本发明涉及钢丝绳检测,具体为用于钢丝绳检测的无损漏磁检测机器人。
背景技术:
1、钢丝绳在桥梁、索道、观览车等基础建设上应用的越来越广泛,钢丝绳是上述工程结构的主要受力构件,其质量直接决定结构服役寿命;由于钢缆长期暴露在空气中,其表面保护层在日晒、雨淋下会出现腐蚀,从而导致钢丝绳内部的钢丝腐蚀磨损、断裂,从而为整个设施埋下安全隐患。因此,重视对钢丝绳内部钢丝缺陷进行检测,定期对钢缆进行检查、维护,可以显著提高桥梁索道等基础设施的安全性,给社会带来显著的经济效益,有效保证人民的生命财产安全;
2、现有文献报道,贲安然、武新军、袁建明,《化工自动化与仪表》,2008,第39卷第2期,241-245;以及贲安然,武新军,袁建明,徐志远,《无损检测》2008年、第30卷第6期10-14。可实现检测爬行器的轻量化,对检测爬行器的运动性能和检测性能进行了初步实验并给出了漏磁场随上述参数的变化曲线,从而为拉索漏磁检测信号的解释提供依据。
3、公告号为cn218261473u的中国专利公开了一种钢丝绳无损检测机器人,通过在底座的底部设置可调节高度的万向轮,可在需要调整位置时,通过调节杆调节万向轮的高度,使其与地面相接,而后便于调整设备的位置,提高设备的安装定位效率;通过在电控箱的顶部集成视觉采集模块,可通过自开合横梁架对钢丝绳进行常规检测的同时,通过视觉采集模块采集钢丝绳表面的图像信息,对钢丝绳进行外观检测,从而提高钢丝绳的检测准确性;
4、传统的检测方法都是由人工携带设备进行攀爬检测操作,需要投入大量的时间成本和人工成本,整体检测效率较低。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供用于钢丝绳检测的无损漏磁检测机器人,利用电池可使其更轻量化,一定的机械结构使其满足可拆卸化,能够装置沿拉索自主爬升并检测拉索内部缺陷的拉索检测装置,减少人工成本,增强了安全性,同时利用适宜的漏磁检测可以更精确检测缺陷类型和位置,可以解决现有技术中的问题。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:用于钢丝绳检测的无损漏磁检测机器人,包括锁环、主爬架、第一辅助爬架和第二辅助爬架,所述主爬架与第一辅助爬架和第二辅助爬架之间呈环形分布,所述锁环位于主爬架、第一辅助爬架和第二辅助爬架的两端,所述主爬架、第一辅助爬架和第二辅助爬架的内侧均设置有磁漏检测模组,磁漏检测模组包括衔铁和位于衔铁两端的永磁体,所述衔铁与主爬架、第一辅助爬架和第二辅助爬架均通过螺栓连接。
3、进一步的,所述锁环包括三个分件环箍,分件环箍分别主爬架、第一辅助爬架和第二辅助爬架通过螺栓连接,其中,所述分件环箍的两端均设置有一体成型的接合板,接合板的外表面设置有多个调节锁孔,所述分件环箍之间通过螺栓连接,锁环是有三个独立的分件环箍组成,在使用前可以根据钢缆的直径来调节分件环箍之间的直径。
4、进一步的,所述锁环包括三个分件环箍的厚度通过如下方式设置:
5、提取每个分件环箍在无损漏磁检测机器人运行过程中承受的理论径向压力;
6、提取所述每个分件环箍的材料弹性模量和每个分件环箍所允许的径向形变量;其中,所述每个分件环箍所允许的径向形变量的取值范围为0.001r-0.003r,并且,r表示锁环对应的最小半径;
7、提取每个分件环箍在无损漏磁检测机器人运行过程中的理论固有工作振动频率;
8、利用所述每个分件环箍的理论径向压力、理论固有工作振动频率、材料弹性模量和所允许的径向形变量设置每个分件环箍的厚度;
9、其中,所述每个分件环箍的厚度通过如下公式获取:
10、;
11、其中,d表示每个分件环箍的厚度;e表示每个分件环箍的材料弹性模量;y表示每个分件环箍的理论径向压力;r表示锁环对应的最小半径;h表示每个分件环箍的所允许的径向形变量;fc表示预设的频率参考值;f表示理论固有工作振动频率。
12、进一步的,所述接合板弯曲强度通过如下方式设置:
13、提取接合板的单侧接合板承受的最大拉力;
14、提取所述接合板的接合宽度和接合板厚度;
15、调取所述接合板的制作材料;
16、根据所述接合板的制作材料获取接合板的材料允许应力;
17、利用所述接合板的单侧接合板承受的最大拉力、接合宽度、接合板厚度和材料允许应力获取接合板的弯曲强度;
