专利名称：船罐焊缝自动爬行x射线探伤机的制作方法
技术领域：
本发明涉及到χ射线照明设备、有χ射线管的χ射线设备及其所用的电路，具体而言是一种船罐焊缝自动爬行χ射线探伤机。
船舶、储罐的焊缝质量是关系到其安全运行及使用寿命的重要因素。多年来，在船舶、储罐建造中，最常用的焊缝探伤设备是χ射线探伤机。此类探伤设备国内外已有多种不同系列和型号。其共同特点是非自行式，探伤过程全是人工直接操作。通常是先搭脚手架，用吊车吊兰或电动升降机把探伤操作人员送至需探伤的焊缝处，再在板壁上焊一支架，将χ射线探伤机安置于支架上并调整好焦距，操作人员再回到地面，通过电缆操作χ射线机完成焊缝探伤拍片。然后，再用上述方法把操作人员送至焊缝探伤处，取下探伤机，去掉所焊专用支架，操作人员回到地面后，再移动脚手架、吊车或电动升降架进行下一道焊缝探伤。此类探伤机及其所述的传统探伤操作方法，因探伤机需人工移动，所以需要辅助设备和人员较多，操作过程烦琐，工作效率很低；由于操作人员直接操作χ射线探伤机，故人身防护较困难；辅助设备潜在的故障也会造成人身伤害，不安全因素较多，事故时有发生。经过有关信息检索部门利用“中国专利光盘”(1985-1998.6)检索，与山东省情报所信息中心联机检索，利用“WPI德温特世界专利二十年检索盘(1987-1996)及数据库检索系统”、“PA(美国石油文摘)数据库及检索系统”(1987-1996)检索，均未发现能代替上述传统操作方法的自动爬行探伤设备，未查到与本发明相关性文献。
鉴于上述已有技术的缺点和不足之处，本发明的目的就在于提供一种船罐焊缝自动爬行χ射线探伤机，它能自己吸附在船或罐体的板壁上，通过无线遥控，实现前后自动行走和左右自动转弯，自动寻找焊缝、定位、照相拍片等全部探伤工作程序，从而克服原有χ射线探伤设备及其传统操作方法的上述所有缺点。
本发明的上述目的是由于下述技术方案实现的该机包括自动吸附爬行探伤主机(简称主机)、遥控台、粗定位信号发射器和辅助爬升引桥四个独立部分。探伤主机主要包括铰式软连接活动机架、永磁履带吸附式链条传动爬行机构、驱动机构、弹簧式压紧机构、特制的χ射线管及其高压包、高压起动指示灯、信号天线、精定位摄像系统、PLC可编程工业控制器、粗定位信号接收器、χ射线源控制器、驱动电机控制器、遥控信号接收电路、χ射线源高压起动信号发射电路和电源插座等。遥控台主要包括壳体、面板、行走操作手柄、高压起停按钮、锁存时间按钮、各种指示灯、电源电压表、信号天线、曝光时间控制器、遥控信号发射电路、高压起动信号接收电路、精定位图像监视器和交流稳压电源。粗定位信号发射器主要包括低频信号发生器、支架和固定磁铁。辅助爬升引桥主要包括手推小车、引桥和电缆盘。各部分相互位置关系是，自吸附爬行探伤主机的铰式软连接活动机架分为前机架和后机架，前、后机架由铰轴连为一体，并以铰轴为中心上下自由摆动。机架两边装有永磁履带吸附式链条传动爬行机构，受前机架左前部和后机架右后部两组驱动机构驱动。弹簧式压紧机构左右各一套，其压缩弹簧纵向跨在前、后机架铰接处，由前、后支座和支架用螺钉固定安装在前、后机架上。前机架上面安装特制的χ射线管及其高压包，构成χ射线源，其后安装高压起动指示灯和信号天线。χ射线管下方安装精定位摄像系统。前机架前端底部安装粗定位信号接收器。后机架上面装有PLC可编程工业控制器、χ射线源控制器、驱动电机控制器、遥控信号接收电路、χ射线源高压起动信号发射电路和电源插座等。遥控台面板上装有行走操作手柄、高压起停按钮、各种指示灯、电源电压表、信号天线、曝光光时间控制器、锁存时间按钮等。遥控台壳体内装有遥控信号发射电路及其它专用电路、精定位图像监视器和交流稳压电源等。
