基于视觉与漏磁承压设备焊缝缺陷检测机器人

本发明属于承压设备结构检测，具体涉及基于视觉与漏磁承压设备焊缝缺陷检测机器人。

背景技术：

1、漏磁场检测是用得比较多的一种无损检测方法。它是利用铁磁性材料或工件磁化后，如果在表面和近表面存在材料的不连续性，即材料的均质状态或致密性受到破坏，则在不连续处磁场方向将发生改变，在磁力线离开和进人工件表面的地方产生磁极，形成漏磁场。用传感器对这些漏磁场进行检测，就能检查出缺陷的大小和位置，这种检测方法就称为漏磁场检测。目前市面上有很多基于漏磁检测的半自动化设备以及手工焊缝检测设备，在使用时均需要人员参与，人工成本增高，导致效率低下及漏检率高的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供基于视觉与漏磁承压设备焊缝缺陷检测机器人，具有节省人工成本、提高检测效率与准确性的特点。

2、本发明所采用的技术方案是，基于视觉与漏磁承压设备焊缝缺陷检测机器人，包括机器车、安装于机器车顶部前端的视觉检测模块、安装于机器车底部中心的漏磁检测模块、分别安装于机器车底部前、后端的充磁吸附模块和退磁吸附模块，充磁吸附模块和退磁吸附模块关于机器车底部中心位置处中心对称；机器车上还安装有驱动装置、蜂鸣报警模块、主控制器和wifi通信装置；

3、视觉检测模块、漏磁检测模块、蜂鸣报警模块、驱动装置、wifi通信装置分别与主控制器电性连接；上位机pc端自带无线网卡且搭载有数据处理模块，与wifi通信装置无线连接；

4、机器车两侧对称安装有四个车轮，车轮与驱动装置相连。

5、本发明的特征还在于，

6、视觉检测模块包括安装在机器车上部前端的第二舵机，第二舵机输出轴连接有舵机支架，舵机支架远离第二舵机的一端连接有第一舵机，第一舵机的输出轴与第二舵机的输出轴垂直，第一舵机输出轴连接有摄像头支架，摄像头支架上固接有摄像头；

7、第一舵机、第二舵机、摄像头均与主控制器通过导线连接。

8、漏磁检测模块包括固接于机器车下部前端的漏磁检测支架，漏磁检测支架底部安装有霍尔元件组；

9、霍尔元件组包括若干个呈行列式均匀布置于漏磁检测支架底部中心位置处的霍尔元件，每个霍尔元件与主控制器通过导线连接；霍尔元件为霍尔传感器。

10、充磁吸附模块包括固接于机器车底部前端位置处的第一衔铁固定器，第一衔铁固定器底部固接有充磁磁铁支架，第一衔铁固定器内安装有第一衔铁，充磁磁铁支架内安装有充磁器；

11、充磁器包括分别安装于充磁磁铁支架内与第一衔铁两端位置相对应的第一磁铁、第二磁铁，第一磁铁和第二磁铁相互平行且磁极相反。

12、退磁吸附模块包括固接于机器车底部后端位置处的第二衔铁固定器，第二衔铁固定器底部固接有退磁磁铁支架，第二衔铁固定器内安装有第二衔铁，退磁磁铁支架内安装有退磁器；

13、退磁器包括分别安装于退磁磁铁支架内与第二衔铁两端位置相对应的第三磁铁、第四磁铁，第三磁铁和第四磁铁相互平行且磁极相反，退磁器与充磁器关于机器车底部中心位置中心对称。

14、驱动装置包括安装在机器车底部的四个电机，四个电机分别连接四个车轮，且电机均与主控制器电性连接。

15、蜂鸣报警模块包括依次安装于机器车上端面的蜂鸣器、绿色led灯以及红色led灯，蜂鸣器、绿色led灯、红色led灯均通过导线与主控制器连接。

16、数据处理模块包括图像数据处理模块和漏磁信号分析模块；

17、图像数据处理模块：用于通过yolov5神经网络对wifi通信装置传输的焊缝表面缺陷图像进行焊缝表面缺陷检测识别；

18、漏磁信号分析模块：用于通过bp神经网络对wifi通信装置传输的漏磁检测信号进行焊缝近表面缺陷检测识别。

19、机器车上还安装有供电装置，供电装置分别与驱动装置、主控制器、视觉检测模块、漏磁检测模块、充磁吸附模块、退磁吸附模块、蜂鸣报警模块电性连接。

20、主控制器通过usb连接有神经棒；主控制器采用树莓派，搭载有yolo目标检测算法和路径拟合算法。

21、本发明的有益效果是，

22、1)本发明的基于视觉与漏磁承压设备焊缝缺陷检测机器人，采用漏磁检测与视觉检测相结合对焊缝缺陷检测，能检测表面缺陷和近表面缺陷，实现对承压设备缺陷检测自动化全面检测，节省人工成本、提高检测效率与准确性，而且大幅度降低作业人员的危险性；

23、2)利用充磁器在承压设备内部产生连通闭合磁场线回路，对承压设备进行饱和磁化，为后续霍尔元件检测近表面缺陷创造条件，且能与承压设备产生磁力，为机器车在爬壁过程中提供吸附力，保证机器车爬壁稳定运行；

24、3)在机器车前部与后部分别安装充磁器与退磁器，不仅为机器车与承压设备提供吸附力，保持车体平衡，又能对磁化后的承压设备进行退磁，防止磁化的承压设备壁面吸附表面铁磁性碎屑；

