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【科技成果推介】永磁吸附式超声检测机器人

【科技成果推介】永磁吸附式超声检测机器人

发布时间:
2020/01/03
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  随着我国重型装备制造业自动化、智能化水平不断提高,水电、石化、海工等领域大型钢制构件的建造和服役过程中,对全位置焊接、形貌检测、打磨修形、涂漆除锈、无损探伤等专用机器人的需求日益迫切。
  小编今天为大家带来的就是由清华大学天津高端装备研究院工业自动化装备与技术研究所(简称“工业自动化所”)研发的永磁吸附式超声检测机器人。
 
科技研发
  爬壁机器人(Wall Climbing Robot)是指可以在垂直壁面上攀爬并完成作业的特种机器人,因为垂直壁面作业超出人的极限,因此在国外又称为极限作业机器人。该类型机器人吸附导磁性壁面,可以对大型压力容器、球罐焊缝进行无损检测、清洗、打磨,大型船体海上清洗,实现高危环境下机器替代人工作业。
  国内外同类型机器人基本都采用了磁轮技术,吸附效率低。检测仪和探头分离,易受到干扰。
  工业自动化所基于核心专利技术,立足研究解决复杂作业环境下移动机器人永磁间隙吸附、自主导航定位、本体机构(结构)创新设计等共性问题,持续开展了大量研究工作。
  目前,该团队针对永磁吸附式TOFD探伤技术在大型球罐和压力容器生产和在役检测应用进行了长足的探索,研发了两代具有自主知识产权的“永磁吸附式超声检测机器人”。
 
 
 
科技创新
工作原理
  大型加氢反应器和大型球罐等石油化工装备在生产和在役检查过程中,都需要对母材和焊缝进行100%无损探伤检测,检查其是否有缺陷。TOFD探伤技术,基于超声衍射时差法(TOFD)的工作原理,适用于8-50mm壁厚材料的缺陷检测、定量和定位。(注:板焊大型加氢反应器直径一般在2-6m;大型球罐直径一般在5-20m;大型储油罐直径一般在10-30m。)
  此外,永磁吸附式超声检测机器人还可应用于圆柱形筒节结构,如油罐等大型压力容器或风电塔等高空设备的无损检测。
  永磁吸附式超声检测机器人,是一款适用于大型钢制构件无损检测的爬壁机器人,机器人采用永磁吸附方式,可以代替人工在筒节、柱体、球罐内外壁面完成检测作业。机器人通过工业摇杆控制机器人前后行走、原地转向等功能,还可根据图像自动沿焊缝行走,搭载不同无损检测系统,如TOFD、测厚、相控阵,可完成裂缝检测、厚度检测、储罐探伤等工作,主要应用于重装、石化、水电、船舶等无损检测工作任务。
 
主要结构
  永磁吸附式超声检测机器人主要由机器人本体、移动平台、探伤检测系统、软件控制系统、操作控制台等部分组成。
 
 
  探伤功能可以说是永磁吸附式超声检测机器人最核心的部分了,那么这款机器人究竟能实现哪些具体的探伤功能呢?
  让我们来看看吧~
 
TOFD探伤功能的实现
1. 探伤数据采集功能
2. 探伤A扫、D扫波形显示功能
3. 探伤参数设置功能
4. 扫查架运动控制功能
5. 探伤A扫、D扫缺陷标定功能
6. 其他功能(按用户需要定制)
 
 
  除此以外,此款永磁吸附式超声检测机器人还有很多其他优势!
 
更多产品优势
  吸附效果好:间隙吸附,运动灵活,负重大,磁力利用率高。
  系统集成:检测系统与机器人运动集成,数据经处理传输,传输效率高,抗干扰性能强。
  模块化设计:通用平台模块化设计,能够搭载多种检测单元和功能单元。
 
 
主要技术参数
 
 
  此款机器人在现场测试中,以出色的表现再次证明其实力!
 
现场测试
  永磁吸附式超声检测机器人吸附于球罐外表面,可以从球罐下极板附近移动至赤道带附近,运行过程稳定,未出现托底、打滑等现象,其波形显示清晰,检测数据精准,达到标准要求。
 
  
 
 
应用价值
  目前我国大型压力容器生产焊缝无损检测大多是采用人工手工操作,特别是大型压力容器、球罐、储油罐等在役无损探伤检测现场会产生有害气体污染,因此工作环境极其艰苦,该工种属于高危作业。
  据不完全统计,我国每年压力容器设备无论是生产还是在役检测都超万台,急需提高大型压力容器无损检测的自动化和智能检测水平,因此用机器替代人工是发展趋势所在。永磁吸附式超声检测机器人,解决机器人作业过程中的焊缝成形质量检测与控制,比人工操作提高效率4倍以上,对于提高重装产品质量,降低检测成本具有重要意义,市场应用前景广阔。
 
  
 
 
工业自动化装备与技术研究所
  工业自动化装备与技术研究所于2016年8月18日在清华大学高端装备研究院正式成立。团队是以清华大学机械工程系孙振国副教授任负责人,陈强教授为顾问,由清华大学在职教授博导和硕博研究生、具有实际工作经验的工程设计和材料工艺实验专家、机械电气工程师等近20名核心成员组成。主要研究领域为车间自动化设计及物流系统仿真模拟、特种机器人、焊接工艺及装备、无损检测技术与装备、大型铸锻件基础材料研究及数值模拟等。2019年6月入选天津市第三批人才发展特殊支持计划“高层次创新创业团队”。
 
技术对接、业务洽谈
孙老师
电话:13910003348
邮箱:sunzg@tsinghua-tj.org
 
 
来源|工业自动化装备与技术研究所
编辑|张澍
以上相关技术最终解释权归工业自动化装备与技术研究所所有
 
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