本發(fā)明屬于無損檢測領(lǐng)域，具體涉及一種鋼橋面板頂板焊縫超聲檢測自走小車。

背景技術(shù)：

超聲波焊縫裂紋檢測的原理是利用超聲波在異質(zhì)界面反射的回波來判斷缺陷?，F(xiàn)有常規(guī)超聲波檢測儀器需要在被檢測物體表面涂抹耦合劑，人工手持探頭在被檢測物體表面移動掃查，同時觀察超聲儀顯示屏上的波形，判斷缺陷。而正交異性鋼橋面板的疲勞裂紋主要發(fā)生在頂板與u肋焊縫處，鋼箱梁一般高3米左右，利用超聲波對此位置進(jìn)行人工檢測時，檢測人員需要借助爬梯，且由于梯子移動的限制，無法進(jìn)行連續(xù)長距離掃查，因此目前，該位置的裂紋基本通過目視檢測，目視檢測發(fā)現(xiàn)明顯裂紋后再人工進(jìn)行超聲檢測，獲得裂紋詳細(xì)情況，然而一旦裂紋發(fā)展到可以目視發(fā)現(xiàn)的時候，損傷已經(jīng)比較嚴(yán)重，對于后期的維護(hù)和修復(fù)都將產(chǎn)生不利的影響。并且，人工進(jìn)行頂板超聲波檢測時難以按固定位置進(jìn)行掃查，檢測效果受檢測人員素質(zhì)影響較大。

因此，需要一種鋼橋面板焊縫超聲檢測自走小車，通過自動化無人機(jī)檢測手段解決上述人工檢測的限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明針對現(xiàn)有超聲波檢測技術(shù)在正交異性鋼橋面板上應(yīng)用的局限性，提供一種橋面板焊縫超聲檢測自走小車?？梢赃M(jìn)行頂板與u肋裂紋的自動化掃查。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所述的鋼橋面板焊縫超聲檢測自走小車采用如下技術(shù)方案：

一種鋼橋面板頂板焊縫超聲檢測自走小車，包括履帶式磁輪機(jī)構(gòu)、車架、超聲探頭以及探頭架，車架包括橫梁和縱梁，橫梁通過履帶式磁輪機(jī)構(gòu)支撐，縱梁可移動地安裝在橫梁上，探頭架可移動地安裝在縱梁上，且探頭架能夠繞自身軸線在在垂直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)；超聲探頭安裝在車架上；超聲探頭隨著探頭架沿著縱梁的平移、縱梁沿著橫梁的平移來調(diào)整自身在車架上的位置，超聲探頭隨著探頭架在垂直面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生旋轉(zhuǎn)；車架隨著履帶式磁輪機(jī)構(gòu)的行走，帶動超聲探頭行走。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述履帶式磁輪機(jī)構(gòu)、橫梁、、縱梁、超聲探頭以及探頭架均為兩個，且兩個橫梁中，其中一個橫梁通過鉸鏈與另一個橫梁鉸接，同時兩個橫梁之間通過鎖定連接件實現(xiàn)兩者的位置調(diào)節(jié)并鎖定；兩個超聲探頭中，其中一個超聲探頭為超聲波發(fā)射探頭，另一個超聲探頭為超聲波接收探頭；超聲波發(fā)射探頭朝向目標(biāo)發(fā)射的超聲波，在穿透目標(biāo)后，能夠被超聲波接收探頭接收到。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述履帶式磁輪機(jī)構(gòu)，包括橡膠履帶、若干磁鐵履帶片以及兩個輪轂；各磁鐵履帶片的長度與橡膠履帶的寬度相仿，相互平行地均勻安裝在橡膠履帶的外表面；橡膠履帶通過兩個輪轂張進(jìn)，且兩個輪轂之間通過轉(zhuǎn)軸連接；所述轉(zhuǎn)軸與第一動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)的動力輸出端連接；橡膠履帶在第一動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下行走。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述縱梁通過絲杠機(jī)構(gòu)安裝橫梁上。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述絲杠機(jī)構(gòu)包括絲桿以及第二動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)；縱梁的下表面具有絲桿套筒，絲桿的一端與第二動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)的動力輸出端連接，另一端則穿過絲桿套筒放置，且絲桿與絲桿套筒之間螺紋配合連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的第一動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)、第二動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)共同合用一個驅(qū)動電機(jī)，該驅(qū)動電機(jī)的動力輸出端通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)軸連接，同時所述驅(qū)動電機(jī)的動力輸出端通過冠狀齒輪差速器與絲桿連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述橫梁沿著中部位置設(shè)置橫梁頂面軌道，絲杠套筒嵌裝于橫梁頂面軌道中，并能夠沿著橫梁頂面軌道平動。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在橫梁頂面軌道的兩側(cè)分別設(shè)置有一條的橫梁側(cè)面軌道，各橫梁側(cè)面軌道均與橫梁頂面軌道的延伸方向相同；縱梁的下表面在絲桿套筒的兩側(cè)對稱地設(shè)置有兩根縱梁斜撐；每一根縱梁斜撐的一端與縱梁固定，另一端則嵌裝在同側(cè)設(shè)置的橫梁側(cè)面軌道中，并能夠沿著該橫梁側(cè)面軌道平動。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述鉸鏈為柱形鉸，包括多段柱形鉸套管以及一根柱形鉸栓，相鄰的兩段柱形鉸套管分別設(shè)置在兩根橫梁上，柱形鉸栓依次穿過各柱形鉸套管設(shè)置。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述鎖定連接件包括連接件上板、連接件下板以及將連接件上板、連接件下板連接固定的連接件固定螺栓；連接件上板安裝在其中一根橫梁上，而連接件下板則安裝在另一根橫梁上。

