張文潔, 王 左

（遼寧科技大學(xué)，鞍山 114051）

探頭自動(dòng)起落控制在無縫管超聲波檢測中的研究

張文潔, 王 左

（遼寧科技大學(xué)，鞍山 114051）

0 引言

在無縫管超聲波自動(dòng)探傷過程中,由于探頭數(shù)目較多(一般為8的倍數(shù)),因此在檢測過程中,為了保證每個(gè)探頭能夠進(jìn)行有效范圍的檢測,必須采用相應(yīng)的控制措施保證探頭能夠依次起落,這樣才能夠控制掃描盲區(qū)(50mm以內(nèi))并符合自動(dòng)化探傷的需求。探頭自動(dòng)起落控制屬于電控的一部分,其基本原理是:計(jì)算機(jī)首先通過檢測光電開關(guān)的信號(hào),判斷鋼管是否進(jìn)入探傷區(qū),在固定的間隔內(nèi),得到水平行車的運(yùn)行速度和距離,根據(jù)每個(gè)探頭與光電開關(guān)的位置關(guān)系,判斷探頭的起與落。其工藝過程如圖1所示:

圖1 探頭起落控制工藝過程圖

1 探頭起落控制工藝過程分析

在實(shí)際應(yīng)用中,判斷鋼管是否進(jìn)入探傷區(qū)是由對射式光電開關(guān)所控制,對射式光電開關(guān)在通斷的情況下分別有有+24v與0v兩個(gè)電壓值,通過轉(zhuǎn)換電路的作用,轉(zhuǎn)換為+5v與0v兩個(gè)電壓值,當(dāng)鋼管進(jìn)入探傷區(qū)后遮住光電傳感器,接收端不能得到光信號(hào),計(jì)算機(jī)就得到一個(gè)低電平,反之計(jì)算機(jī)就得到一個(gè)高電平。經(jīng)過這樣的判斷,可以確認(rèn)鋼管是否運(yùn)行在探傷區(qū),一旦鋼管進(jìn)入探傷區(qū),通過監(jiān)測行車的水平速度,不斷的判斷探頭架上各組探頭當(dāng)前的運(yùn)行位置,并根據(jù)各組探頭與光電開關(guān)的實(shí)際距離,分別給出各組探頭的落信號(hào),控制探頭的落動(dòng)作。當(dāng)鋼管離開探傷區(qū)時(shí),光電開關(guān)的接收斷得到光信號(hào),同時(shí)計(jì)算機(jī)檢測各組探頭與光電開關(guān)的位置,并根據(jù)各組探頭與光電開關(guān)的實(shí)際距離,分別給出各組探頭的起信號(hào),控制探頭的起動(dòng)作。由于探頭的起落過程中,針對每組探頭,相差一個(gè)探頭體的距離,因此,探頭的起落控制距離是不一致的,所以要求在實(shí)際的應(yīng)用中,分別給出各組探頭的起落距離,如圖2所示。

行車帶動(dòng)探頭架的運(yùn)動(dòng)過程中,每組探頭的起落位置的檢測是由光電增量碼盤來實(shí)現(xiàn)的,計(jì)算機(jī)在每個(gè)檢測周期T=50ms內(nèi),就可以得到當(dāng)前時(shí)間段內(nèi)的行車運(yùn)行距離ΔLi( 測速卡每讀一次清零),則總的運(yùn)行距離L為:

圖2 探頭起落位置示意圖

計(jì)算機(jī)每次檢測周期固定,為T=50ms,當(dāng)計(jì)算機(jī)通過接口得到當(dāng)前時(shí)刻行車的運(yùn)行位移時(shí),也可得到行車的運(yùn)行速度Vi, 為以后的螺距控制提供依據(jù)。