自吸附爬行主机与遥控台之间由交流供电电缆相连。遥控台固定安放在辅助爬升引桥的手推小车后部。探伤工作开始之前，主机临时置于手推小车前部。
上述主机的永磁履带吸附式链条传动爬行机构包括左右两条环形滚子链条，在滚子链条外围均布固定着若干永久磁铁块。左滚子链条内部前端有主动链轮，后端有被动链轮；右滚子链条内部后端有主动链轮，前端有被动链轮；滚子链条中部有张紧轮。该爬行机构通过各链轮轴的轴承座用螺栓固定在前后主机架上。
上述主机的驱动机构由伺服电动机、电机座、谐波减速器、联轴节、主动和被动链轮轴、轴承、轴承座和链轮组成。该驱动机构通过电机座和轴承座等用螺栓固定在主机架上。
上述主机特制的χ射线管及其高压包组成χ射线源。二者为不同心的
形结构，上部为质量较小的χ射线管，下部为质量较大的高压包，将其用卡箍固定于前机架上。其重心较底，增加了稳定性。
上述主机后机架上PLC可编程工业控制器，配有230条用梯形图语言编制的控制程序指令，并包括接口扩展电路和控制继电器。
上述主机后机架上的遥控信号接收电路由信号天线、本振电路、混频电路、编码器、译码器和多路输出信号放大器组成。最后形成数据信号送至PLC可编程工业控制器及χ射线源控制器。
上述遥控台中遥控信号发射电路由本振电路、编码器、译码器、操作开关、按钮、频率合成调制器、功放发射电路和信号天线组成。
上述粗定位信号发射器由RC振荡电路、23.5HZ信号稳压电路、1∶1占空比发射电路和发射探头组成，用磁铁临时固定到被探伤焊缝附近。超低频信号穿过被探伤工件后被主机前端低部的接收探头接收。
上述辅助爬升引桥包括手推小车、引桥和电缆盘。引桥由两条可折叠的轨道桥板、销轴和支架组成。电缆盘置于小车低部。轨道桥板后端用销轴与小车架前端相连，轨道桥板前段被支架支撑起来并形成一定坡度。轨道桥板上表面焊上若干横向钢筋条，以增加主机爬升的摩擦力。
本发明由于采用了上述技术方案，其主要优点是1.由于采用自动爬行探伤主机和遥控技术，完全摆脱了传统的船罐焊缝探伤工艺方法。操作人员在地面上只操作遥控台的手柄、按钮、并同时观察监视器和各种指示灯，即可完成船罐焊缝探伤拍片。自动化水平较高，比前述传统探伤工艺方法提高工效10倍，节省了辅助设备操作人员，有利与人身防护和设备安全，是船罐焊缝探伤技术领域的重大技术进步。
2.由于主机采用了永磁履带吸附式链条传动爬行机构，整机能够吸附在被探伤工件的竖直、水平或倾斜表面上，并能按控制指令前进、后退或左、右转弯自由爬行。
3.由于机架分为前后两部分，中间采用铰式软连接方式，并且有弹簧式压紧机构，所以在有一定弧度的球面或圆柱面上探伤时，主机前后两端仍能紧贴在工件表面，保持足够大的吸附力。
4.特制的
形χ射线源不但降低了整机重心，整加了稳定性，而且使整机结构更加合理、紧凑和美观。
5.由于采用粗、精定位相结合的定位方法，使得主机寻找焊缝定位更加迅速准确。
6.操作人员在地面上不但可以遥控主机自动完成焊缝探伤拍片，而且可以遥控设置χ射线源的曝光电压和曝光时间，并将设置或改变后的数据锁定。
7.由于主机用100米长的电缆供电，并且主机和地面遥控台上都设置了χ射线源高压起动大红指示灯，操作人员在χ射线高强度辐射区以外操作，仍能直观判断χ射线源的工作状态，工作更可靠，人身更安全。
