專利名稱：管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種適用于管道環(huán)焊縫檢測的管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測系統(tǒng)，涉及 X-射線技術(shù)和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前在管道環(huán)焊縫檢測中大量使用射線膠片成像，膠片成像不僅浪費大量膠片， 也無法實現(xiàn)實時成像和電子存儲。利用面陣探測器實現(xiàn)的管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測技術(shù)克 服了以上缺點，具有實時成像、計算機圖像處理分析功能，適應(yīng)數(shù)字化管道建設(shè)的需要。但 現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)的管道數(shù)字射線成像設(shè)備，是把射線源和面陣探測器固定在環(huán)焊縫兩側(cè)利用 雙壁透射線成像，對于厚壁管道，射線能量低時成像不清晰，射線能量高時容易損壞成像面 陣，不利于在管道施工中推廣應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是設(shè)計一種缺陷定位準確、分辨率高、管內(nèi)爬行器能夠同步控 制、可實現(xiàn)對管道環(huán)焊縫進行實時成像和電子存儲的管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測系統(tǒng)。本實用新型的技術(shù)方案是在新開發(fā)的工控機控制平臺上搭建的數(shù)字射線檢測系 統(tǒng)，由管外的面陣采集系統(tǒng)和伺服掃查系統(tǒng)、管內(nèi)的爬行器控制系統(tǒng)和磁感應(yīng)同步控制系 統(tǒng)，共同組成一個同步控制數(shù)字射線檢測系統(tǒng)，其構(gòu)成如圖1所示。它在常規(guī)的面陣探測 器、通訊轉(zhuǎn)換器、射線管和管內(nèi)爬行器基礎(chǔ)上，又設(shè)置了伺服驅(qū)動器、直流伺服電機、編碼器 和直流電源、用于管內(nèi)爬行控制器的PLC、磁感應(yīng)發(fā)射機、磁感應(yīng)接收機及放置在檢測車中 的工控機組成。工控機與通訊轉(zhuǎn)換器由網(wǎng)線連接，通訊轉(zhuǎn)換器通過cameralink電纜與面陣探測 器連接；工控機由RS232與磁感應(yīng)發(fā)射機連接，磁感應(yīng)發(fā)射機通過發(fā)射電磁場信號，與磁感 應(yīng)接收機相連，給管內(nèi)爬行控制器PLC發(fā)出曝光、前進、后退命令；工控機也與伺服驅(qū)動器 通過RS232通訊線相連，連有編碼器的伺服驅(qū)動器與直流伺服電機連接，直流電源與伺服 驅(qū)動器、直流伺服電機、編碼器連接，為其供電；管內(nèi)爬行控制器PLC通過控制電纜與射線 管和行走電機電磁閥相連；管內(nèi)爬行控制器PLC的一輸出接電源控制器的輸入，電源控制 器的輸出接射線管，同時管內(nèi)爬行控制器PLC有輸出接射線管和管內(nèi)爬行器啟?？刂齐姶?閥。面陣探測器檢測到的信號送到通訊轉(zhuǎn)換器，工控機的網(wǎng)絡(luò)接口與通訊轉(zhuǎn)換器的通 訊口連接，通訊轉(zhuǎn)換器通過工控機的網(wǎng)絡(luò)接口接收程序軟件傳過來的控制字，按照接收的 控制字對應(yīng)的圖像采集模式對數(shù)字射線接收過程進行控制，并把接收的數(shù)字射線信號以數(shù) 據(jù)包的形式傳輸給工控機；工控機通過磁感應(yīng)發(fā)射/接收機，把管內(nèi)爬行器前進、后退和停 止的命令及射線管曝光的命令發(fā)送到管內(nèi)PLC，由管內(nèi)PLC對管內(nèi)爬行器行走電機和射線 管進行控制；工控機通過發(fā)送控制字給驅(qū)動器，控制直流伺服電機的前進、后退、行進速度 及行走距離，同時通過驅(qū)動器實時檢測直流伺服電機的行進距離，用于對檢測的數(shù)字射線信號的位置進行精確標定。