本發(fā)明涉及一種管子的擴(kuò)徑量檢測(cè)系統(tǒng)及方法?，特別是用于換熱器管板上管子的擴(kuò)徑量自動(dòng)檢測(cè)裝系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、換熱器的生產(chǎn)制造過(guò)程中，換熱管與管板之間的連接質(zhì)量是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。管子與管板之間的連接應(yīng)當(dāng)緊密，具備良好的密封性能，以確保換熱器的傳熱效率。

2、管子與管板多采用“強(qiáng)度焊+貼脹”方式連接，構(gòu)成了換熱器兩側(cè)介質(zhì)的邊界，是整個(gè)換熱器中最薄弱的地方。管子與管板之間的焊接（封口焊）要求高、難度大，管子-管板通過(guò)貼脹、擴(kuò)徑消除二者之間的間隙，從而對(duì)封口焊起保護(hù)作用。設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，由于結(jié)構(gòu)和受力等方面的原因，此處連接部位最容易破壞失效，因此，制造過(guò)程中，需要對(duì)焊縫和脹接質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，避免因脹接不到位導(dǎo)致焊縫失效。

3、封口焊焊后對(duì)焊縫進(jìn)行100%pt檢測(cè)和100%氦檢漏檢測(cè)，確保焊縫無(wú)超標(biāo)缺陷，再進(jìn)行管子-管板的貼脹及100%擴(kuò)徑量檢查，確保所有貼脹達(dá)到工藝要求。目前擴(kuò)徑量檢查都需要人工、通過(guò)內(nèi)徑表逐孔檢查，由于管子數(shù)量多、分布密集，檢測(cè)過(guò)程工作量巨大，檢測(cè)人員無(wú)法連續(xù)作業(yè)，檢測(cè)過(guò)程中人眼容易產(chǎn)生疲勞，容易出現(xiàn)錯(cuò)漏檢；如果檢測(cè)結(jié)果要逐孔記錄，至少需要兩人配合完成，而且記錄數(shù)據(jù)量龐大，耗時(shí)耗力，容易出現(xiàn)記錄差錯(cuò)，同時(shí)檢測(cè)結(jié)果不易實(shí)現(xiàn)逐孔記錄，數(shù)據(jù)不直觀、不易保存，影響了檢測(cè)的準(zhǔn)確性和檢測(cè)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種換熱器管板上管子的擴(kuò)徑量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)及方法，它能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的系統(tǒng)化、自動(dòng)化、智能化，節(jié)約了人力，可避免人為因素導(dǎo)致的錯(cuò)漏檢，并確保測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，提升了檢測(cè)精度及檢測(cè)效率。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一種換熱器管板上管子的擴(kuò)徑量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，包括底座、機(jī)器人、機(jī)器人控制柜、工控機(jī)；其特征在于：在機(jī)器人的末端軸上固連有偏置板，偏置板上固設(shè)全局相機(jī)、局部相機(jī)及激光測(cè)距儀；偏置板上連有殼體，殼體前端依次固設(shè)有防轉(zhuǎn)套及蓋板，殼體內(nèi)固設(shè)有直線電機(jī)，直線電機(jī)的電推桿固連有凸錐，凸錐前側(cè)設(shè)有凹錐，凹錐包括固連的防轉(zhuǎn)滑塊和連接軸，防轉(zhuǎn)滑塊的后側(cè)設(shè)有凸錐配合的凹槽，防轉(zhuǎn)滑塊滑動(dòng)的置于防轉(zhuǎn)套的防轉(zhuǎn)孔中，防轉(zhuǎn)滑塊與防轉(zhuǎn)孔的橫截面為相配合的多邊形，連接軸滑動(dòng)的穿過(guò)蓋板，連接軸上固連有內(nèi)徑儀偏置塊，內(nèi)徑儀偏置塊上設(shè)有內(nèi)徑儀；直線電機(jī)、全局相機(jī)、局部相機(jī)及激光測(cè)距儀均與工控機(jī)相連。

