АВТОНОМНЫЙ РОБОТ-ДЕФЕКТОСКОП ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ОБЪЕКТОВ ИЗ НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к средствам для автономного ультразвукового (УЗ) дефектоскопического контроля объектов из немагнитных материалов. Устройство может найти применение при контроле авиакосмической техники из полимерных конструкционных материалов типа углепластика в неподготовленных условиях во время эксплуатационной диагностики поверхностей большой площади.
Приоритетные направления развития отечественной науки и техники связаны с созданием и освоением новых полимерных конструкционных материалов. В настоящее время контроль конструкций из подобных материалов в основном проводят на заводе-изготовителе с помощью манипуляторов, а во время эксплуатации ограничиваются ручным низкоэффективным контролем. Вместе с тем известна многофункциональная автоматизированная ползающая система MACS (патентный документ US 5890553 A; Bar-Cohen Y., Backes P. Scanning Aircraft Structures Using Open-Architecture Robotic Crawlers as Platforms with NDE Boards and Sensors // NASA Technical Reports, 1998). Предполагается использование MACS в качестве платформы для роботизированного сканера-дефектоскопа, способного проводить УЗ контроль объектов из немагнитных материалов, содержащего дефектоскопическую, ходовую и управляющую системы. В котором дефектоскопическая система включает в себя электроакустический преобразователь, ходовая система выполнена с техническим средством для создания силы прижатия к поверхности объекта контроля из немагнитных материалов. Средство для создания силы прижатия имеет множество рабочих элементов в виде присосок. Перемещение MACS по поверхности объекта контроля производится поочередной работой групп присосок на разных шасси. Закрепившись на поверхности объекта контроля присосками первой группы на первом шасси MACS вытягивает в направлении движения второе шасси с второй группой присосок, находящихся в нерабочем состоянии. Затем переводит в рабочее состояние вторую группу присосок, а присоски первой группы отсоединяет от поверхности. После чего подтягивает первое шасси ко второму. Переменный режим работы присосок и поочередное вытягивание-подтягивание шасси для перемещения MACS ведут к периодической остановке дефектоскопа и прерывистому режиму контроля, что существенно увеличивает время обследования объекта контроля.
Задачей является повышение производительности контроля.
Обеспечиваемый настоящей полезной моделью технический результат заключается в увеличении скорости дефектоскопического сканирования объектов из немагнитных материалов.
Данный технический результат достигается благодаря тому, что в роботизированном сканере-дефектоскопе для УЗ контроля объектов из немагнитных материалов дефектоскопическая система включает в себя электроакустический преобразователь, ходовая система выполнена с техническим средством для создания силы прижатия к поверхности объекта контроля из немагнитных материалов и содержит гусеничный движитель, средство для создания силы прижатия имеет по меньшей мере один рабочий элемент, а управляющая система выполнена с возможностью задания непрерывного режима контроля и постоянного режима работы всех рабочих элементов или элемента средства для создания силы прижатия.
В частном случае сканер-дефектоскоп содержит автоматический следящий регулятор силы прижатия.
В другом частном случае электроакустический преобразователь размещен преимущественно за пределами габаритов ходовой системы.
Также в частном случае электроакустический преобразователь установлен на кронштейне, выполненном с возможностью поворота и выноса преобразователя за передний или боковой габарит ходовой системы.
В еще одном частном случае ось вращения кронштейна смещена в плане относительно продольной и поперечной осей ходовой системы.
Полезная модель поясняется следующими иллюстрациями.
На фиг. 1 показан сканер-дефектоскоп во время контроля вертикального объекта, вид сбоку.
На фиг. 2 изображен сканер-дефектоскоп, вид снизу.
На фиг. 3 представлен сканер-дефектоскоп в продольном разрезе.
Осуществление полезной модели показано на следующем примере предпочтительной реализации сканера-дефектоскопа.
Роботизированный сканер-дефектоскоп для УЗ контроля является полностью автономным аппаратом и содержит три основные системы: а) дефектоскопическую, б) ходовую, в) управляющую.
Дефектоскопическая система служит для проведения неразрушающего УЗ контроля деталей и агрегатов из немагнитных материалов. Основным рабочим элементом дефектоскопической системы является пьезоэлектрический преобразователь 1, установленный непосредственно около поверхности 2 объекта контроля с образованием акустического контакта.
