专利名称：焊缝检测装置及检测方法
技术领域：
本发明涉及一种焊缝检测装置及检测方法，特别涉及一种由LED阵列组成的的焊缝检测装置及检测方法。
背景技术：
在不锈钢及普碳钢带的加工制造工艺中有连续光亮退火工序和连续热镀铝锌工序，其中涉及焊缝检测跟踪控制技术。目前，国内外连续光亮退火生产线和连续热镀铝锌生产线配置的焊缝检测装置早期一般采用进口光幕传感器或多对光电传感器分布安装形式，在线动态检测焊缝运行到的要求工位适时控制焊缝经过不同工位时对应设备部件的张力自动控制及抬、压动作自动控制，在线自动保护产品及精整工艺设备。这几种方式无防尘装置，响应曲线窄，光源强度衰减快，使用一段时间后，可靠性下降，难以确保换钢带卷后各工位适时准确的张力及动作的自动控制，在连续生产中换钢带卷快速焊接后，时常须辅以人 工跟踪巡视，不能适应快速发展的连续光亮退火工艺和连续热镀铝锌工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测传感器内由LED阵列组成的焊缝检测装置及相应的检测方法，从而解决老式焊缝检测装置可靠性差，不能适应快速发展的连续光亮退火工艺和连续热镀铝锌工艺的问题。本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种焊缝检测装置，用于检测焊缝处带标志孔的钢带，包括一中空的框架，待检测的钢带从该框架中穿过；—对射式光电传感器，其发射器组件和接收器组件分别固定安装于框架内相对应的两侧，其发射器组件内安装有LED光电发射器阵列，接收器组件内安装有LED光电接收器阵列，该对射式光电传感器的检测范围大于钢带上标志孔的横向摆动偏差；一第一除尘装置，固定于框架内，用于清洁所述发射器组件表面的灰尘；一第二除尘装置，固定于框架内，用于清洁所述接收器组件表面的灰尘；一检测控制器，为对射式光电传感器提供电源，并检测接收器组件的输出信号，并根据此输出信号进行报警，同时输出控制信号给生产线的可编程逻辑控制器(PLC)。进一步地，LED光电发射器阵列包含纵式串接的多片对射式LED发射器，每片LED发射器之间用成对的垫圈隔离；LED光电接收器阵列包含纵式串接的多片对射式LED接收器。进一步地，发射器组件2封装成方形盒状，盒盖表面安设一第一平透镜，使发射器发出的光线得以透过。进一步地，接收器组件封装成方形盒状，盒盖表面安设一第二平透镜。进一步地，第一除尘装置安装在发射器组件的第一平透镜的周边。进一步地，第一除尘装置包括一第一喷嘴，一压缩空气管路，一电磁气阀，第一喷嘴与压缩空气管路连接，压缩空气管路通过电磁气阀来控制气路的接通或者断开，第一喷嘴靠近第一平透镜表面。进一步地，第二除尘装置安装在接收器组件的第二平透镜的周边。进一步地，第二除尘装置包括一第二喷嘴，与第一除尘装置共用的压缩空气管路和电磁气阀，第二喷嘴与压缩空气管路连接，压缩空气管路通过电磁气阀来控制接通或者断开，第二喷嘴靠近第二平透镜表面。进一步地，LED发射器发射的是红光或者红外线。一种焊缝检测方法，包括步骤SI、待测钢带在焊缝处冷冲加工一标志孔；S2、待测的钢带在中空的框架中穿过； S3、框架两侧的对射式光电传感器对钢带连续进行检测，发射器组件发射红光或者红外线；S4、判断接收器组件是否收到发射器组件发出的红光或者红外线；如果是，进入步骤S5 ;如果否，重复步骤S3 ；S5、检测控制器发出报警，并输出控制信号给生产线的可编程逻辑控制器PLC ；S6、生产线的可编程逻辑控制器PLC协调控制该段钢带对应工艺段设备的张力。S7、生产线的可编程逻辑控制器PLC协调控制该段钢带对应工艺段设备部件的准确抬、压动作。进一步地，步骤S3还包括步骤S31、每隔一定时间T，第一喷嘴和第二喷嘴清除所述对射式光电传感器的发射器组件和接收器组件表面的灰尘，该时间T由用户通过设定电磁气阀的动作时间来自行设置。本发明的积极进步效果在于(I)结构简洁紧凑，操作、维护方便；(2)有效解决了在线动态焊缝检测，保护工艺设备，提高生产工艺质量；(3)降低设备制造中焊缝检测装置的材料成本。