18、其中,所述接合板的弯曲强度通过如下公式获取:
19、;
20、其中,s表示接合板(102)的弯曲强度;u表示材料允许应力;k表示接合宽度;j表示接合板厚度;dp表示三个分件环箍的厚度平均值;l表示接合板的单侧接合板承受的最大拉力。
21、进一步的,所述永磁体之间设置有磁敏传感器,磁敏传感器通过检测器轴架与衔铁连接,磁敏传感器包括磁化回路和缺陷特征;
22、其中,磁化回路是运用有限元分析的方法进行钢丝绳磁化后的磁场分析,通过建立钢丝绳的三维模型,对磁场进行有限元分析,构建磁化器不同参数对漏磁场强度的影响,从而设计磁化的回路;
23、衔铁、永磁体、空气隙以及被测钢缆构成磁化回路,衔铁和永磁体构成的磁化器将钢缆磁化到饱和状态,并相对于钢缆轴向扫查,当钢缆存在断丝、腐蚀等局部缺陷时,会引起钢缆内部磁场变化,部分磁场“泄露”到空气中,两磁极之间的磁敏传感器即可检测到相应的漏磁信号,当钢缆存在大面积腐蚀时,磁路的磁通量发生变化,两磁极下方的磁敏传感器即可得到相应的磁通量信号。
24、进一步的,所述磁敏传感器与信号采集模块交互,信号采集模块通过信号转化模块与识别分析单元交互;
25、其中,信号采集模块用于将传感器接收的弱点信号放大、滤波,再通过信号转化模块将其转化为数字信号后,最后通过识别分析单元进行分析,从而实现缺陷的识别。
26、进一步的,所述主爬架、第一辅助爬架和第二辅助爬架的一端均设置有驱动组件,驱动组件包括减速电机、传动链和爬升轮,其中,第一辅助爬架和第二辅助爬架一端的驱动组件还包括从动轮和从动链,减速电机通过传动链带动爬升轮进行转动,从而实现整个检测装置的移动操作,而随着爬升轮的转动,第一辅助爬架和第二辅助爬架另一端的从动轮也会在从动链的影响下进行转动。
27、进一步的,所述减速电机分别与主爬架、第一辅助爬架和第二辅助爬架通过支架连接,爬升轮的一侧通过传动链与减速电机转动连接,其中,所述爬升轮与钢缆贴合,钢缆位于主爬架、第一辅助爬架和第二辅助爬架之间。
28、进一步的,所述爬升轮的另一侧设置有从动链,从动轮通过从动链与爬升轮连接,其中,所述从动轮分别安装在第一辅助爬架和第二辅助爬架的另一端,所述第二辅助爬架的外侧设置有数据机盒,数据机盒与第二辅助爬架通过螺栓连接。
29、进一步的,所述主爬架的另一端设置有搭板,搭板与主爬架通过螺栓连接,所述搭板的一端设置有轮架,轮架与搭板焊接连接。
30、进一步的,所述轮架两端的下方设置有支撑弹簧,支撑弹簧与轮架通过螺栓连接。
31、进一步的,所述支撑弹簧的底部设置有压紧滑轮,压紧滑轮与支撑弹簧转动连接,所述压紧滑轮设置为内凹形结构,压紧滑轮与钢缆贴合,压紧滑轮的凹面可以很好的与钢缆贴合,这样可以避免压紧滑轮出现偏移的情况,支撑弹簧则可以帮助压紧滑轮更好的与钢缆贴紧,避免装置在移动的过程中出现打滑的情况。
32、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
33、1、本发明,包括对称分布在钢丝绳周向上的三个检测模块和外部框架结构等,外部框架结构包括两侧的端板,大体呈圆环状,各检测模块两端与外部框架连接在一起,检测模块包括磁化器,主动部分和从动部分以及磁敏传感器,主动部分和从动部分分别安装于磁化器的两端,驱动爬行器沿着钢丝绳爬升,其中一个检测模块使用槽轮并利用弹簧压紧,实现定位以及爬行器与钢丝绳的紧密接触,另外两个检测模块的主动轮与从动轮之间由主动轮与从动轮上安装的链轮通过链条实现运动传递,磁敏传感器共六个,每个检测模块带有两个磁敏传感器,安装在磁化器中间位置,可以实现360°检测,防止出现漏检;
34、2、本发明,衔铁、永磁体、空气隙以及被测钢缆构成磁化回路,衔铁和永磁体构成的磁化器将钢缆磁化到饱和状态,并相对于钢缆轴向扫查,当钢缆存在断丝、腐蚀等局部缺陷时,会引起钢缆内部磁场变化,部分磁场“泄露”到空气中,两磁极之间的磁敏传感器即可检测到相应的漏磁信号,当钢缆存在大面积腐蚀时,磁路的磁通量发生变化,两磁极下方的磁敏传感器即可得到相应的磁通量信号;
35、3、本发明,能够提高钢丝检测的效率,减少人工检测的时间和成本;通过精确的检测钢丝内部的缺陷,预防可能因为钢丝断裂产生的工程事故,保障工程的安全,延长钢丝绳的使用寿命,减少资源浪费。