8.由于配制了一个简单而实用的辅助爬升引桥和手推小车，探伤开始前主机临时放置于小车前部，遥控台可一直安置在小车后部。引桥可以由折叠状态变为支撑状态，主机可通过引桥的轨道桥板，按遥控指令自行爬上直立的工件表面，非常灵活方便，不再需要其它辅助设备。
附
图1是本发明的探伤主机整体结构侧面示意图。
附图2是本发明的探伤主机整体结构俯视示意图。
附图3是本发明的遥控台面板示意图。
附图4是探伤机寻找焊缝粗、精定位工作原理示意图。
附图5是探伤机利用辅助爬升引桥向直立工件板壁爬行示意图。
附图6是主机上的遥控信号接收电路原理框图。
附图7是遥控台上的遥控信号发射电路原理框图。
附图8是粗定位电路原理框图。
附图9是探伤机的操作及工作过程框图。
结合附图对本发明的实施例阐述如下附图1、2中，1是χ射线管，2是精定位摄像头，3是主机外罩，4是高压包卡箍，5是高压包，6是机架压紧弹簧，7是信号天线，8是高压指示灯，9是弹簧支座和支架，10是机架联接体铰轴，11是前后机架联接体，12是滚子链条，13是χ射线源控制器，14是永磁铁块，15是后被动链轮轴承座，16是前主动链轮轴承座，17是粗定位信号接收探头，18是链条张紧轮，19是前被动链轮轴承座，20是前机架，21是后机架，22是后主动链轮轴承座，23是后联轴节，24是后电机座，25是后谐波减速器，26是后伺服电机，27是前联轴节，28是前电机座，29是前伺服电机，30是PLC可编程工业控制器，31是高压起动信号发射电路和遥控信号接收电路等。
附图3中，32是精定位图像接收天线，33是遥控信号发射天线，34是高压起动指示灯，35是电源电压表，36是电源指示灯，37是高压停止按钮，38是高压起动按钮，39是行走操作手柄，40是曝光时间控制器，41是曝光时间锁存按钮。
附图4中，42是粗定位信号发射器，43是粗定位信号发射器支架，44是粗定位信号发射器固定磁铁。45是自吸附爬行探伤机，1是探伤机上的χ射线源，2是探伤机上的精定位摄像头，17是探伤机上的粗定位信号接收探头。A是被探伤工件，B是被探伤焊缝，C是照相底片。
附图5中，47是手推小车车把，48是电源电缆盘，49是车轮，50是车架，51是后桥板，52是销轴，53是前桥板，54是引桥支架，55是电源电缆。45是正在通过引桥向直立工件壁板向上爬行的探伤机，46是安置在手推小车后部的遥控台。A是直立工件壁板。
由附图1、2可以看出本发明的自吸附爬行探伤主机的整体结构、各组成部分及其相互位置关系。由附图3可以看出本发明的遥控台面板上的零部件，体现出遥控台的组成及功能。由附图4看出探伤机寻找焊缝粗、精定位所需专用部件及工作原理。由附图5看出辅助爬升引桥各组成部分及其相互位置关系，还可以看出主机通过引桥板向直立工件爬升过程和遥控台安置在手推小车后部等状态。
由附图6、7不但可以看出主机信号接收电路和遥控台信号发射电路的组成及各部分连接关系，而且可以看出其工作过程原理。由附图8和附图4对照可以看出探伤机寻找焊缝粗定位电路组成及工作过程原理。
由附图9既可以看出本发明的主机和遥控台主要电路的连接关系，又可以看出遥控探伤工作过程。
本发明的探伤操作及工作过程是如图4所示，首先在工件A的被探伤焊缝B的反面放好照相底片C，再在照相底片C附近用磁铁44把粗定位信号发射器42临时固定到被探伤工件A的反面。
如图5所示，用手推小车把探伤主机45和遥控台46推倒被探伤船体或储罐附近，将小车前边的爬升引桥安放好，支撑牢靠，同时放开适当长度的电缆55。