图I为本发明实施例中焊缝检测装置主视图；图2为本发明实施例中焊缝检测装置俯视图；图3为本发明实施例中发射器组件俯视图；图4为本发明实施例中发射器组件侧视图；图5为本发明实施例中接收器组件俯视图；图6为本发明实施例中接收器组件侧视图。其中，各标号分别为I-框架，2-发射器组件，3-接收器组件，4-第二喷嘴，5-压缩空气管路，6_电磁气阀;7_检测控制器，8-LED发射器，9-垫圈，10-发射器安装盒，11_支架，12-螺母，13-沉头螺钉，14-双头螺栓，15-第一接口电路板，16-垫块，17-第一盖板，18-第一平透镜，19-圆头螺钉，20-接收器安装盒，21-LED接收器，22-第二接口电路板，23-第二平透镜，24-第一电源插座，25-第一电源插头,26-第二电源插座,27-第二电源插头,28-防护块,29-第二盖板，30-第一喷嘴。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明一个较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。如图I所示，本发明实施例焊缝检测装置，对射式光电传感器的发射器组件2与接收器组件3，分别安装在框架I的左、右内侧，检测控制器7安装在框架I前外侧。如图I和图2所示，在本实施例中，压缩空气管路5出口处安装锥体状第一喷嘴30 (发射器组件端)和锥体状第二喷嘴4 (接收器组件端)；压缩空气管路5入口处与电磁气阀6连接，对接入的压缩空气起到控制作用，电磁气阀6的入口连接干燥清洁的压缩空气源。图2中的防护块28，分别安装固定在发射器组件2与接收器组件3两端，保护发射器组件2与接收器组件3不会被运行中的带钢碰擦。 结合图2和图3，整个发射器组件2封装成长方形块状，发射器安装盒10底部垫衬垫块16，纵式串接的多片宽响应曲线的对射式LED发射器8，由成对的垫圈9隔离，再由一对双头螺栓14串接成LED发射阵列，安装于发射器安装盒10的侧壁与支架11之间，由螺母12固定，再由一对沉头螺钉将支架11固定在发射器安装盒10的底部；第一接口电路板15也安装于发射器安装盒10底部，用于联接LED发射阵列中各路LED发射器8的电气接线和总的外部接线，第一接口电路板15的外部接线端子用连接电缆与第一电源插座24相连；第一电源插头25则用外部连接电缆与检测控制器7相连接，由检测控制器7提供发射器组件2所需工作直流电源。结合图4(图4为剖面图)，第一平透镜18安装于第一盖板17外表面中间长槽型透光孔上，第一盖板17将发射器安装盒10盖封，用圆头螺钉19固定，用于遮档现场照明灯光或阳光对LED发射器的干扰及防灰尘。结合图5和图6，整个接收器组件3封装成长方形块状，接收器安装盒20底部垫衬垫块16，多片LED接收器21，由一对双头螺栓串接成LED接收器阵列，安装于接收器安装盒20的侧壁与支架11之间，由螺母12固定，再由一对沉头螺钉将支架11固定在接收器安装盒20的底部；第二接口电路板22也安装于接收器安装盒20底部，用于联接LED接收阵列中各路LED接收器21的电气接线和总的外部接线，第二接口电路板22的外部接线端子用连接电缆与第二电源插座26相连；第二电源插头27则用外部连接电缆与检测仪控制器7相连接，由检测控制器7提供接收器组件3所需工作直流电源，并检测其输出信号，根据输出信号进行报警，并将控制信号上传到生产线的可编程逻辑控制器PLC，生产线PLC适时协调控制对应工艺段设备的张力。