3、本發(fā)明使用上述系統(tǒng)的一種換熱器管板上管子的擴(kuò)徑量自動(dòng)檢測(cè)方法，包括以下步驟：1）系統(tǒng)初始化：將待測(cè)工件、檢測(cè)系統(tǒng)擺放就位，調(diào)整好待測(cè)工件高度，確保所有管子的管孔都能被覆蓋；系統(tǒng)開(kāi)機(jī)之后進(jìn)行系統(tǒng)自檢，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，機(jī)器人復(fù)位，機(jī)器人各關(guān)節(jié)復(fù)位，并檢查各設(shè)備運(yùn)行狀況，保證各設(shè)備正常運(yùn)行；2）獲取圖片與圖像處理：通過(guò)移動(dòng)機(jī)器人的末端軸、使得全局相機(jī)拍攝管板整體圖像，根據(jù)初始圖像，自動(dòng)搜索管板共面三點(diǎn)，再通過(guò)激光測(cè)距儀完成工件位姿標(biāo)定，通過(guò)輪廓提取算法處理后，獲取管孔圓心圖像坐標(biāo)并對(duì)待測(cè)管孔進(jìn)行編號(hào)；3）管口定位：根據(jù)每一個(gè)圓心圖像坐標(biāo)，得到每一個(gè)管孔對(duì)應(yīng)的機(jī)器人空間坐標(biāo)；再通過(guò)移動(dòng)機(jī)器人的末端軸、局部相機(jī)拍攝高精度局部各管孔圖像，根據(jù)圖形處理算法進(jìn)行圓心以及圓輪廓識(shí)別提取，并確定所有待測(cè)管孔的圓心坐標(biāo)；4）運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃：根據(jù)獲取所有管孔圓心坐標(biāo)進(jìn)行編號(hào)，結(jié)合機(jī)器人末端位置的標(biāo)定結(jié)果，由導(dǎo)航算法規(guī)劃?rùn)z測(cè)裝置的運(yùn)動(dòng)路徑，并根據(jù)管孔設(shè)計(jì)圖驗(yàn)證管孔數(shù)量，驗(yàn)證檢測(cè)路徑是否正確；5）擴(kuò)徑量檢測(cè)：根據(jù)運(yùn)動(dòng)路徑，機(jī)器人將內(nèi)徑儀的檢測(cè)探頭運(yùn)動(dòng)到對(duì)應(yīng)管孔圓心所在的軸線上；直線電機(jī)啟動(dòng)、其電推桿伸出，凸錐插入凹錐的凹槽中、將凹錐頂緊在蓋板上；機(jī)器人操縱內(nèi)徑儀的檢測(cè)探頭沿對(duì)應(yīng)管孔圓心所在的軸線移動(dòng)、依次經(jīng)過(guò)管子的非脹接區(qū)域、脹接區(qū)域及非脹接區(qū)域分別進(jìn)行內(nèi)徑值測(cè)量，測(cè)量時(shí)，直線電機(jī)控制其電推桿縮回，凸錐與凹錐分離，凹錐與內(nèi)徑儀處于浮動(dòng)狀態(tài)；根據(jù)編號(hào)記錄每個(gè)管孔的測(cè)量數(shù)據(jù)，并判斷脹接尺寸是否符合要求；

4、本發(fā)明以工控機(jī)為中心，可對(duì)直線電機(jī)、全局相機(jī)、局部相機(jī)及激光測(cè)距儀發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、圖像處理、檢測(cè)數(shù)據(jù)分析保存、可視化圖表展示；通過(guò)機(jī)器人手眼標(biāo)定的方法建立系統(tǒng)與工件之間的坐標(biāo)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)管板快速自動(dòng)找正；系統(tǒng)配置兩臺(tái)工業(yè)相機(jī)：全局相機(jī)拍攝管板整體圖像，全局大視野相機(jī)對(duì)工件初步定位，再通過(guò)局部相機(jī)拍攝高精度局部管孔圖像，精確地確定管孔的圓心坐標(biāo)，規(guī)劃最優(yōu)檢測(cè)路徑，解決了大視野規(guī)劃和小區(qū)域精度的矛盾，實(shí)現(xiàn)了定位效率和精度的雙提升；測(cè)量時(shí)內(nèi)徑儀與殼體之間采用柔性連接、為浮動(dòng)狀態(tài)，檢測(cè)探頭處于相對(duì)松弛狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)精度補(bǔ)償，避免檢測(cè)探頭與管板發(fā)生碰撞，讀取數(shù)據(jù)時(shí)處于自由非受力狀態(tài)，確保測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的系統(tǒng)化、自動(dòng)化、智能化，節(jié)約了人力，可避免人為因素導(dǎo)致的錯(cuò)漏檢，提升了檢測(cè)精度及檢測(cè)效率；

5、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在殼體軸向后側(cè)的偏置板上設(shè)有推力傳感器，推力傳感器與工控機(jī)相連，在防轉(zhuǎn)套后側(cè)的殼體上固設(shè)有擋塊，凸錐穿過(guò)擋塊；測(cè)量時(shí)，如管內(nèi)存在異常物，徑向儀前進(jìn)受阻，阻力通過(guò)擋塊等傳遞給推力傳感器，可提示操作者進(jìn)行處理，防止徑向儀損壞；