操作附图3中遥控台46面板上的行走手柄39，使探伤主机45沿图5中的后桥板51和前桥板53慢慢爬升并自动吸附到直立工件A上。然后收起爬升引桥，一边向后退小车，一边放开电缆55，直至安全距离为止。
根据工件厚度，钢材和探伤要求，在遥控台上设置或修改曝光时间等参数，将此参数遥控发射给主机上的χ射线源控制器，并进行锁定。
如附图9所示，操作人员通过遥控台上的行走操作手柄，向遥控信号发射电路发出向前、后、左、右行走的指令信号。经遥控信号发射电路处理并通过天线将此指令信号发射出去。主机上的遥控信号接收电路收到此指令信号并进行处理后，再将此信号送至PLC可编程工业控制器，由PLC去控制驱动电机使主机向前、后、左、右行走，进行粗定位找焊缝。当向前、后、左、右直线行走时，驱动电机控制器使得前、后两个驱动电机转向相同并保持同步；当需要左、右转弯时，则使得前、后两个驱动电机转向相反，非常灵活。当主机前端底部的粗定位信号接收探头17到达预先设置好的粗定位信号发射器42处时，接收到粗定位信号，再将此信号处理并送至PLC去控制主机停车。这时，一边观察精定位监视器，一边操纵行走操作手柄使主机小范围移动，使主机上的χ射线源的射线窗口对准被探伤焊缝，并停车定位。按动遥控台上的高压起动按钮，发出高压起动指令，经遥控信号发射电路处理并通过天线发射出去。主机上的信号接收电路收到此指令信号并进行处理后，再将此信号送至PLC可编程工业控制器，去控制χ射线源控制器接通电源，起动高压拍片。同时，χ射线源控制器将高压检测信号反馈至PLC。如果高压起动成功，PLC接收到此信号后，一方面接通主机上的高压起动指示灯，另一方面接通主机上的高压起动信号发射电路，由主机上的天线将此信号发射出去。遥控台上的遥控信号接收电路收到此信号后即接通遥控台上的高压起动指示灯。当按曝光时间完成拍片后，即自动关闭χ射线源电源和高压起动指示灯。也可发出高压停止指令直接关闭χ射线源电源，从而紧急关闭χ射线的高压。
完成一道焊缝拍片后，再在下一道焊缝背面贴好底片并固定好粗定位信号发射器，继续按上述步骤进行拍片探伤。
当χ射线源或电源发生故障，未完成起动高压拍片时，PLC可编程工业控制器即可收到故障信号，控制主机返回，退下工件，进行故障处理。
权利要求
1.一种船罐焊缝自动爬行χ射线探伤机，包括自吸附爬行探伤主机、遥控台、粗定位信号发射器和辅助爬升引桥四个独立部分，其特征是探伤主机主要包括铰式软连接活动机架、永磁履带吸附式链条传动爬行机构、驱动机构、弹簧式压紧机构、特制的χ射线管及其高压包、高压起动指示灯、信号天线、精定位摄像系统、PLC可编程工业控制器、粗定位信号接收器、χ射线源控制器、驱动电机控制器、遥控信号接收电路、χ射线源高压起动信号发射电路和电源插座等，遥控台主要包括壳体、面板、行走操作手柄、高压起停按钮、锁存时间按钮、各种指示灯、电源电压表、信号天线、曝光时间控制器、遥控信号发射电路、高压起动信号接收电路、精定位图像监视器和交流稳压电源，粗定位信号发射器主要包括低频信号发生器、支架和固定磁铁，辅助爬升引桥主要包括手推小车、引桥和电缆盘；各部分相互位置关系是，自吸附爬行探伤主机的铰式软连接活动机架分前机架和后机架，前、后机架由铰轴连为一体，并以铰轴为中心上下自由摆动，机架两边装有永磁履带吸附式链条传动爬行机构，受前机架左前部和后机架右后部两组驱动机构驱动，弹簧式压紧机构左右各一套，其压缩弹簧纵向跨在前、后机架铰接处，由前、后支座和支架用螺钉固定安