一种焊缝缺陷多角度x射线检测的自动化装置及检测方法
技术领域
本发明属于自动化检测设备
技术领域
，具体涉及一种焊缝缺陷多角度X射线检测的自动化装置及检测方法。背景技术
目前应用较广泛的射线探伤方法是利用X、γ射线源发出的贯穿辐射线穿透焊缝后使胶片感光，焊缝中的缺陷影像便显示在经过处理后的射线照相底片上。主要用于发现焊缝内部气孔、夹渣、裂纹及未焊透等缺陷。
对于通过焊接装配而成的产品而言，通常在产品上留下焊缝。而焊缝处的连接是否可靠，是产品性能的重要影响因素之一。
相关技术中，焊缝的检测大多采用人工检测的方式，而检测结果的准确性主要取决于检测人员的检测技能，在此情况下，该检测方式时常出现误检，无法保证产品质量，检测精度低，而且检测效率低下。
发明内容
本发明的目的是：旨在提供一种焊缝缺陷多角度X射线检测的自动化装置及检测方法，用来解决现有检测方式中存在的检测精度低，而且检测效率低下的问题。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种焊缝缺陷多角度X射线检测的自动化装置，包括控制计算机、建模计算机、X射线机、夹具、调姿机器人、移动平台和可拆卸安装在罐壁上的成像板，所述调姿机器人装载在移动平台上，所述X射线机固定安装在夹具上，所述X射线机包括X射线的发射口，所述夹具上围绕X射线机的发射口安装有多个周边测距仪，所述夹具上还安装有直线移动单元，所述直线运动单元上安装有中央测距仪，所述中央测距仪位于发射口的正前方，所述控制计算机与X射线机、调姿机器人、移动平台、周边测距仪、中央测距仪、直线移动单元信号连接，所述建模计算机与调资机器人、成像板、周边测距仪、中央测距仪信号连接。
进一步限定，所述周边测距仪不少于四个。这样的结构设计，通过不少于四个的周边测距仪对夹具与罐壁之间的距离进行测定，以保证位姿自检测的测量精度。
进一步限定，所述成像板上安装有固定框，所述固定框边缘安装有多个吸盘。这样的结构设计，通过吸盘把成像板可拆卸安装在罐壁的背面，装卸方便。
进一步限定，所述吸盘上转动安装有螺纹杆，所述螺纹杆螺接在固定框上。这样的结构设计，使得吸盘探出的高度可调，从而使成像板紧贴罐壁或与罐壁保持一指定距离，适用范围更广。
进一步限定，所述移动平台包括多个麦克纳姆轮。这样的结构设计，使用麦克纳姆轮的移动平台，可以实现任意方向的平移，和任意角度的转向，且不需要任何转弯半径，其突出优点是位置调整方便，特别是在最终定位时，可以实现在任意方向上微小位移的调整。
进一步限定，所述移动平台上还安装有多个支撑机构。这样的结构设计，在移动平台移动到对应位置后，可使用支撑机构对自动化装置进行支撑，避免调姿机器人在带动夹具运动到不同位置时，因重心发生变化，而造成的影响到最终缺陷立体模型的准确性的问题。
进一步限定，所述支撑机构包括安装座、脚撑电机和支撑脚，所述脚撑电机固定安装在安装座上，所述脚撑电机的输出轴上安装有丝杆，所述丝杆与支撑脚螺接，所述脚撑电机与控制计算机信号连接。这样的结构设计，支撑机构的升降由控制计算机通过对脚撑电机的控制实现，进一步提高本装置的自动化程度，使用更加方便。
进一步限定，所述调姿机器人为6轴关节式机械臂，所述夹具固定安装于6轴关节式机械臂的自由端。
本发明还公开了一种焊缝缺陷多角度X射线自动化检测方法，使用上述的自动化检测装置，包括如下步骤：
1)操作者先通过控制计算机操控移动平台运动到罐壁的指定缺陷位置附近，再使支撑机构顶升，实现对移动平台固定支撑；
2)通过控制计算机操控直线移动单元带动中央测距仪运动到与X射线机的发射口的同轴的位置并启动；
3)以中央测距仪的激光束为指示，操作者通过控制计算机操控调姿机器人，使中央测距仪的激光束指向罐壁上的缺陷位置；
4)同时启动周边测距仪和中央测距仪，检测其所在位置与罐壁之间的距离；
5)建模计算机通过对5个距离值和调姿机器人当前位姿的结算，可以得到调姿机器人与罐壁之间的相对位姿；
6)以指定缺陷为球心，以射线检测距离为半径，构建一半球体，在该半球体上设定一系列多角度检测时射线机所处的位置点，控制计算机完成机械臂的整体运动轨迹规划；
7)通过控制计算机操控直线移动单元带动中央测距仪移动到起始位，对发射器的发射口进行避让；
8)通过控制计算机根据预设程序，自动控制调姿机器人带动射线机依次运动到各检测位置点，并在各检测位置点启动射线机，进行射线检测，直至完成所有位置点的检测；
9)成像板和调姿机器人分别将得到的图像和图像对应的机械臂位姿数据实时或作业后传输到建模计算机，建模计算机在上述数据的基础上，完成缺陷立体模型的构建。
采用上述技术方案的发明，具有如下优点：
1、由移动平台带动移动、由调姿机器人进行位置对准，再通过控制计算机内部的程序控制调姿机器人，带动X射线机进行多角度检测，检测自动化程度高，提高了检测效率，同时提高了检测精度；