本管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測系統(tǒng)的電原理如圖2所示，面陣探測器VARIAN1313 的video接通訊轉(zhuǎn)換器PT1000-CL的video，通訊轉(zhuǎn)換器PT1000-CL的LAN接工控機 JP4-1504的RJ45 ；工控機JPC-1504的TxDl、RxDl通過RS232通訊線分別與伺服驅(qū)動器 Copley ACJ-055的RxD、TxD相連，伺服驅(qū)動器CopleyACJ-055的輸出接直流伺服電機Maxon RE40，伺服驅(qū)動器Copley ACJ-055的輸入接編碼器HEDL55的輸出，直流電源S-100-12與 伺服驅(qū)動器Copley ACJ-055、直流伺服電機Maxon RE40、編碼器HEDL55連接，為其供電； 工控機JPC-1504的TxD2、RxD2通過RS232通訊線分別與磁感應(yīng)發(fā)射機PCD2000A-1的 RxD, TxD相連，磁感應(yīng)發(fā)射機P⑶2000A-1的輸出pulse通過磁感應(yīng)信號接磁感應(yīng)接收機 PCD2000A-2，磁感應(yīng)接收機PCD2000A-2的輸出OUT、GND分別接PLC1747-L531高速脈沖計 數(shù)模塊 1746-HSCE2 的輸入 Α1(+)、Α1(η) ；PLC1746-N04V 的一輸出接電源控制！hLON Pwer 的輸入，電源控制器kLON Pwer的輸出接射線管300CTH，同時PLC1746-N04V的另一輸出及 PLC1746-IB8均接射線管300CTH，PLC1746-0W4的輸出接管內(nèi)爬行器啟?？刂齐姶砰yYV1。本系統(tǒng)中所用射線管選用300CTH類產(chǎn)品，模塊均選市銷產(chǎn)品；工控機可選研祥工 控機JPC-1504類產(chǎn)品，面陣探測器可選VARIAN1313類產(chǎn)品，通訊轉(zhuǎn)換器可選PT1000-CL類 產(chǎn)品，PLC可選1747-L531類產(chǎn)品，其高速脈沖計數(shù)模塊可選1746-HSCE2類產(chǎn)品，模擬量輸 出模塊可選1746-N04V類產(chǎn)品，開關(guān)量輸入模塊可選1746-IB8類產(chǎn)品，開關(guān)量輸出模塊可 選1746-0W4類產(chǎn)品，磁感應(yīng)發(fā)射機可選P⑶2000A-1類產(chǎn)品，磁感應(yīng)接收機可選P⑶2000A-2 類產(chǎn)品，電源控制器可選TOLONPOWER類產(chǎn)品，驅(qū)動器可選Copley ACJ-055類產(chǎn)品，直流伺 服電機可選Maxon RE40類產(chǎn)品，編碼器可選HEDL55類產(chǎn)品，直流電源可選S-100-12類產(chǎn)品。本管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測系統(tǒng)，是把可開合的爬行軌道從焊逢一側(cè)固定到管道 上，裝有射線探測器的掃查器在伺服電機的驅(qū)動下沿焊縫掃查，管外有用于管內(nèi)爬行器行 進控制和成像定位的磁感應(yīng)同步控制裝置，管內(nèi)有安裝在爬行器上的同步工作的恒電位X 射線機，面陣探測器、沿環(huán)焊縫掃查的伺服電機及管內(nèi)恒電位X射線機在計算機的控制下 協(xié)調(diào)工作，射線探測器將接收的射線轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)電子掃描、數(shù)據(jù)采集和分析軟件處理 得到與焊縫射線掃查相一致的圖像，用于焊接質(zhì)量評判和電子檔案存儲。