專利名稱：電磁跟蹤控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種用于焊管焊縫自動化探傷的動態(tài)跟蹤定位裝置，特別是涉及一種適用于焊縫自動化探傷系統(tǒng)的電磁式動態(tài)跟蹤定位裝置。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外有多種適用于焊縫自動化探傷系統(tǒng)的動態(tài)跟蹤定位方法，比如機械靠輪定位方法、CCD攝像方法、電磁感應方法、激光掃描方法等。在直縫焊管和螺旋焊管焊縫的超聲波自動探傷系統(tǒng)中，探頭與焊縫間相對位置的動態(tài)跟蹤定位，是保證系統(tǒng)性能指標的關(guān)鍵技術(shù)之一，多年來一直是國內(nèi)外不斷探索的課題。傳統(tǒng)的動態(tài)跟蹤定位方法如機械靠輪方法存在跟蹤精度低的缺點；CCD攝像方法是一種光學方法，由于焊縫超聲波探傷需要耦合水，而焊接部位的余熱產(chǎn)生蒸氣，可導致CCD光學系統(tǒng)無法正常工作；激光掃描方法成本過高且實用性較差；電磁感應方法有成本低、實用性強和不受水氣影響的優(yōu)點，但精度較低，如能進一步提高電磁感應方法的精度，將是焊縫自動化探傷領(lǐng)域中比較理想的探頭跟蹤定位方法。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所解決的技術(shù)問題是在直縫焊管和螺旋焊管焊縫的超聲波自動探傷系統(tǒng)中，提供一種采用電磁傳感器和跟蹤控制器構(gòu)成的具有靈敏度高、響應速度快、可直接驅(qū)動伺服電機的電磁跟蹤控制裝置。
本實用新型電磁跟蹤控制裝置技術(shù)方案內(nèi)容簡述本實用新型是一種適用于焊縫自動化探傷系統(tǒng)，由電磁傳感器和跟蹤控制器構(gòu)成的電磁跟蹤控制裝置，其特征在于采用鐵氧體“E”型磁芯和初、次級線圈及振蕩器、放大器，組成電磁傳感器，并封裝于非導磁材料圓筒內(nèi)，如薄壁鋁管內(nèi)；采用濾波器、差動放大器、不損失電平的正負電壓射隨器組成跟蹤控制器；電磁傳感器，采用集成電路組成多諧振蕩器，并經(jīng)觸發(fā)器分頻獲得相同占空比的方波，采用4個晶體管組成分時交替導通的電流驅(qū)動電路，去激勵鐵氧體“E”型磁芯的初級線圈，初級線圈分繞于“E”型磁芯的兩側(cè)，兩側(cè)匝數(shù)相等且組成串聯(lián)回路，“E”型磁芯的形狀為“E”形，其外形尺寸應滿足M≤S≤L，其中S是導磁材料跟蹤目標的外形尺寸，M是“E”型磁芯的內(nèi)孔尺寸，L是“E”型磁芯的外框尺寸；“E”型磁芯的兩側(cè)分別纏繞兩組匝數(shù)相等的次級線圈，采用2個性能相同的集成放大器，分別放大纏繞于“E”型磁芯兩側(cè)的2組次級線圈的感應電壓信號。
跟蹤控制器，采用二極管和RC并聯(lián)電路組成濾波器，以消除電磁傳感器兩路輸出波形的失真和相位差對跟蹤效果產(chǎn)生的不利影響，改變RC時間常數(shù)可改變跟蹤響應速度；采用二級集成差動放大器，放大電磁傳感器2路輸出信號經(jīng)濾波器濾波后的直流電壓壓差信號并獲得正、負電壓輸出，以區(qū)別位置偏離方向；采用2個PNP晶體管和2個NPN晶體管，組成不損失電平的正負電壓射隨器，可直接驅(qū)動伺用電機，從而實時調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向以達到跟蹤動態(tài)目標和鎖定相對位置不變的目的。
本實用新型電磁跟蹤控制裝置，該裝置的電磁傳感器對導磁材料有敏感的位置識別功能，控制器對傳感器輸出的信號進行放大后獲得與位置偏離成正比的正負電壓，可直接控制伺服電機的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速，從而可實時跟蹤鎖定運動系統(tǒng)的目標位置，與現(xiàn)有常規(guī)方法相比，有跟蹤精度高、響應速度快、實用性強的優(yōu)點。


圖1為電磁跟蹤控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖圖2為電磁傳感器電原理圖圖3為跟蹤控制器電原理圖圖4為鐵氧體E型磁芯及跟蹤目標的外形結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方法 本實用新型電磁跟蹤控制裝置是這樣實現(xiàn)的。結(jié)合附圖作進一步說明，見圖1是電磁跟蹤控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖，虛線框[I]是電磁傳感器，虛線框[II]是跟蹤控制器。圖中1是鐵氧體“E”型磁芯及初次級線圈，2是振蕩器和電流驅(qū)動器，3、4是集成放大器，5、6是濾波器，7、8是差動放大器，9是不損失電平的正負電壓射隨器。