装在前、后机架上，前机架上面安装特制的χ射线管及其高压包，构成χ射线源，其后安装高压起动指示灯和信号天线，χ射线管下方安装精定位摄像系统，前机架前端底部安装粗定位信号接收器，后机架上面装有PLC可编程工业控制器、χ射线源控制器、驱动电机控制器、遥控信号接收电路、χ射线源高压起动信号发射电路和电源插座等，遥控台面板上装有行走操作手柄、高压起停按钮、各种指示灯、电源电压表、信号天线、曝光时间控制器、锁存时间按钮等，遥控台壳体内装有遥控信号发射电路及其它专用电路、精定位图像监视器和交流稳压电源等。
2.根据权利要求1所述的船罐焊缝自动爬行χ射线探伤机，其特征是主机的永磁履带吸附式链条传动爬行机构包括左右两条环形滚子链条，在滚子链条外围均部固定若干永磁铁块，左滚子链条内部前端有主动链轮，后端有被动链轮，右滚子链条内部后端有主动链轮，前端有被动链轮，滚子链条中部有张紧轮，该爬行机构通过各链轮轴的轴承座用固定螺栓固定在前、后主机架上。
3.根据权利要求1所述的船罐焊缝自动爬行χ射线探伤机，其特征是主机的驱动机构由伺服电动机、电机座、谐波减速器、联轴节、主动和被动链轮轴、轴承、轴承座和链轮组成，该驱动机构通过电机座和轴承座等用螺栓固定在主机架上。
4.根据权利要求1所述的船罐焊缝自动爬行χ射线探伤机，其特征是主机特制的χ射线管及其高压包组成了χ射线源，二者为不同心的
形结构，上部为质量较小的χ射线管，下部为质量较大的高压包，将其用卡箍固定于前机架上。
5.根据权利要求1所述的船罐焊缝自动爬行χ射线探伤机，其特征是主机后机架上的PLC可编程工业控制器，配有230条用梯形图语言编制的控制程序指令，并包括接口扩展电路和控制继电器。
6.根据权利要求1所述的船罐焊缝自动爬行χ射线探伤机，其特征是主机后机架上的遥控信号接收电路由信号天线、本振电路、混频电路、编码器、译码器和多路输出信号放大器组成，最后形成数据信号送至PLC可编程工业控制器及χ射线源控制器。
7.根据权利要求1所述的船罐焊缝自动爬行χ射线探伤机，其特征是遥控台中遥控信号发射电路由本振电路、编码器、译码器、操作开关、按钮、频率合成调制器、功放发射电路和信号天线组成。
8.根据权利要求1所述的船罐焊缝自动爬行χ射线探伤机，其特征是粗定位信号发射器由RC振荡电路、23.5HZ信号稳压电路、1∶1占空比发射电路和发射探头组成，用磁铁临时固定到被探伤焊缝附近。
9.根据权利要求1所述的船罐焊缝自动爬行χ射线探伤机，其特征是辅助爬升引桥包括手推小车、引桥和电缆，引桥由两条可折叠的轨道桥板、销轴和支架组成，电缆盘置于小车底部，轨道桥板后端用销轴与小车架前端相连，轨道桥板前段被支架支撑起来并成一定坡度，轨道桥板上表面焊上若干横向钢筋条。
全文摘要
本发明是一种船罐焊缝自动爬行x射线探伤机,属于x射线照相设备。主要包括自吸附爬行探伤机、遥控台、粗定位信号发射器和辅助爬升引桥四个独立部分。探伤主机靠铰式软连接活动机架上的永磁履带吸附式链条传动爬行机构,在遥控台操纵下前进、后退或左右转弯,自动寻找焊缝,自动完成焊缝拍片。完全摆脱了传统的探伤工艺方法,工效提高10倍,节省了大量辅助设备和辅助人员,改善了劳动条件,有利于人身防护,很有推广应用价值。
文档编号G01N23/00GK1253290SQ9811055
公开日2000年5月17日 申请日期1998年11月5日 优先权日1998年11月5日
发明者孙法远, 叶明 , 王开怀 申请人:孙法远, 叶明 , 王开怀