2、由中央测距仪和多个周边测距仪对夹具与罐壁之间的距离进行测定，然后由此距离尺寸计算得出夹具当前的位姿信息，配合成像板上得出的图像信息，进一步提高检测精度。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
图1为本发明一种焊缝缺陷多角度X射线检测的自动化装置及检测方法实施例的结构示意图一；
图2为本发明一种焊缝缺陷多角度X射线检测的自动化装置及检测方法实施例的结构示意图二；
图3为本发明一种焊缝缺陷多角度X射线检测的自动化装置及检测方法实施例的结构示意图三；
图4为本发明一种焊缝缺陷多角度X射线检测的自动化装置及检测方法实施例中成像板部分的结构示意图；
主要元件符号说明如下：
罐壁10、缺陷位置101、
X射线机1、罐壁10、缺陷位置101、
夹具2、周边测距仪21、中央测距仪22、
调姿机器人3、
移动平台4、麦克纳姆轮41、支撑机构42、安装座421、脚撑电机422、支撑脚423、成像板5、固定框51、吸盘52、螺纹杆53。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。
如图1～图4所示，本发明的一种焊缝缺陷多角度X射线检测的自动化装置，包括控制计算机、建模计算机、X射线机1、夹具2、调姿机器人3、移动平台4和可拆卸安装在罐壁10上的成像板5，调姿机器人3装载在移动平台4上，X射线机1固定安装在夹具2上，X射线机1包括X射线的发射口11，夹具2上围绕X射线机1的发射口11安装有多个周边测距仪21，夹具2上还安装有直线移动单元，直线运动单元上安装有中央测距仪22，中央测距仪22位于发射口11的正前方，控制计算机与X射线机1、调姿机器人3、移动平台4、周边测距仪21、中央测距仪22、直线移动单元信号连接，建模计算机与调资机器人3、成像板5、周边测距仪21、中央测距仪22信号连接。
周边测距仪21不少于四个，优选为四个。通过四个的周边测距仪21对夹具2与罐壁之间的距离进行测定，以保证位姿自检测的测量精度。
成像板5上安装有固定框51，固定框51边缘安装有多个吸盘52。通过吸盘52把成像板5可拆卸安装在罐壁10的背面，装卸方便。
吸盘52上转动安装有螺纹杆53，螺纹杆53螺接在固定框51上。使得吸盘52探出的高度可调，从而使成像板5紧贴罐壁10或与罐壁10保持一指定距离，适用范围更广。
移动平台4包括多个麦克纳姆轮41。使用麦克纳姆轮41的移动平台，可以实现任意方向的平移，和任意角度的转向，且不需要任何转弯半径，其突出优点是位置调整方便，特别是在最终定位时，可以实现在任意方向上微小位移的调整。
移动平台4上还安装有多个支撑机构42。在移动平台4移动到对应位置后，可使用支撑机构42对自动化装置进行支撑，避免调姿机器人3在带动夹具2运动到不同位置时，因重心发生变化，而造成的影响到最终缺陷立体模型的准确性的问题。
支撑机构42包括安装座421、脚撑电机422和支撑脚423，脚撑电机422固定安装在安装座421上，脚撑电机422的输出轴上安装有丝杆，丝杆与支撑脚423螺接，脚撑电机422与控制计算机信号连接。支撑机构42的升降由控制计算机通过对脚撑电机422的控制实现，进一步提高本装置的自动化程度，使用更加方便。
调姿机器人3为6轴关节式机械臂，夹具2固定安装于6轴关节式机械臂的自由端。
本发明还公开了一种焊缝缺陷多角度X射线自动化检测方法，使用上述的自动化检测装置，包括如下步骤：
1)操作者先通过控制计算机操控移动平台4运动到罐壁10的指定缺陷位置101附近，再使支撑机构42顶升，实现对移动平台4固定支撑；
2)通过控制计算机操控直线移动单元带动中央测距仪22运动到与X射线机1的发射口11的同轴的位置并启动；
3)以中央测距仪22的激光束为指示，操作者通过控制计算机操控调姿机器人3，使中央测距仪22的激光束指向罐壁10上的缺陷位置101；
4)同时启动4个周边测距仪22和中央测距仪21，检测其所在位置与罐壁10之间的距离；
5)建模计算机通过对5个距离值和调姿机器人3当前位姿的结算，可以得到调姿机器人3与罐壁10之间的相对位姿；
6)以指定缺陷101为球心，以射线检测距离为半径，构建一半球体，在该半球体上设定一系列多角度检测时射线机所处的位置点，控制计算机完成机械臂的整体运动轨迹规划；
7)通过控制计算机操控直线移动单元带动中央测距仪22移动到起始位，对发射器1的发射口1进行避让；
8)通过控制计算机根据预设程序，自动控制调姿机器人3带动射线机1依次运动到各检测位置点，并在各检测位置点启动射线机2，进行射线检测，直至完成所有位置点的检测；
9)成像板5和调姿机器人3分别将得到的图像和图像对应的机械臂位姿数据实时或作业后传输到建模计算机，建模计算机在上述数据的基础上，完成缺陷立体模型的构建。
以上对本发明提供的一种焊缝缺陷多角度X射线检测的自动化装置及检测方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