見圖2是電磁傳感器電原理圖，集成反向器(比如CD4049)IC1、IC2和R1、C1、W1組成多諧振蕩器，W1可調(diào)節(jié)振蕩頻率，經(jīng)觸發(fā)器(比如CD4013)分頻后獲得相同占空比的方波，經(jīng)集成反向器(比如CD4049)1C3、IC4分別獲得反向方波去激勵由TR1、TR2、TR3、TR4組成的分時導通電流驅(qū)動電路，其中D1、D2和D3、D4起溫度補償作用；纏繞于鐵氧體“E”型磁芯兩側(cè)的初級線圈L1和L2匝數(shù)相等并組成串聯(lián)回路；纏繞于“E”型磁芯兩側(cè)的次級線圈L3和L4匝數(shù)相等，其感應電壓信號分別送至集成放大器(比如MAX412)IC6和IC7進行放大，空載時兩路輸出“A”和“B”應相等，可通過W2和W3進行調(diào)節(jié)。
圖3是跟蹤控制器電原理圖，D1、R5、C3和D2、R6、C4組成2路濾波器，分別處理來自電磁傳感器兩路輸出端“A”和“B”的振蕩信號，C1和C2是耦合電容，R1、R3和R2、R4與W1組成兩路分壓回路，使電阻R7、R8上的電壓相等；IC1和IC2組成兩級差動放大器(比如MAX412)，放大倍數(shù)通過W1和W2調(diào)節(jié)，從R11輸出與左右位置偏離成正比的正負電壓；TR1、TR2、TR3、TR4組成不損失電平的射隨器，可直接驅(qū)動伺服電機，R12、C5消除突發(fā)性干擾電平；EW是指針式表頭，指示輸出正負電壓的大小，空載時調(diào)節(jié)W1使指針指示為零。
見圖4是“E”型磁芯和跟蹤目標外形結(jié)構(gòu)示意圖，1是“E”型磁芯，其形狀為“E”形，跟蹤目標的突起部分尺寸S即為跟蹤目標的幾伺尺寸，比如焊道寬度。初級線圈分繞于“E”型磁芯的兩側(cè)，兩側(cè)匝數(shù)相等且組成串聯(lián)回路，“E”型磁芯的外形尺寸應滿足M≤S≤L，其中S是導磁材料跟蹤目標的外形尺寸，M是“E”型磁芯的內(nèi)孔尺寸，L是“E”型磁芯的外框尺寸；“E”型磁芯的兩側(cè)分別纏繞兩組匝數(shù)相等的次級線圈，采用2個性能相同的集成放大器，分別放大2組次級線圈的感應電壓信號。
權(quán)利要求1.一種用于焊縫自動化探傷系統(tǒng)，由電磁傳感器和跟蹤控制器構(gòu)成的電磁跟蹤控制裝置，其特征在于采用鐵氧體“E”型磁芯和初、次級線圈及振蕩器、放大器，組成電磁傳感器，并封裝于非導磁材料圓筒內(nèi)，如薄壁鋁管內(nèi)；采用濾波器、差動放大器、不損失電平的正負電壓射隨器組成跟蹤控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁傳感器，其特征在于采用集成電路組成多諧振蕩器，并經(jīng)觸發(fā)器分頻獲得相同占空比的方波，采用4個晶體管組成分時交替導通的電流驅(qū)動電路，去激勵鐵氧體“E”型磁芯的初級線圈；初級線圈分繞于“E”型磁芯的兩側(cè)，兩側(cè)匝數(shù)相等且組成串聯(lián)回路，“E”型磁芯的形狀為“E”形，其外形尺寸應滿足M≤S≤L，其中S是導磁材料跟蹤目標的外形尺寸，M是E型磁芯的內(nèi)孔尺寸，L是“E”型磁芯的外框尺寸；“E”型磁芯的兩側(cè)分別纏繞兩組匝數(shù)相等的次級線圈，采用2個性能相同的集成放大器，分別放大纏繞于“E”型磁芯兩側(cè)的2組次級線圈的感應電壓信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跟蹤控制器，其特征在于采用二極管和RC并聯(lián)電路組成濾波器；采用二級集成差動放大器，放大電磁傳感器2路輸出信號經(jīng)濾波器濾波后的直流電壓壓差信號并獲得正、負電壓輸出；采用2個PNP晶體管和2個NPN晶體管，組成不損失電平的正負電壓射隨器，可直接驅(qū)動伺服電機。
專利摘要本實用新型屬于一種用于焊管焊縫自動化探傷的動態(tài)跟蹤定位裝置，特別是涉及一種適用于焊縫自動化探傷系統(tǒng)的電磁式動態(tài)跟蹤定位裝置。是由電磁傳感器和跟蹤控制器構(gòu)成，采用鐵氧體“E”型磁芯和初、次級線圈及振蕩器、放大器，組成電磁傳感器，并封裝于非導磁材料圓筒內(nèi)，如薄壁鋁管內(nèi)；采用濾波器、差動放大器、不損失電平的正負電壓射隨器組成跟蹤控制器。該電磁傳感器對導磁材料有敏感的位置識別功能，控制器對傳感器輸出的信號進行放大后獲得與位置偏離成正比的正負電壓，可直接控制伺服電機的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速，從而可實時跟蹤鎖定運動系統(tǒng)的目標位置，應用于焊縫自動化探傷系統(tǒng)，有靈敏度高、響應速度快、控制靈活可靠的特點。
文檔編號G01N27/82GK2575673SQ0228083
公開日2003年9月24日 申請日期2002年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月1日
發(fā)明者盧明熙 申請人:鞍山美斯探傷設備有限公司