[發明專利]一種水下焊縫超聲跟蹤系統

有效

• 申請號: 202011179862.7
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112355440B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 賀文雄;張洪濤;舒鳳遠;于靜泊;趙洪運;馮吉才
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127;B23K9/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于水下焊縫缺陷檢測和水下濕法焊接的超聲跟蹤系統，其特征在于：該系統包括水下自動爬行機構、跟蹤方向調節機構、可調支架、跟蹤探頭、跟蹤探頭掃描機構、焊縫自動跟蹤控制器、超聲波探傷儀，其中在水下自動爬行機構位于檢測探頭或焊槍的前方設置一個用于焊縫跟蹤的超聲波探頭，當爬行機構在水下沿焊縫爬行進行檢測或焊接時，跟蹤探頭在焊縫的橫向作超過焊縫寬度的掃描，同時不斷發射超聲波脈沖，并不斷接收已焊焊縫及其兩側鄰近的焊件表面或待焊坡口及其兩側鄰近的焊件表面反射回來的超聲波脈沖，將其轉化為電信號，傳給水上的超聲波探傷儀，超聲波探傷儀對其進行采樣和模數轉換，再傳給水上的焊縫自動跟蹤控制器，自動跟蹤控制器按照“累積回波幅度偏差負反饋控制算法”或“累積距離/時間偏差負反饋控制算法”進行處理，然后向水下爬行機構的方向調節機構發出控制信號，以調節其跟蹤方向；其中所述“累積回波幅度偏差負反饋控制算法”是基于待焊接的坡口表面或已焊接的焊縫表面反射超聲波的幅度低于其鄰近的母材表面反射超聲波的幅度，將跟蹤探頭從一端橫向掃描到另一端的行程或時間分成相等的兩半，將跟蹤探頭掃描已焊焊縫及其兩側鄰近的焊件表面或待焊坡口及其兩側鄰近的焊件表面兩半的超聲反射回波幅值分別進行累加，然后進行比較；如果跟蹤探頭掃描的中心位置偏離焊縫或坡口的中心線，上述兩半的波幅累加值就不相等，存在偏差；將此偏差作為控制變量，并轉化成電信號，放大以后，負反饋控制爬行機構的方向控制電機，使爬行機構往減小偏差的方向偏轉，從而靠近焊縫或坡口中心線；所述的“累積距離/時間偏差負反饋控制算法”是基于待焊接的坡口表面或已焊好有余高的焊縫表面到跟蹤探頭的距離與其鄰近的母材表面到跟蹤探頭的距離不同，以致超聲波傳播的時間不同，將跟蹤探頭從左端橫向掃描到右端的行程或時間分成左右相等的兩半，將跟蹤探頭掃描時左右兩半的超聲到已焊焊縫及其兩側鄰近的焊件表面或待焊坡口及其兩側鄰近的焊件表面反射回探頭的傳播時間分別進行累加，然后進行比較；如果跟蹤探頭掃描的中心位置偏離焊縫或坡口的中心線，上述兩半的傳播時間的累加值就不相等，存在偏差；同樣，將此偏差作為控制變量，并轉化成電信號，放大以后，負反饋控制爬行機構的方向控制電機，使爬行機構往減小偏差的方向偏轉，從而靠近焊縫或坡口中心線，其中作為比較參數的所述傳播時間，可以由傳播時間乘聲速除以2得到的距離進行替換。

2.如權利要求1所述的用于水下焊縫缺陷檢測和水下濕法焊接的超聲跟蹤系統，其特征在于所述水下自動爬行機構、跟蹤方向調節機構、可調支架、跟蹤探頭和跟蹤探頭掃描機構都處于水下，并采取了防水耐水壓措施，其中水下電子、電器元件與接線端子都采用防水封裝。

3.如權利要求1所述的用于水下焊縫缺陷檢測和水下濕法焊接的超聲跟蹤系統，其特征在于所述水下自動爬行機構是自動小車或機器人，采用履帶、磁鐵吸附輪或螺旋槳反沖加壓輪進行爬行，由水上的控制箱提供電源及控制信號，所述水下自動爬行機構還安裝有跟蹤方向調節機構和可調支架。

4.如權利要求1所述的用于水下焊縫缺陷檢測和水下濕法焊接的超聲跟蹤系統，其特征在于所述跟蹤方向調節機構，采用步進電機或伺服電機與減速器進行驅動。

5.如權利要求1所述的用于水下焊縫缺陷檢測和水下濕法焊接的超聲跟蹤系統，其特征在于所述的可調支架一部分用于安裝探傷探頭或焊槍，另一部分用于安裝跟蹤探頭掃描機構，并且安裝后都可按需要調節位置。

6.如權利要求1所述的用于水下焊縫缺陷檢測和水下濕法焊接的超聲跟蹤系統，其特征在于所述的跟蹤探頭掃描機構是一種電機帶動絲杠傳動的直線往復移動機構，并采用步進電機或伺服電機與減速器進行驅動。

7.如權利要求1所述的用于水下焊縫缺陷檢測和水下濕法焊接的超聲跟蹤系統，其特征在于所述的跟蹤探頭，采用水浸聚焦探頭，設定跟蹤探頭與焊件表面的距離等于探頭的焦距；且跟蹤探頭安裝在跟蹤探頭掃描機構的滑塊上，并且位于探傷探頭或焊槍的前方。