與現(xiàn)在國內(nèi)已有 的采用雙壁透管道數(shù)字射線成像技術(shù)不同，管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測設(shè)備采集由管內(nèi)爬行 器上的射線管發(fā)出的恒電位X射線，管內(nèi)爬行器的行走、定位和射線源的曝光完全由工控 機控制，射線源的曝光與沿環(huán)焊縫掃查的管外掃查器的行進同步控制，與雙壁透管道數(shù)字 射線成像技術(shù)相比，在相同的射線電壓下可以檢測更厚的管道焊縫，在一定的管道壁厚條 件下可以降低射線電壓，避免高電壓對面陣探測器的損害。管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測系統(tǒng)解決了面陣探測器數(shù)據(jù)采集和管內(nèi)射線源的曝光 同步控制的技術(shù)難題，為管道環(huán)焊縫檢測提供了一套全新方案?？梢?，本實用新型可實現(xiàn)對管道環(huán)焊縫進行實時檢測和電子存儲，可以方便地通 過人機界面設(shè)置數(shù)字圖像采集方案和采集裝置的運行速度及精確定位，通過對采集的電子 圖像進行后處理，可以得到比膠片成像更加詳盡的焊縫信息。它成像分辨率高，管內(nèi)爬行器 能夠同步控制，可實現(xiàn)對管道環(huán)焊縫進行實時成像和電子存儲，且使用方便。
圖1管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測設(shè)備原理框圖圖2管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測設(shè)備電原理圖圖3驅(qū)動器控制端子接線圖圖4管內(nèi)爬行器控制端子接線圖其中1-伺服驅(qū)動器 2-直流伺服電機3-編碼器4-直流電源
具體實施方式
實施例.以本例說明本實用新型的具體實施方式
，并對本實用新型作進一步的說 明。本例是一工業(yè)試驗樣機，其構(gòu)成如圖1所示，電路及接線如圖2-圖4所示。工控機與通訊轉(zhuǎn)換器由網(wǎng)線連接，通訊轉(zhuǎn)換器通過cameralink電纜與面陣探測 器連接；工控機由RS232與磁感應(yīng)發(fā)射機連接，磁感應(yīng)發(fā)射機通過發(fā)射電磁場信號，與磁感 應(yīng)接收機相連，給管內(nèi)爬行控制器PLC發(fā)出曝光、前進、后退命令；管內(nèi)爬行控制器PLC通 過控制電纜與射線管和行走電機電磁閥相連；工控機也與伺服驅(qū)動器通過RS232通訊線 相連，連有編碼器的伺服驅(qū)動器與直流伺服電機連接，直流電源與伺服驅(qū)動器、直流伺服電 機、編碼器連接，為其供電；管內(nèi)爬行控制器PLC的一輸出接電源控制器的輸入，電源控制 器的輸出接射線管，同時PLC有輸出接射線管和管內(nèi)爬行器啟?？刂齐姶砰y。本例的電原理如圖2所示，面陣探測器VARIAN1313的video接通訊轉(zhuǎn)換器 PT1000-CL的video，通訊轉(zhuǎn)換器PT1000-CL的LAN接工控機JP4-1504的RJ45 ；工控機 JPC-1504的iTxDl、RxDl通過RS232通訊線分別與驅(qū)動器Copley ACJ-055的RxD、TxD相連， 驅(qū)動器Copley ACJ-055的輸出接直流伺服電機Maxon RE40，驅(qū)動器Copley ACJ-055的輸 入接編碼器HEDL55的輸出，直流電源S-100-12與驅(qū)動器Copley ACJ-055、直流伺服電機 Maxon RE40、編碼器HEDL55連接，為其供電；工控機JPC-1504的TxD2、RxD2通過RS232通 訊線分別與磁感應(yīng)發(fā)射機P⑶2000A-1的RxD、TxD相連，磁感應(yīng)發(fā)射機P⑶2000A-1的輸出 pulse通過磁感應(yīng)信號接磁感應(yīng)接收機PCD2000A-2，磁感應(yīng)接收機PCD2000A-2的輸出OUT、 GND分別接PLC1747-L531高速脈沖計數(shù)模塊1746-HSCE2的輸入Al (+)、Al (η)。