为一体，实现螺旋管全管体探伤，减少了探伤 区域面积，减少了探伤工序。
2)焊缝探头架上的焊缝探头体变成了 4组探头体，能保证在焊缝管端探伤时，实 现分组控制，从而减少焊缝盲区。 3)在母材探头架上增加了管端探头，在管端探头后增加了管头检测装置，实现管 端探头在管头随动，减少管头探伤盲区；在管端探头前增加了管尾检测装置，实现管端探头 在管尾随动，减少管尾探伤盲区。 4)整个探伤系统增加了图像跟踪系统，实现对焊缝探头架的控制，保证了焊缝探 头一直在焊缝的两侧位置不变，提高了焊缝探伤的准确性；同时在图像跟踪系统中增加了 管端焊缝中心检测功能，给PLC可编程控制器提供管端焊缝中心信号，当有管端焊缝中心 信号时，管端探头自动抬起，当无管端焊缝中心信号时，管端探头自动落下，实现管端探头 的自动抬起和落下，真正实现管端探伤的自动化。
权利要求
一种带管端探伤的螺旋管全管体探伤系统，包括龙门架、行车、焊缝探头架、母材探头架、焊缝管端检测装置、母材管端检测装置、焊缝探头体、母材探头体、托辊、探伤控制系统，其特征在于，在焊缝管端检测装置与焊缝探头体之间设置有焊缝跟踪装置，在母材管端检测装置与母材探头体之间依次设置管尾检测装置、管端探头体、管头检测装置，龙门架上设有行车，在行车上设置焊缝探头架和母材探头架，焊缝探头架上设置焊缝管端检测装置和焊缝探头体，母材探头架上依次设置有母材管端检测装置、管尾检测装置、管端探头体、管头检测装置和母材探头体，待检螺旋管设置在龙门架下的托辊上；焊缝跟踪装置包括焊缝摄像头和激光笔，管头检测装置包括依次设置的管头前位检、管头后位检和管头摄像头，管尾检测装置包括依次设置的管尾前位检、管尾后位检和管尾摄像头，所述的探伤控制系统包括显示屏、操作面板、PLC可编程控制器、超声波探伤系统、图像跟踪系统，PLC可编程控制器分别与显示屏、操作面板、行车电机、托辊电机、焊缝管端检测装置、母材管端检测装置、管头检测装置、管尾检测装置、焊缝探头架升降电机、母材探头架升降电机、焊缝探头体升降电磁阀、管端探头体升降电磁阀、母材探头体升降电磁阀、超声波探伤系统、图像跟踪系统相连接，图像跟踪系统分别与摄像头和激光笔相连接，所述的超声波探伤系统包括焊缝探伤单元和母材探伤单元，焊缝探头体与焊缝探伤单元相连接，管端探头体和母材探头体分别与母材探伤单元相连。
2. 根据权利要求1所述的一种带管端探伤的螺旋管全管体探伤系统，其特征在于，所 述焊缝管端检测装置、母材管端检测装置、管头前位检、管头后位检、管尾前位检、管尾后位 检均为反射式光电开关。
3. 根据权利要求1所述的一种带管端探伤的螺旋管全管体探伤系统，其特征在于，所 述的图像跟踪系统包括计算机、图像采集卡、模拟量输出卡和数字输入输出卡，计算机分别 与图像采集卡、模拟量输出卡和数字输入输出卡相连接。
4. 根据权利要求1所述的一种带管端探伤的螺旋管全管体探伤系统，其特征在于，所 述的探伤控制系统以PLC可编程控制器为核心，其探伤的控制过程如下1) 探伤程序启动移动行车，寻找螺旋管焊缝管端；2) 自动寻找焊缝中心焊缝管端检测装置检测到待检螺旋管后，停止移动行车，托辊 旋转，图像跟踪系统通过焊缝跟踪装置自动寻找焊缝，当检测到焊缝中心后，托辊停止转 动；3) 焊缝管头自动探伤行车继续前行，焊缝探头体分组落下，开始焊缝跟踪，托辊转速 与行车移动速度按比例控制；4) 自动寻找管头位置母材管端检测装置检测到待检螺旋管管端后，托辊停转，当待 检螺旋管管头行至管头检测装置下时，管头检测装置的管头前位检和管头后位检为1时， 行车后退，直到管头检测装置的管头前位检为l，管头后位检为0时，行车停止移动；5) 母材管头自动探伤行车停止后，托辊旋转，完成母材管头自动探伤，管端探头体自 动抬起；6) 全管体探伤母材管头自动探伤完成后，图像跟踪系统再次找到焊缝中心，托辊停 转，焊缝探头体自动落下，开始焊缝跟踪，行车继续移动，母材探头体依次落下，对管体进行 焊缝和母材的探伤；7) 焊缝管尾自动探伤焊缝管端检测装置检测不到待检螺旋管后，行车继续前行，当图像跟踪系统检测到焊缝不在中心位置后，停止焊缝跟踪，焊缝探头体分组抬起；8) 自动寻找管尾位置母材管端检测装置检测不到待检螺旋管管端后，托辊停转，母 材探头体全部抬起，当待检螺旋管管头行至管尾检测装置下时，管头检测装置的管尾前位 检和管尾后位检为0时，行车后退，直到管尾检测装置的管头前位检为O，管尾后位检为1 时，行车停止移动；9) 母材管尾自动探伤行车停止后，管端探头体落下，托辊旋转，完成母材管尾自动探 伤，管端探头体抬起；10) 探伤程序结束母材管尾自动探伤完成后，图像跟踪系统通过管尾摄像头再次找 到焊缝中心，继续原来的全管体探伤过程，行车继续前行，当母材探头体全部抬起后，钢管 停转，行车后移至龙门架原位，行车停止。
全文摘要
本发明涉及一种带管端探伤的螺旋管全管体探伤系统，其特征是在焊缝管端检测装置与焊缝探头体之间设有焊缝跟踪装置，在母材管端检测装置与母材探头体之间依次设置管尾检测装置、管端探头体、管头检测装置，探伤控制系统包括显示屏、操作面板、PLC可编程控制器、超声波探伤系统、图像跟踪系统，所述探伤控制系统的控制过程如下1)程序启动；2)寻找焊缝中心；3)焊缝管头探伤；4)寻找管头位置；5)母材管头探伤；6)管体探伤；7)焊缝管尾探伤；8)寻找管尾位置；9)母材管尾探伤；10)结束。本发明的有益效果是实现了螺旋管全管体探伤的自动化，降低人力资源成本，系统方便可靠、简单实用，通用性强，使用寿命长。
文档编号G01N29/04GK101793872SQ201010113520
公开日2010年8月4日 申请日期2010年2月25日 优先权日2010年2月25日
发明者刘忠魁, 李久营, 胡建华, 陈开云, 高光旭 申请人:鞍山长风无损检测设备有限公司