根據(jù)上述的技術(shù)方案，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點：

1、本發(fā)明采用三維位置可調(diào)的超聲探頭進(jìn)行正交異性鋼橋面板上頂板與u肋焊縫自動化掃查，克服了人工檢測的諸多不便，同時將整個系統(tǒng)劃分為幾個模塊，相互組合實現(xiàn)功能，也可以通過更換模塊實現(xiàn)在其他檢測方法上的應(yīng)用。

2、本發(fā)明采用兩個超聲探頭（超聲波發(fā)射探頭+超聲波接收探頭），有效地克服了單探頭在掃查焊縫探傷方面存在的局限性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述的超聲檢測行走小車結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1所述超聲檢測行走小車的整體拆解透視圖

圖3是本發(fā)明的磁輪系統(tǒng)透視圖

圖4是本發(fā)明的縱橫梁系統(tǒng)透視圖

圖5是本發(fā)明的連接系統(tǒng)組合透視圖

圖6是本發(fā)明的連接系統(tǒng)拆解透視圖

圖7是本發(fā)明實橋使用示意圖

圖1至7中：1、橫梁；1a、橫梁頂面軌道；1b、橫梁側(cè)面軌道；2、驅(qū)動箱；2a、懸臂支架；2b、軸架；3、縱梁；3a、縱梁軌道；3b、絲桿套筒；4、探頭架；5、磁輪；5a、橡膠履帶；5b、磁鐵履帶片；5c、輪轂；6、絲桿；6a、冠齒輪；7、縱梁斜撐；8、柱形鉸；8a、柱形鉸套管；8b、柱形鉸栓；9、鎖定連接件；9a、連接件下板；9b、連接件上板；9c、連接件固定螺母；10、超聲探頭。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置。表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。同時，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關(guān)系繪制的。對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為授權(quán)說明書的一部分。在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)。