所述伺服驅(qū)動器1與直流伺服電機2、數(shù)字編碼器3、24V直流電源4的連接如圖3 所示，伺服驅(qū)動器1的輸出端子J4-8、J4-1、J4-9、J4-2、J4-10、J4-3經(jīng)屏蔽線分別接數(shù)字 編碼器3的A、/A、B、/B、X、/X端，伺服驅(qū)動器1的輸出端子J4-6、J4-4分別接數(shù)字編碼器 3的GND、+5V端子，伺服驅(qū)動器1的輸出端子J2-4、J2_3、J2-2經(jīng)屏蔽線分別接直流伺服 電機2的U、V、W端，J2-1端與屏蔽線外的屏蔽網(wǎng)接地；驅(qū)動器1的輸入端子J3-3和J3-2、 J3-4分別接24V直流電源4的正極和負極；所述管內(nèi)爬行控制器PLC與射線管、電源模塊及電機行走電磁閥的連接如圖4所 示，PLC模擬量輸出模塊1746-N04V的輸出端0UT0、COM分別接電源模塊TOLONPOWER的輸 入端M51. 1、M51. 4，電源模塊TOLON POWER的輸出端M55、M56分別接射線管300CTH的控制 端2、3，模擬量輸出模塊1746-N04V的輸出端OUTl接射線管300CTH的控制端4 ；PLC開關(guān) 量輸入模塊1746-IB8的輸入端IN0、mi、DCC0M分別接射線管300CTH的控制端6、8、1 ；PLC 開關(guān)量輸出模塊1746-0W4的輸出端0UT0、VDC接爬行器行走電機電磁閥YVl的兩端。[0023]其中工控機選研祥工控機JPC-1504 ；面陣探測器選VARIAN1313 ；通訊轉(zhuǎn)換器選PT1000-CL ；管內(nèi)爬行控制器PLC選1747-L531 ；其高速脈沖計數(shù)模塊選1746-HSCE2 ；模擬量 輸出模塊選1746-N04V ；開關(guān)量輸入模塊選1746-IB8 ；開關(guān)量輸出模塊選1746-0W4 ；磁感應(yīng)發(fā)射機選P⑶2000A-1 ；磁感應(yīng)接收機選PCD2000A-2 ；電源控制器選TOLON POWER ；射線管選300CTH;管內(nèi)爬行器啟?？刂齐姶砰yYVl ；伺服驅(qū)動器選Copley ACJ-055 ；直流伺服電機選Maxon RE40 ；編碼器選HEDL55 ；直流電源選S-100-12。面陣探測器檢測到的信號送到通訊轉(zhuǎn)換器，工控機的網(wǎng)絡(luò)接口與通訊轉(zhuǎn)換器的通 訊口連接，通訊轉(zhuǎn)換器通過工控機的網(wǎng)絡(luò)接口接收程序軟件傳過來的控制字，按照接收的 控制字對應(yīng)的圖像采集模式對數(shù)字射線接收過程進行控制，并把接收的數(shù)字射線信號以數(shù) 據(jù)包的形式傳輸給工控機；工控機通過磁感應(yīng)發(fā)射/接收機，把管內(nèi)爬行器前進、后退和停 止的命令及射線管曝光的命令發(fā)送到管內(nèi)PLC，由管內(nèi)PLC對管內(nèi)爬行器行走電機和射線 管進行控制；工控機通過發(fā)送控制字給驅(qū)動器，控制直流伺服電機的前進、后退、行進速度 及行走距離，同時通過驅(qū)動器實時檢測直流伺服電機的行進距離，用于對檢測的數(shù)字射線 信號的位置進行精確標定。工控機除了通過網(wǎng)絡(luò)接口向通訊轉(zhuǎn)換器發(fā)送控制指令，同時接收通訊控制器傳來 的數(shù)字射線數(shù)據(jù)包外，還通過RS232端口 1與伺服電機驅(qū)動器進行通訊，工控機的RS232通 訊接口與伺服驅(qū)動器的J5-14、J5-29連接，工控機通過發(fā)送控制字給伺服驅(qū)動器，控制直 流伺服電機的前進、后退、行進速度及行走距離，同時通過伺服驅(qū)動器實時檢測直流伺服電 機的行進距離，用于對檢測的超聲信號的位置進行精確標定。