根據(jù)光電開關(guān)提供的檢測信息,不斷判斷L的距離,根據(jù)起落位置的不同要求,分別實(shí)現(xiàn)對各組探頭的起落控制。

2 控制程序設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)在進(jìn)行信號(hào)采集之后,為了避免干擾,一般都進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)字濾波預(yù)處理。預(yù)處理的主要任務(wù)是去除混雜在有用信號(hào)中的各種干擾信號(hào),在設(shè)計(jì)中采用滑動(dòng)平均濾波法。該方法采用循環(huán)隊(duì)列作為采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,隊(duì)列長度為n,每進(jìn)行一次新的采樣,把采樣數(shù)據(jù)放到隊(duì)尾,扔掉原來隊(duì)首的一個(gè)數(shù)據(jù)。這樣,在隊(duì)列中始終有n個(gè)最新的數(shù)據(jù)。對這n個(gè)最新數(shù)據(jù)求取平均值,作為此次采樣的有效數(shù)據(jù)。這種方法每采樣一次,便得到一個(gè)有效采樣值,因而速度快,實(shí)時(shí)性好,對周期性干擾有良好的抑制作用?；瑒?dòng)平均濾波的流程圖如圖3所示:

在實(shí)際應(yīng)用中,取n=3,數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后,得到相應(yīng)的行車運(yùn)行速度,依據(jù)前面的分析,進(jìn)行探頭起落控制的程序流程圖如圖4所示:

本程序使用VC++6.0開發(fā),部分程序及說明如下:

圖3 滑動(dòng)平均濾波流程圖

圖4 探頭起落控制的程序流程圖

3 結(jié)束語

針對探頭的起落控制進(jìn)行了分析,使掃描盲區(qū)在50mm能夠很好的實(shí)現(xiàn),但在實(shí)際的應(yīng)用中,為了進(jìn)一步減少其掃描盲區(qū),必須考慮影響其起落位置的因素,主要有:

1)由于探頭的起落靠氣缸來執(zhí)行,執(zhí)行元件在得到起落信號(hào)后會(huì)有一個(gè)時(shí)間的延遲(0.2～0.4s,因探頭與鋼管的距離的不同而不同);

2)行車在運(yùn)行中與軌道的打滑現(xiàn)象也對位置精度產(chǎn)生影響;

3)計(jì)算機(jī)的檢測時(shí)間對位置精度的影響。

因此,為了更好的實(shí)現(xiàn)探頭的起落控制,根據(jù)不同的現(xiàn)場情況,可適當(dāng)?shù)恼{(diào)整水平行車的滑移系數(shù);在計(jì)算速度允許的情況下盡量縮短檢測時(shí)間;在計(jì)算中充分考慮探頭的起落時(shí)間。這樣,能在原有的基礎(chǔ)上能夠進(jìn)一步縮小檢測盲區(qū)。

[1]王仲生, 無損檢測診斷現(xiàn)場實(shí)用技術(shù), 2002.

[2]譚浩強(qiáng),C程序設(shè)計(jì)[M]. 清華大學(xué)出版社, 2003.

[3]向世明.Visual C++數(shù)字圖象與圖形處理[M]. 電子工業(yè)出版社, 2001.

[4]喬林,楊志剛.Visual C++數(shù)字圖象與圖形處理[M]. 中國鐵道出版社, 1999.

Probe lifting control research based on seamless ultrasonic test

ZHANG Wen-jie, WANG Zuo

由于無縫管的廣泛應(yīng)用，對于無縫管自動(dòng)超聲檢測的要求越來越高，而探頭的自動(dòng)起落是自動(dòng)化探傷中的重要問題之一。為了保證每個(gè)探頭能夠進(jìn)行有效范圍的檢測，減少其掃描盲區(qū)，設(shè)計(jì)考慮到執(zhí)行元件得到起落信號(hào)的延遲、行車在運(yùn)行中與軌道的打滑現(xiàn)象及計(jì)算機(jī)的檢測時(shí)間對位置精度的影響等多種因素對其的影響并在程序中對其加以解決。

無縫管；探頭；超聲檢測；起落

張文潔(1963－),女,遼寧鞍山人,副教授,碩士,主要從事機(jī)械電子、數(shù)控加工等方面的研究工作。

TP273

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1009-0134(2011)1(上)-0015-04

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.1(上).04

2010-07-21