结合图6(图6为剖面图)，第二平透镜23安装于第二盖板29外表面中间长槽型透光孔上，第二盖板29将接收器安装盒20盖封，用圆头螺钉19固定，用于遮档现场照明灯光或阳光对LED接收器的干扰及防灰尘。本发明实施例的焊缝检测方法包括以下步骤SI、待测钢带在焊缝处冷冲加工一标志孔；S2、待测的钢带在中空的框架I中穿过；S3、框架两侧的对射式光电传感器对钢带连续进行检测，LED发射器8发射红光或者红外线；S4、检测控制器7根据LED接收器21的输出信号判断是否收到LED发射器8发出的红光或者红外线，当带标志孔的焊缝通过该框架时，由于标志孔的存在，LED接收器21能够收到LED发射器8发出的红光或者红外线，此时检测控制器7发出报警，并输出控制信号给生产线的可编程逻辑控制器PLC ;S6、生产线的可编程逻辑控制器PLC协调控制该段钢带对应工艺段设备的张力，从而保证焊缝处不会断带；S7、生产线的可可编程逻辑控制器PLC协调控制该段钢带对应工艺段设备部件的准确抬、压动作，从而保证焊缝经过处不会损坏精密设备部件。同时，为了保证LED发射器和接收器的灵敏度，每隔一段时间T，第一喷嘴30和第二喷嘴4会喷出干净的空气，清除发射器组件2和接收器组件3表面的灰尘，该时间T由用户通过设定电磁气阀6的动作时间来自行设置。本发明实施例的工作原理为带钢热镀铝锌生产线在连续工艺生产过程中，各工艺段中钢带按预定工艺速度向前运行，每一卷钢带生产完毕时，须不停机更换钢带卷，前卷带尾与后卷带头经焊接机快速焊接后，焊缝处冷冲加工一标志孔，标志孔随焊缝经过各工艺段后，在卷取机前剪切焊缝后分卷。焊接的钢带在运行中，在线运行的标志孔运行速度随不同工艺段的工艺速度而改变，横向位置则会随钢带的横向摆动偏差而浮动不定。因而要求检测装置的光电传感器对标志孔的位置检测范围必须大于标志孔的横向摆动偏差。按工 艺要求，多台焊缝检测装置分别安装在相应工艺段入口处，带钢穿越焊缝检测装置的框架中间，在线待检焊缝(标志孔)，要求在焊缝穿越检测装置时焊缝检测装置的LED接收阵列中必有一路或几路LED接收器21及时接收到LED发射阵列中一路或几路LED发射器8的光电信号，焊缝检测装置的检测控制器7发出适时报警及输出控制信号给生产线的可编程序控制器PLC，从而适时协调控制对应工艺段设备的张力，确保接带焊缝处不断带；适时协调控制对应工艺段精整工艺设备工作辊的抬升和压下，在线自动保护产品及精整工艺设备。本发明中所说的钢带预定工艺速度，根据实际需要及不同的带材工艺指标而定，故在本发明内不赘述。虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。
权利要求
1.一种焊缝检测装置，用于检测焊缝处带标志孔的钢带，其特征在于，该检测装置包括: 一中空的框架，待检测的钢带从所述框架中穿过； 一对射式光电传感器，其发射器组件和接收器组件分别固定安装于所述框架内相对应的两侧，所述发射器组件内安装有LED光电发射器阵列，所述接收器组件内安装有LED光电接收器阵列，所述对射式光电传感器的检测范围大于所述钢带上标志孔的横向摆动偏差； 一第一除尘装置，固定于所述框架内，用于清洁所述发射器组件表面的灰尘； 一第二除尘装置，固定于所述框架内，用于清洁所述接收器组件表面的灰尘； 一检测控制器，为所述对射式光电传感器提供电源，并检测所述接收器组件的输出信号，并根据此输出信号进行报警，同时输出控制信号给生产线的可编程逻辑控制器。
