[发明专利]履带式磁声复合检测机器人及检测方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及工业无损检测技术领域，具体而言，涉及一种履带式磁声复合检测机器人及检测方法和装置。

背景技术

目前，能源安全已成为全世界广泛关注的焦点，如何提高大型石油和石化设备以及油气输送管道的使用周期，降低停产损失，并保障其安全运行是各国科技工作者研究的热点。因而，对大型常压储罐(例如，国家原油战略储备库、千万吨炼油、百万吨乙烯工程等拥有的数量众多的储罐)进行无损检测，是本领域技术人员需要进行的一项十分重要的工程。

我国拥有大型常压储罐(容积大于等于5000立方米，直径大于等于12.5米的储油罐)20多万台，而原油战略储备库直径达100米以上，高度达几十米，在这些储罐壁面的检测中，主要关心的是其腐蚀导致壁厚的减薄，以及表面裂纹等缺陷进行检测。其储罐(一般为圆柱型储罐)的外壁除爬梯以外无任何可攀登附着处，对于储罐外壁缺陷的检测，传统的手段是采用人工检测的方式，使用吊索将检测人员悬吊至被检储罐外壁的壁面，这种检测方式需要检测人员进行高空作业，较危险，且效率低下。

为了保障检测人员的人身安全，使用爬壁机器人对大型储罐进行检测是一种很好的解决方法。目前已有研究人员对爬壁机器人进行了一些设计，关于爬壁机器人研究如下：

公开号为US4664212的专利文献公开了一种真空壁履带，公开号为EP2653864A1的专利文献公开了一种用于腐蚀监测的爬升机器人和用于电位测绘的传感器，公开号为US 9193068 B2的专利文献公开了一种结构评估，维护和修理装置和方法，申请号为CN201210130261的专利文献公开了一种爬壁机器人，申请号为CN201410645993的专利文献公开了一种磁吸附爬壁机器人。这些文献公开的机器人主要依靠磁吸附或负压吸附作用，且为通用机器人结构，还未考虑针对不同检测需求进行具体设计，且不具备检测能力，若将其用于检测，只能携带检测仪器或设备，这将增加整机的体积与重量，若同时实现多种技术检测，整机重量大大增加，这对机器人的负载能力提出了新的要求。

针对检测运用所设计的爬壁检测机器人，研究情况如下：公开号为US 8171809B2的专利文献公开了一种风力涡轮机检查系统和方法，其针对风机进行了检测小车的设计，但是，由于机器人采用绳索牵引，使用不便；文章“用于检查的负压粘附的爬升机器人的开发”中提出的机器人采用真空吸盘结构，因而只能运用于光滑表面，对不同曲率半径的壁面适应较困难；申请号为CN201210185203的专利文献公开了一种复合磁吸附式视频检测爬壁机器人，由于其只针对壁面通过视频进行视觉检测，因而不具备测厚等功能；申请号为CN201510173038的专利文献公开了一种用于磁粉探伤检测的爬壁机器人，其主要针对磁粉探伤设计优化，不能进行自动壁面测厚；申请号为CN2010101060800的专利文献公开了一种风机塔筒焊缝自动在线检测装置，只能够针对风机塔的焊缝进行了相控阵技术检测，未实现壁面的测厚及非焊缝区检测。

另外，文章“a compact wall-climbing and surface adaptation robot for non-destructive testing”公开了一种用于磁铁阵列的机器人，可良好的吸附和爬行于铁磁性材料，在一定曲率范围内可自动调整适应曲面现状，其携带Sonatest Ltd.公司的利用橡胶进行耦合的压电超声传感器，可实现壁厚测量，但对于带不均匀较厚油漆层壁板检测效果不理想，对于大型储罐壁板，完成全部扫描检测将耗费大量时间。

London South Bank University的产品CROCELLS robot通过携带奥林巴斯压电相控阵设备完成爬壁检测，对于带油漆层壁板将无能为力，对于大型储罐壁板，完成全部扫描检测也将耗费大量时间。

由上可知，相关技术中还没有针对检测大型石油储罐的壁面而设计的爬壁机器人，而现有针对储罐检测方案中也只能实现单一功能的检测，例如，授权号为CN 102661995 B的专利公开了一种电磁超声与漏磁复合的检测方法，其提供的检测方法只能实现超声体波测厚与漏磁检测功能，不能够实现超声导波缺陷检测功能；而授权号为CN 103353479 B的专利文献“一种电磁超声纵向导波与漏磁检测复合的检测方法”提供的检测方法只能实现被测区域内表面产生超声纵向导波检测和漏磁检测功能。对储罐常见的腐蚀壁厚减薄不能测量。

针对上述现有无损检测中的检测机器人采用多种技术分离使用造成检测效率低下、成本高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容