[发明专利]一种适用于汽轮机焊接转子的相控阵超声波无损检测机器人系统

说明书

技术领域

本发明属于检测机器人领域，特别是一种适用于汽轮机焊接转子的相控阵超声波无损检测机器人系统。

背景技术

转子是汽轮机的核心部件，其结构形式很多，如整锻转子、套装转子、焊接转子和组合转子等。与常规火电机组汽轮机转子相比，核电站汽轮机转子体积和重量都大，加工精度要求高，一般均采用焊接转子。

为保证焊接转子的质量，在制过程中、制备完成后、在役过程中均需要进行焊缝的相控阵超声波检测，相控阵探头和楔块较大，并且需要在焊缝不同位置，采用不同的楔块进行检测。特别是在制备完成后及在役过程中，由于转子装有叶片，作业空间变得极其狭小。

目前，针对相控阵超声检测已经具有成熟的夹具和检测系统，但由于焊接转子应用场合的特殊情况，现有方案都无法在焊接转子上进行使用。

如专利申请号为201010248503.2，申请日期为2010年8月14日，名为“焊缝超声检测扫查装置”的发明专利；以及申请号为201310685223.1，申请日期为2013年12月13日，名为“厚壁接管焊缝超声检测装置”，这两个方案均可以夹持超声探头进行检测，但两个方案均没有设计定位装置，在焊接转子的检测中，不能固定扫查的位置，使整个扫查数据不可靠；其次两套方案均无驱动机构，不能在工件上进行自动检查。基于以上两点，两个方案不能应用于焊接转子场合。

又如专利申请号为201210192602.2，申请日期为2012年6月12日，名为“焊缝智能跟踪超声检测机器人及其软件分析系统”的发明专利，该发明介绍了一种根据视觉传感器和测厚超声探头进行定位的超声检测机器人，由于焊接转子焊缝被加工后，无法通过视觉传感器进行识别，并且焊接转子厚度固定不变，所以视觉和测厚的方法无法在焊接转子的检测中进行使用，不适合焊接转子场合的使用。

发明内容

为了克服背景技术中没有定位、驱动装置的缺陷以及利用视觉和测厚方法检测焊接转子焊缝的不足，本发明特提出一种新型的相控阵超声波无损检测机器人系统。

本发明是一种适用于汽轮机焊接转子的相控阵超声波无损检测机器人系统，所述系统主要包括移动平台（1）、定位杆（2）、相控阵探头（3）、相控阵探头夹具（4）、控制台（5）及超声检测设备（6）；所述移动平台（1）吸附在焊接转子表面；所述定位杆（2）共有四组，其中移动平台（1）的前后部位具有两组，夹具（4）的前后部位具有两组，定位杆（2）与焊接转子两边侧壁（10）进行接触，对移动平台（1）和夹具（4）的位置进行固定；所述相控阵探头（3）被相控阵探头夹具（4）夹持；所述相控阵探头夹具（4）与移动平台（1）通过球铰连接器（9）进行连接，相控阵探头夹具（4）本身没有驱动动力，可以自由移动，由移动平台（1）带动移动；所述超声检测设备（6）通过探头连线（8）与相控阵探头（3）连接；所述控制台（5）和移动平台（1）通过电源及通讯电缆（7）进行连接。

定位杆（2）通过转子的侧壁（10），将移动平台（1）和相控阵探头夹具（4）进行精确定位，移动平台（1）和相控阵探头夹具（4）在移动过程中不能左右移动，保证了检测过程中的位置要求；定位杆（2）的长度可以根据焊缝的位置进行自由的调节。

超声检测设备（6）和相控阵探头（3）之间通过探头连线进行连接，超声检测设备（6）接受、处理相控阵探头（3）的信号，并且提供相控阵探头（3）的油路，排除相控阵探头（3）和焊接转子之间的空气。

进一步的，所述移动平台（1）的底部由永磁磁铁（20）和防滑轮（19）构成，所述永磁磁铁（20）间隙吸附在焊接转子的表面；采用永磁磁铁（20）间隙吸附在焊接转子的表面，永磁磁铁（20）与焊接转子表面不接触，留有间隙，依靠永磁磁铁（20）的吸引力将移动平台吸附在焊接转子的表面。

进一步的，所述夹具（4）包括夹具骨架（12）、探头夹持器（11）、万向轮（15）、滚动轮（14）、夹具驱动电机（16），移动滑轨（13）及导向套（17）；夹具骨架（12）的两端分别包括两个万向轮（15）和两个滚动轮（14），四个轮可以自由移动；夹具骨架（12）上固定安装了移动滑轨（13），通过电机（16）可以改变导向套（17）的横向位置；导向套（17）和探头夹持器（11）进行连接。

进一步的，所述相控阵探头夹具（4）夹持一个相控阵探头（3），相控阵探头（3）的位置可以根据需要，通过夹具驱动电机（16）进行调节，夹持相控阵探头（3）的探头夹持器（11）确保了探头和转子充分接触。