如圖1至7所示，本發(fā)明公開了一種鋼橋面板頂板焊縫超聲檢測自走小車，包括履帶式磁輪機(jī)構(gòu)、車架、超聲探頭以及探頭架，車架包括橫梁和縱梁，橫梁通過履帶式磁輪機(jī)構(gòu)支撐，縱梁可移動地安裝在橫梁上，探頭架可移動地安裝在縱梁上，且探頭架能夠繞自身軸線在在垂直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)；超聲探頭安裝在車架上；超聲探頭隨著探頭架沿著縱梁的平移、縱梁沿著橫梁的平移來調(diào)整自身在車架上的位置，超聲探頭隨著探頭架在垂直面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生旋轉(zhuǎn)；車架隨著履帶式磁輪機(jī)構(gòu)的行走，帶動超聲探頭行走。由此可知，本發(fā)明所述的超聲探頭三維位置可調(diào)，能夠很好地進(jìn)行目標(biāo)焊縫探傷。另外，本發(fā)明采用履帶式磁輪機(jī)構(gòu)，使得所述小車能夠通過磁吸的方式附著在鋼橋面板或者鋼橋頂板的下表面，實現(xiàn)對頂板和u肋間焊縫的探查。此時，采用的是單探頭探傷模式，即超聲探頭向目標(biāo)發(fā)射的超聲波，會沿原路返回，由超聲探頭接收后，進(jìn)行焊縫探查結(jié)果判斷。

另外，本發(fā)明還可以采用雙探頭探傷模式，此時，所述履帶式磁輪機(jī)構(gòu)、橫梁、、縱梁、超聲探頭以及探頭架均為兩個，且兩個橫梁中，其中一個橫梁通過鉸鏈與另一個橫梁鉸接，同時兩個橫梁之間通過鎖定連接件實現(xiàn)兩者的位置鎖定；兩個超聲探頭中，其中一個超聲探頭為超聲波發(fā)射探頭，另一個超聲探頭為超聲波接收探頭；超聲波發(fā)射探頭朝向目標(biāo)發(fā)射的超聲波，在穿透目標(biāo)后，能夠被超聲波接收探頭接收到。

本發(fā)明中，所述履帶式磁輪機(jī)構(gòu)，包括橡膠履帶、若干磁鐵履帶片以及兩個輪轂；各磁鐵履帶片的長度與橡膠履帶的寬度相仿，相互平行地均勻安裝，主要通過粘貼的方式粘結(jié)在橡膠履帶的外表面；橡膠履帶通過兩個輪轂張進(jìn)，且兩個輪轂之間通過轉(zhuǎn)軸連接；所述轉(zhuǎn)軸與第一動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)的動力輸出端連接；橡膠履帶在第一動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下行走。

本發(fā)明中，所述縱梁通過絲杠機(jī)構(gòu)安裝橫梁上。所述絲杠機(jī)構(gòu)包括絲桿以及第二動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)；縱梁的下表面具有絲桿套筒，絲桿的一端與第二動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)的動力輸出端連接，另一端則穿過絲桿套筒放置，且絲桿與絲桿套筒之間螺紋配合連接。

另外，所述的第一動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)、第二動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)共同合用一個驅(qū)動電機(jī)，該驅(qū)動電機(jī)的動力輸出端通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)軸連接，同時所述驅(qū)動電機(jī)的動力輸出端通過冠狀齒輪差速器與絲桿連接。

所述橫梁沿著中部位置設(shè)置橫梁頂面軌道，絲杠套筒嵌裝于橫梁頂面軌道中，并能夠沿著橫梁頂面軌道平動。

為進(jìn)一步保證縱梁的運行平穩(wěn)，本發(fā)明在橫梁頂面軌道的兩側(cè)分別設(shè)置有一條的橫梁側(cè)面軌道，各橫梁側(cè)面軌道均與橫梁頂面軌道的延伸方向相同；縱梁的下表面在絲桿套筒的兩側(cè)對稱地設(shè)置有兩根縱梁斜撐；每一根縱梁斜撐的一端與縱梁固定，另一端則嵌裝在同側(cè)設(shè)置的橫梁側(cè)面軌道中，并能夠沿著該橫梁側(cè)面軌道平動。

本發(fā)明中，所述鉸鏈為柱形鉸，包括多段柱形鉸套管以及一根柱形鉸栓，相鄰的兩段柱形鉸套管分別設(shè)置在兩根橫梁上，柱形鉸栓依次穿過各柱形鉸套管設(shè)置。所述鎖定連接件包括連接件上板、連接件下板以及將連接件上板、連接件下板連接固定的連接件固定螺栓；連接件上板安裝在其中一根橫梁上，而連接件下板則安裝在另一根橫梁上。