6、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述殼體內(nèi)固設(shè)有兩導(dǎo)向桿，凸錐固連有套于兩導(dǎo)向桿上的滑座；可對(duì)凸錐的移動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)向并防止轉(zhuǎn)動(dòng)；

7、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，偏置板通過(guò)快換盤連有殼體；通過(guò)快換盤可更換其它檢測(cè)裝置，如氦氣檢測(cè)探頭，拓展檢測(cè)范圍；

8、作為本發(fā)明擴(kuò)徑量自動(dòng)檢測(cè)方法的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括：6）結(jié)果顯示保存與處理：將檢測(cè)的結(jié)果傳輸?shù)焦た貦C(jī)，可實(shí)時(shí)觀察檢測(cè)過(guò)程中各種形式的數(shù)據(jù)、可視化結(jié)果分析以及保存并進(jìn)行后續(xù)處理；檢測(cè)數(shù)據(jù)可以在工控機(jī)上的顯示屏上以二維圖表、三維柱狀圖、數(shù)據(jù)列表多種形式呈現(xiàn)，可直觀查看檢測(cè)實(shí)時(shí)狀態(tài)，迅速定位不合格管孔，以及進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)果分析，有助于分析改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品整體性能；

9、綜上所述，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的系統(tǒng)化、自動(dòng)化、智能化，節(jié)約了人力，可避免人為因素導(dǎo)致的錯(cuò)漏檢，并確保測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，提升了檢測(cè)精度及檢測(cè)效率。

技術(shù)特征：

1.一種換熱器管板上管子的擴(kuò)徑量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，包括底座、機(jī)器人、機(jī)器人控制柜、工控機(jī)；其特征在于：在機(jī)器人的末端軸上固連有偏置板，偏置板上固設(shè)全局相機(jī)、局部相機(jī)及激光測(cè)距儀；偏置板上連有殼體，殼體前端依次固設(shè)有防轉(zhuǎn)套及蓋板，殼體后側(cè)固設(shè)有直線電機(jī)，直線電機(jī)的電推桿固連有凸錐，凸錐前側(cè)設(shè)有凹錐，凹錐包括固連的防轉(zhuǎn)滑塊和連接軸，防轉(zhuǎn)滑塊的后側(cè)設(shè)有凸錐配合的凹槽，防轉(zhuǎn)滑塊滑動(dòng)的置于防轉(zhuǎn)套的防轉(zhuǎn)孔中，防轉(zhuǎn)滑塊與防轉(zhuǎn)孔的橫截面為相配合的多邊形，連接軸滑動(dòng)的穿過(guò)蓋板，連接軸上固連有內(nèi)徑儀偏置塊，內(nèi)徑儀偏置塊上設(shè)有內(nèi)徑儀；直線電機(jī)、全局相機(jī)、局部相機(jī)及激光測(cè)距儀均與工控機(jī)相連。

2.如權(quán)利要求1所述的一種換熱器管板上管子的擴(kuò)徑量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：在殼體軸向后側(cè)的偏置板上設(shè)有推力傳感器，推力傳感器與工控機(jī)相連；在防轉(zhuǎn)套后側(cè)的殼體上固設(shè)有擋塊，凸錐穿過(guò)擋塊。

3.如權(quán)利要求1或2所述的一種換熱器管板上管子的擴(kuò)徑量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述殼體內(nèi)固設(shè)有兩導(dǎo)向桿，凸錐固連有套于兩導(dǎo)向桿上的滑座。

4.如權(quán)利要求3所述的一種換熱器管板上管子的擴(kuò)徑量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：偏置板通過(guò)快換盤連有殼體。