2.如权利要求I所述的焊缝检测装置，其特征在于所述LED光电发射器阵列包含纵式串接的多片对射式LED发射器，每片LED发射器之间用成对的垫圈隔离；所述LED光电接收器阵列包含纵式串接的多片对射式LED接收器。
3.如权利要求I或者2所述的焊缝检测装置，其特征在于所述发射器组件封装成方形盒状，盒盖表面安设一第一平透镜，使发射器发出的光线得以透过。
4.如权利要求I或者2所述的焊缝检测装置，其特征在于所述接收器组件封装成方形盒状，盒盖表面安设一第二平透镜。
5.如权利要求3所述的焊缝检测装置，其特征在于所述第一除尘装置安装在所述发射器组件的第一平透镜的周边。
6.如权利要求5所述的焊缝检测装置，其特征在于所述第一除尘装置包括一第一喷嘴，一压缩空气管路，一电磁气阀，所述第一喷嘴与所述压缩空气管路连接，所述压缩空气管路通过所述电磁气阀来控制接通或者断开，所述第一喷嘴靠近第一平透镜表面。
7.如权利要求4所述的焊缝检测装置，其特征在于所述第二除尘装置安装在所述接收器组件的第二平透镜的周边。
8.如权利要求7所述的焊缝检测装置，其特征在于所述第二除尘装置包括一第二喷嘴，与第一除尘装置共用的压缩空气管路和电磁气阀，所述第二喷嘴与所述压缩空气管路连接，所述压缩空气管路通过所述电磁气阀来控制接通或者断开，所述第二喷嘴靠近第二平透镜表面。
9.如权利要求2所述的焊缝检测装置，其特征在于所述LED发射器发射的是红光或者红外线。
10.一种上述焊缝检测装置的焊缝检测方法，其特征在于，包括步骤 S1、待测钢带在焊缝处冷冲加工一标志孔； S2、待测的钢带在中空的框架中穿过； S3、框架两侧的对射式光电传感器对钢带连续进行检测，发射器组件发射红光或者红外线； S4、判断接收器组件是否收到发射器组件发出的红光或者红外线；如果是，进入步骤S5 ;如果否，重复步骤S3 ； S5、检测控制器发出报警，并输出控制信号给生产线的可编程逻辑控制器； S6、生产线的可编程逻辑控制器协调控制该段钢带对应工艺段设备的张力；S7、生产线的可编程逻辑控制器协调控制该段钢带对应工艺段设备部件的准确抬、压动作。
11.如权利要求10所述的焊缝检测方法，其特征在于，步骤S3还包括步骤S31、每隔一定时间T，第一喷嘴和第二喷嘴清除所述对射式光电传感器的发射器组件和接收器组件表面的灰尘，该时间T由用户通过设定电磁气阀的动作时间来自行设置。
全文摘要
本发明提供一种焊缝检测装置，包括一框架，待检测的钢带从框架中穿过；一对射式光电传感器，其发射器组件和接收器组件分别固定安装于框架内相对应的两侧，该对射式光电传感器的检测范围大于钢带上标志孔的横向摆动偏差；第一除尘装置，用于清洁发射器组件表面的灰尘；第二除尘装置，用于清洁接收器组件表面的灰尘；一检测控制器，为对射式光电传感器提供电源，并检测接收器组件的输出信号，根据此输出信号进行报警，并输出控制信号给生产线的PLC。还根据本装置提供一种焊缝检测方法。本发明结构简洁紧凑，操作方便；有效解决焊缝在线检测、动态跟踪控制，保护工艺设备，保障生产工艺质量，降低设备制造中焊缝检测装置组件的材料成本。
文档编号G01V8/20GK102830439SQ20111016465
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者周波, 陈广达, 褚文华, 汪懋林 申请人:上海欧达电气成套设备工程有限公司, 上海欧达海威自动化成套有限公司