25、4)通过受力分析和对钢板磁化计算相结合的方法，确定磁铁的大小和数量，不仅保证车体稳定在承压设备运动，也能保证漏磁检测前期对承压设备实现饱和磁化；

26、5)上位机与机器车通过wifi通信传输，检测设备更加灵活，且相互传输，不仅实现机器车对上位机传输检测，又能实时控制机器车进行报警，定位焊缝表面缺陷与近表面缺陷具体位置，并结合上位机缺陷种类，便于后续对焊缝补修。

技术特征：

1.基于视觉与漏磁承压设备焊缝缺陷检测机器人，其特征在于，包括机器车(1)、安装于机器车(1)顶部前端的视觉检测模块(2)、安装于机器车(1)底部中心的漏磁检测模块(3)、分别安装于机器车(1)底部前、后端并关于机器车(1)底部中心位置处中心对称的充磁吸附模块(4)和退磁吸附模块(5)；机器车(1)上还安装有驱动装置(13)、蜂鸣报警模块(6)、主控制器(8)和wifi通信装置(11)；机器车(1)两侧对称安装有四个车轮，所述车轮与所述驱动装置(13)相连；

2.根据权利要求1所述的基于视觉与漏磁承压设备焊缝缺陷检测机器人，其特征在于，所述视觉检测模块(2)包括安装在机器车(1)上部前端的第二舵机(25)，第二舵机(25)输出轴连接有舵机支架(23)，舵机支架(23)远离第二舵机(25)的一端连接有第一舵机(24)，所述第一舵机(24)的输出轴与所述第二舵机(25)的输出轴垂直，所述第一舵机(24)输出轴连接有摄像头支架(22)，所述摄像头支架(22)上固接有摄像头(21)；

3.根据权利要求1所述的基于视觉与漏磁承压设备焊缝缺陷检测机器人，其特征在于，所述漏磁检测模块(3)包括固接于机器车(1)下部前端的漏磁检测支架(32)，漏磁检测支架(32)底部安装有霍尔元件组(31)；

4.根据权利要求1所述的基于视觉与漏磁承压设备焊缝缺陷检测机器人，其特征在于，所述充磁吸附模块(4)包括固接于机器车(1)底部前端位置处的第一衔铁固定器(43)，第一衔铁固定器(43)底部固接有充磁磁铁支架(42)，第一衔铁固定器(43)内安装有第一衔铁(413)，充磁磁铁支架(42)内安装有充磁器(41)；

5.根据权利要求4所述的基于视觉与漏磁承压设备焊缝缺陷检测机器人，其特征在于，所述退磁吸附模块(5)包括固接于机器车(1)底部后端位置处的第二衔铁固定器(53)，第二衔铁固定器(53)底部固接有退磁磁铁支架(52)，第二衔铁固定器(53)内安装有第二衔铁(513)，退磁磁铁支架(52)内安装有退磁器(51)；

6.根据权利要求1所述的基于视觉与漏磁承压设备焊缝缺陷检测机器人，其特征在于，所述驱动装置(13)包括安装在机器车(1)底部的四个电机，四个所述电机分别连接四个车轮，且所述电机均与主控制器(8)电性连接。

7.根据权利要求1所述的基于视觉与漏磁承压设备焊缝缺陷检测机器人，其特征在于，所述蜂鸣报警模块(6)包括依次安装于机器车(1)上端面的蜂鸣器(61)、绿色led灯(62)以及红色led灯(63)，蜂鸣器(61)、绿色led灯(62)、红色led灯(63)分别通过导线与主控制器(8)连接。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的基于视觉与漏磁承压设备焊缝缺陷检测机器人，其特征在于，所述数据处理模块(7)包括图像数据处理模块和漏磁信号分析模块；

9.根据权利要求1-7任意一项所述的基于视觉与漏磁承压设备焊缝缺陷检测机器人，其特征在于，所述机器车(1)上还安装有供电装置(12)，所述供电装置(12)分别与驱动装置(13)、主控制器(8)、视觉检测模块(2)、漏磁检测模块(3)、充磁吸附模块(4)、退磁吸附模块(5)、蜂鸣报警模块(6)电性连接。

10.根据权利要求1-7任意一项所述的基于视觉与漏磁承压设备焊缝缺陷检测机器人，其特征在于，所述主控制器(8)通过usb连接有神经棒(9)；所述主控制器(8)采用树莓派，搭载有yolo目标检测算法和路径拟合算法。

技术总结
本发明公开的基于视觉与漏磁承压设备焊缝缺陷检测机器人，包括机器车，机器车上安装视觉检测模块、漏磁检测模块、充磁吸附模块、退磁吸附模块、驱动装置、蜂鸣报警模块、主控制器和WIFI通信装置，充磁吸附模块和退磁吸附模块关于机器车底部中心位置处中心对称；视觉检测模块、漏磁检测模块、蜂鸣报警模块、驱动装置分别与主控制器电性连接；主控制器与WIFI通信装置通过导线连接，上位机PC端自带无线网卡且搭载有数据处理模块，与WIFI通信装置通过无线连接；机器车两侧对称安装有四个车轮，车轮与驱动装置相连。本发明的基于视觉与漏磁承压设备焊缝缺陷检测机器人，具有节省人工成本、提高检测效率与准确性的特点。

技术研发人员：刘心如,王九鑫,王鹏飞,王凯航,苏耀恒,卢定泽,成鹏飞,王秋萍
受保护的技术使用者：西安工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23