5.一種換熱器管板上管子的擴(kuò)徑量自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟：1）系統(tǒng)初始化：將待測(cè)工件、檢測(cè)系統(tǒng)擺放就位，調(diào)整好待測(cè)工件高度，確保所有管子的管孔都能被覆蓋；系統(tǒng)開(kāi)機(jī)之后進(jìn)行系統(tǒng)自檢，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，機(jī)器人復(fù)位，機(jī)器人各關(guān)節(jié)復(fù)位，并檢查各設(shè)備運(yùn)行狀況，保證各設(shè)備正常運(yùn)行；2）獲取圖片與圖像處理：通過(guò)移動(dòng)機(jī)器人的末端軸、使得全局相機(jī)拍攝管板整體圖像，根據(jù)初始圖像，自動(dòng)搜索管板共面三點(diǎn)，再通過(guò)激光測(cè)距儀完成工件位姿標(biāo)定，通過(guò)輪廓提取算法處理后，獲取管孔圓心圖像坐標(biāo)并對(duì)待測(cè)管孔進(jìn)行編號(hào)；3）管口定位：根據(jù)每一個(gè)圓心圖像坐標(biāo)，得到每一個(gè)管孔對(duì)應(yīng)的機(jī)器人空間坐標(biāo)；再通過(guò)移動(dòng)機(jī)器人末端軸、局部相機(jī)拍攝高精度局部各管孔圖像，根據(jù)圖形處理算法進(jìn)行圓心以及圓輪廓識(shí)別提取，并確定所有待測(cè)管孔的圓心坐標(biāo)；4）運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃：根據(jù)獲取所有管孔圓心坐標(biāo)進(jìn)行編號(hào)，結(jié)合機(jī)器人末端位置的標(biāo)定結(jié)果，由導(dǎo)航算法規(guī)劃?rùn)z測(cè)裝置的運(yùn)動(dòng)路徑，并根據(jù)管孔設(shè)計(jì)圖驗(yàn)證管孔數(shù)量，驗(yàn)證檢測(cè)路徑是否正確；?5）擴(kuò)徑量檢測(cè)：根據(jù)運(yùn)動(dòng)路徑，機(jī)器人將內(nèi)徑儀的檢測(cè)探頭運(yùn)動(dòng)到對(duì)應(yīng)管孔圓心所在的軸線上；直線電機(jī)啟動(dòng)、其電推桿伸出，凸錐插入凹錐的凹槽中、將凹錐頂緊在蓋板上；機(jī)器人操縱內(nèi)徑儀的檢測(cè)探頭沿對(duì)應(yīng)管孔圓心所在的軸線移動(dòng)、依次經(jīng)過(guò)管子的非脹接區(qū)域、脹接區(qū)域及非脹接區(qū)域分別進(jìn)行內(nèi)徑值測(cè)量，測(cè)量時(shí)，直線電機(jī)控制其電推桿縮回，凸錐與凹錐分離，凹錐與內(nèi)徑儀處于浮動(dòng)狀態(tài)；根據(jù)編號(hào)記錄每個(gè)管孔的測(cè)量數(shù)據(jù)，并判斷脹接尺寸是否符合要求。

6.如權(quán)利要求5所述的一種換熱器管板上管子的擴(kuò)徑量自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于還包括：6）結(jié)果顯示保存與處理：將檢測(cè)的結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳輸?shù)焦た貦C(jī)，可實(shí)時(shí)觀察檢測(cè)過(guò)程中各種形式的數(shù)據(jù)、可視化結(jié)果分析以及保存并進(jìn)行后續(xù)處理。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種換熱器管板上管子的擴(kuò)徑量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，包括底座、機(jī)器人、機(jī)器人控制柜、工控機(jī)；在機(jī)器人的末端軸上固連有偏置板，偏置板上固設(shè)全局相機(jī)、局部相機(jī)及激光測(cè)距儀；偏置板上連有殼體，殼體前端依次固設(shè)有防轉(zhuǎn)套及蓋板，殼體后側(cè)固設(shè)有直線電機(jī)，直線電機(jī)的電推桿固連有凸錐，凸錐前側(cè)設(shè)有凹錐，凹錐包括防轉(zhuǎn)滑塊和連接軸，防轉(zhuǎn)滑塊的后側(cè)設(shè)有凹槽，防轉(zhuǎn)滑塊滑動(dòng)的置于防轉(zhuǎn)套的防轉(zhuǎn)孔中，連接軸滑動(dòng)的穿過(guò)蓋板，連接軸上固連有內(nèi)徑儀偏置塊，內(nèi)徑儀偏置塊上設(shè)有內(nèi)徑儀；本發(fā)明還公開(kāi)了一種換熱器管板上管子的擴(kuò)徑量自動(dòng)檢測(cè)方法；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的系統(tǒng)化、自動(dòng)化、智能化，節(jié)約了人力，可避免人為因素導(dǎo)致的錯(cuò)漏檢，并確保測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，提升了檢測(cè)精度及檢測(cè)效率。

技術(shù)研發(fā)人員：譚云華,梁志剛,李智斌,向偉,梅云飛,陳杰,郭鑫,梁溧輝,肖生,羅栩楓,代勇江
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28