通過RS-232端口 2與磁感應(yīng) 發(fā)射機進行通訊，工控機的RS232通訊接口與磁感應(yīng)發(fā)射機的RxD、TxD連接，工控機通過發(fā) 送控制字給磁感應(yīng)發(fā)射機，控制管內(nèi)爬行器的定位和行走及射線管的曝光。管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測技術(shù)代表了管道環(huán)焊縫X射線檢測的發(fā)展方向，本例經(jīng) 施工現(xiàn)場工業(yè)應(yīng)用試驗證明，管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測應(yīng)用于管道環(huán)焊縫無損檢測中，滿 足相關(guān)檢測標準要求，焊縫數(shù)字射線檢測缺陷定位準確、分辨率高、施工安全可靠。
權(quán)利要求1.一種用于管道環(huán)焊縫檢測的管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測系統(tǒng)，包括面陣探測器、射線 管、管內(nèi)爬行器和磁感應(yīng)同步控制系統(tǒng)，其特征是它還設(shè)置有通訊轉(zhuǎn)換器、伺服驅(qū)動器、直 流伺服電機、編碼器和直流電源、管內(nèi)爬行控制器PLC、射線管、磁感應(yīng)發(fā)射機、磁感應(yīng)接收 機及放置在檢測車中的工控機組成；可開合的爬行軌道從焊逢一側(cè)固定到管道上，裝有射 線探測器的掃查器在伺服電機的驅(qū)動下沿焊縫掃查，管外有用于管內(nèi)爬行器行進控制和成 像定位的磁感應(yīng)同步控制裝置，管內(nèi)有安裝在爬行器上的磁感應(yīng)接收機和恒電位X射線 機；工控機與通訊轉(zhuǎn)換器由網(wǎng)線連接，通訊轉(zhuǎn)換器通過cameralink電纜與面陣探測器連 接；工控機由RS232與磁感應(yīng)發(fā)射機連接，磁感應(yīng)發(fā)射機通過發(fā)射電磁場信號，與磁感應(yīng)接 收機相連，給管內(nèi)爬行控制器PLC發(fā)出曝光、前進、后退命令；工控機也與伺服驅(qū)動器通過 RS232通訊線相連，連有編碼器的伺服驅(qū)動器與直流伺服電機連接，直流電源與伺服驅(qū)動 器、直流伺服電機、編碼器連接，為其供電；管內(nèi)爬行控制器PLC通過控制電纜與射線管和 行走電機電磁閥相連；管內(nèi)爬行控制器PLC的一輸出接電源控制器的輸入，電源控制器的 輸出接射線管，同時管內(nèi)爬行控制器PLC有輸出接射線管；工控機通過磁感應(yīng)發(fā)射/接收機，把射線管曝光開始和曝光停止命令發(fā)送到管內(nèi)爬行 控制器PLC，由管內(nèi)爬行控制器PLC對射線管進行控制；工控機通過發(fā)送控制字給驅(qū)動器， 控制直流伺服電機的前進、后退、行進速度及行走距離，同時通過驅(qū)動器實時檢測直流伺服 電機的行進距離，用于對檢測的數(shù)字射線信號的位置進行精確標定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測系統(tǒng)，其特征是它的電原理為工 控機JPC-1504的TxDl、RxDl通過RS232通訊線分別與伺服驅(qū)動器Copley ACJ-055的RxD、 TxD相連，伺服驅(qū)動器Copley ACJ-055的輸出接直流伺服電機Maxon RE40，伺服驅(qū)動器 Copley ACJ-055的輸入接編碼器HEDL55的輸出，直流電源S-100-12與伺服驅(qū)動器Copley ACJ-055、直流伺服電機Maxon RE40、編碼器HEDL55連接，為其供電；工控機JPC-1504的 TxD2、RxD2通過RS232通訊線分別與磁感應(yīng)發(fā)射機PCD2000A-1的RxD、TxD相連，磁感應(yīng)發(fā) 射機P⑶2000A-1的輸出pulse通過磁感應(yīng)信號接磁感應(yīng)接收機P⑶2000A-2，磁感應(yīng)接收機 PCD2000A-2的輸出OUT、GND分別接PLC1747-L531高速脈沖計數(shù)模塊1746-HSCE2的輸入 Al⑴、Α1 (η) ；PLC1746-N04V的一輸出接電源控制！