以下將結(jié)合附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明所述的技術(shù)方案。

參閱圖1至圖7所示，本發(fā)明的鋼橋面板焊縫超聲檢測自走小車，包括履帶式磁輪機(jī)構(gòu)、車架和連接系統(tǒng)三個部分。履帶式磁輪機(jī)構(gòu)包括橡膠履帶5a、磁鐵履帶片5b、輪轂5c；車架包括橫梁1、驅(qū)動箱2、縱梁3、探頭架4、絲桿6、縱梁斜撐7；連接系統(tǒng)包括柱形連接鉸8、連接件9。

如圖1、圖2、圖3所示，履帶式磁輪機(jī)構(gòu)的履帶由磁鐵履帶片5b粘在橡膠履帶5a上構(gòu)成，頂部磁鐵履帶片吸附在鋼橋面板頂板和u肋肋板上，通過輪轂5c轉(zhuǎn)動帶動履帶片交替吸附在鋼板上，實現(xiàn)履帶輪的前后移動，吸附在鋼板上的磁鐵履帶片5b個數(shù)根據(jù)其每個履帶片吸附力和整個裝置的重量計算得出。輪轂通過轉(zhuǎn)軸和軸承與電機(jī)相連，軸承和轉(zhuǎn)軸均置于軸架2b中，軸架2b、懸臂支撐2a共同起到連接、支撐輪轂5c的作用。

如圖1、圖3、圖4所示，車架負(fù)責(zé)在小車前后移動的同時，控制超聲探頭沿小車運動方向橫向或縱向運動，縱梁2主要通過置于橫梁頂部軌道1a中的底座以及斜撐7與橫梁1相連，斜撐的底座安置于橫梁側(cè)面軌道中，斜撐頂部與縱梁底部相連接，縱梁3的橫向移動通過絲桿6和固定在縱梁底座中的絲桿套筒3b實現(xiàn)，絲桿的一端設(shè)有一對相對的冠齒輪6a，兩個齒輪通過控制器以一定的周期分別于主驅(qū)動齒輪相咬合，以實現(xiàn)絲桿6的周期性順時針、逆時針轉(zhuǎn)動，絲桿6往復(fù)轉(zhuǎn)動通過套筒3b轉(zhuǎn)化為縱梁的橫向往復(fù)直線運動。探頭架的縱向運動通過探頭架內(nèi)4的小電機(jī)控制齒輪轉(zhuǎn)動，從而在縱梁頂端凹槽軌道3a中運動，同時探頭架4的自傳也由探頭架內(nèi)部小電機(jī)實現(xiàn)。

如圖1、圖4、圖5所示，連接系統(tǒng)由柱形鉸8和鎖定連接件9組成，柱形鉸由套管8a和柱形鉸栓8b組成，該柱形鉸應(yīng)有較大的阻尼，以保證兩個橫梁的相對位置固定；連接件9由連接件下板9a、連接件上板9b和固定螺母9c組成，上下板均開有條形孔用于連接，其中一塊兩邊凸出，形成凹槽，另一塊板上焊接螺栓，通過螺母拴緊固定，兩塊板的接觸面進(jìn)行制粗處理，保證兩板之間有足夠的摩擦力。通過兩板間的相對移動，實現(xiàn)兩個橫梁夾角的變化。

實橋檢測時，將各部分組裝完整，根據(jù)頂板u肋夾角調(diào)整兩橫梁角度并固定，人工手持設(shè)備并將其吸附于頂板與u肋焊縫附近如圖6所示，選用較長的連接線連接探頭和超聲儀，人工站立手持超聲儀跟隨小車行進(jìn)小車根據(jù)程序自動化或人工遙控進(jìn)行掃查，掃查之前需要進(jìn)行預(yù)處理，可以在縱梁的前進(jìn)方向端安置耦合劑自動涂抹裝置。