Ходовая система обеспечивает самостоятельное перемещение сканера-дефектоскопа непосредственно по поверхности 2 объекта из немагнитных материалов, используя заданный алгоритм для покрытия всей зоны контроля. Ходовая система, содержит гусеничный движитель 3 и техническое средство 4 для создания силы прижатия к поверхности 2. Гусеничный движитель 3 выполнен с двумя прорезиненными гусеницами, обладающими противопроскальзывающим свойством. Средство 4 для создания силы прижатия к поверхности 2 имеет один рабочий элемент в виде вакуумной присоски. Работа присоски обеспечивается размещением эластичной прокладки по контуру средства 4, что позволяет создать необходимое разряжение. Для получения вакуума устройство снабжено поршневым компрессором или вентилятором, создающим область низкого давления между корпусом средства 4 и поверхностью 2 объекта контроля. Сила трения гусениц движителя 3 по поверхности 2 намного больше силы трения эластичной прокладки присоски в ее рабочем состоянии. Сканер-дефектоскоп также снабжен автоматическим следящим регулятором силы прижатия к поверхности 2 и датчиком положения относительно горизонтали. На ходовую систему установлена платформа 5, образуя шасси сканера-дефектоскопа. Шасси несет дефектоскопическую и управляющую системы. Пьезоэлектрический преобразователь 1 установлен на поворотном кронштейне 6 в угловой части шасси. При этом пьезоэлектрический преобразователь 1 полностью выступает за пределы габаритов ходовой системы спереди или сбоку.
Управляющая система реализует функции управления всеми системами сканера-дефектоскопа, цифровой обработки и передачи информационных данных. Управляющая система размещена в контейнере 7, в котором также находятся средство для беспроводной связи с оператором и источник электроэнергии для автономной работы сканера-дефектоскопа.
Снаружи сканер-дефектоскоп закрыт защитным кожухом.
Сканер-дефектоскоп работает следующим образом.
Аппарат ставят на горизонтальную или наклонную поверхность 2. Если наклон поверхности 2 имеет большую величину, то сканер-дефектоскоп подносят вплотную к поверхности 2. Затем переводят устройство в рабочий режим. Посредством датчика положения относительно горизонтали устройство автоматически определяет необходимость включения технического средства 4 для создания силы прижатия к поверхности 2 объекта контроля. Получив надежный контакт с поверхностью 2 сканер-дефектоскоп начинает сканирование, перемещаясь по поверхности 2 и прозвучивая объект контроля в поисках дефектов 8.
Информацию о состоянии объекта контроля и координатах найденных дефектов 8 сканер-дефектоскоп передает оператору.
Благодаря выполнению ходовой системы с гусеничным движителем 3, дополненным средством 4 для создания силы прижатия, достигается хорошее сцепление с поверхностью объекта из немагнитных материалов и высокая скорость перемещения. Сканер-дефектоскоп способен самостоятельно двигаться непосредственно по любым немагнитным поверхностям и под любыми углами к горизонтали, занимая при необходимости и перевернутое положение. При этом не требуется установка вспомогательных приспособлений (манжеты, ремни, направляющие и т.п.) для движения по ним сканера-дефектоскопа, что экономит время и способствует увеличению скорости дефектоскопического сканирования объектов из немагнитных материалов.
Управляющая система одновременно задает безостановочный режим работы дефектоскопической системы и движения ходовой системы, придающих режиму контроля свойство непрерывности. Управляющая система также задает постоянный режим работы присоски средства 4. Под постоянным понимается такой режим, при котором изменение работы присоски не связано с реализацией принципа перемещения аппарата по поверхности 2, а возможно исключительно для адаптации к изменению наклона поверхности 2 и носит эпизодичный характер. Благодаря непрерывности контроля и постоянству работы рабочего элемента средства 4 для создания силы прижатия, или всех таких элементов при их наличии, исключаются паузы в сканировании, а скорость дефектоскопического сканирования объектов из немагнитных материалов соответственно возрастает.
Сила прижатия задается автоматическим следящим регулятором, исключающим пробуксовывание гусениц или отрыв сканера-дефектоскопа от поверхности, а также чрезмерный прижим, способных привести к снижению скорости сканирования.
Также на скорость сканирования влияет расположение преобразователя 1. Если преобразователь 1 размещен преимущественно за пределами габаритов ходовой системы, то доступ к зонам контроля вблизи стенок или ступенек на поверхности 2 не представляет сложности и не тормозит процесс контроля. Целесообразность установки преобразователя 1 на кронштейне 6, выполненном с возможностью поворота и выноса преобразователя 1 за передний или боковой габарит ходовой системы (чего легко достичь, если ось вращения кронштейна смещена в плане относительно продольной и поперечной осей ходовой системы, как показано на фиг.1 и 2), продиктована возможностью достижения высокой скорости контроля поверхности 2 вблизи длинных стенок или ступенек. Например, приблизившись к длинной стенке, сканер-дефектоскоп поворачивает кронштейн 6 и преобразователь 1 оказывается расположенным сбоку от гусеничного движителя 3. Затем сканер-дефектоскоп перемещается вдоль стенки без лишних маневров, требующих затрат времени.