kLON Pwer的輸入，電源控制器kLON Pwer的輸出接射線管300CTH，同時PLC1746-N04V的另一輸出及PLC1746-IB8均接射線管 300CTH。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測系統(tǒng)，其特征是所述管內(nèi)PLC 的電原理為PLC模擬量輸出模塊1746-N04V的輸出端OUTO、COM分別接電源模塊TOLON POWER的輸入端M51. 1、M51. 4，電源模塊TOLON POWER的輸出端M55、M56分別接射線管 300CTH的控制端2、3，模擬量輸出模塊1746-N04V的輸出端OUTl接射線管300CTH的控制 端4 ；PLC開關(guān)量輸入模塊1746-IB8的輸入端INO、INl、DC COM分別接射線管300CTH的控 制端6、8、1 ；PLC開關(guān)量輸出模塊1746-0W4的輸出端0UT0、VDC接爬行器行走電機電磁閥 YVl的兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測系統(tǒng)，其特征是所述伺服驅(qū)動 器(1)的電原理為伺服驅(qū)動器(1)的輸出端子了4-8、了4-1、了4-9、了4-2、了4-10、了4-3經(jīng)屏 蔽線分別接編碼器(3)的4、/^、8、作、乂、作端，伺服驅(qū)動器(1)的輸出端子J4-6、J4-4分 別接編碼器(3)的GND、+5V端子；伺服驅(qū)動器(1)的輸出端子J2-4、J2_3、J2-2經(jīng)屏蔽線分別接直流伺服電機 )的U、V、W端，J2-1端與屏蔽線外的屏蔽網(wǎng)接地；伺服驅(qū)動器(1) 的輸入端子J3-3和J3-2、J 3-4分別接直流電源(4)的正極和負極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測系統(tǒng)，其特征是所述管內(nèi)射線 管為300CTH類產(chǎn)品。
專利摘要本實用新型是一種管道環(huán)焊縫檢測的管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測系統(tǒng)。工控機與通訊轉(zhuǎn)換器由網(wǎng)線連接，通訊轉(zhuǎn)換器通過cameralink電纜與面陣探測器連接；工控機由RS232與磁感應(yīng)發(fā)射機連接，磁感應(yīng)發(fā)射機通過發(fā)射電磁場信號，與磁感應(yīng)接收機相連，給管內(nèi)PLC發(fā)出曝光、前進、后退命令；PLC通過控制電纜與射線管和行走電機電磁閥相連；工控機也與伺服驅(qū)動器通過RS232通訊線相連，連有編碼器的伺服驅(qū)動器與直流伺服電機連接，直流電源與伺服驅(qū)動器、直流伺服電機、編碼器連接，為其供電；PLC的一輸出接電源控制器的輸入，電源控制器的輸出接射線管，同時PLC有輸出接射線管和管內(nèi)爬行器啟?？刂齐姶砰y。
文檔編號G01N23/04GK201844984SQ20102023327
公開日2011年5月25日 申請日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者劉全利, 周廣言, 孫晶, 安志彬, 李佳, 白世武, 薛巖, 郭敏利, 陳浩 申請人:中國石油天然氣管道局, 中國石油天然氣集團公司