一种双向轮电磁超声波测厚仪

1.本发明属于电子检测设备领域技术领域，具体涉及一种双向轮电磁超声波测厚仪。


背景技术：

2.工业管道广泛用于输送高压，危险气体，危险液体等，由于气液压力难以控制，这就使得管道承受的载荷十分复杂。同时工业管道在使用过程中容易产生腐蚀、疲劳、蠕变、材质劣化等破坏形式，特别是化工等企业，因其介质腐蚀性强，并常常伴有高温、高压、磨损等，最易发生管道腐蚀破坏事故。所以，工业管道的生产质检的合格是管道大量生产销售的保障。目前，对于管道的测量，国内的型企业大多使用传统千分尺测量管子端部厚度或者通过手持式超声测厚仪进行测量，这些传统的测量方式耗时耗力，且一般都是定点测厚或者普查测厚，测量范围单一。
3.对于管道加工工艺造成的管道弯曲度、凹凸程度的误差的补偿式厚度检测存在不足，不能适应现代化大生产的需要。为此如何针对不同管道在工艺上的误差，提出一种可以对误差进行自动补偿的装置尤为重要。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决背景技术中提及的问题，提供一种双向轮电磁超声波测厚仪，能根据管道表面的弯曲度，实时调整探头，可以保证超声波探头始终与检测管道表面垂直，距离恒定，实现精准测量。
5.为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：一种双向轮电磁超声波测厚仪，包括外壳，所述外壳底部前端设有管道不平整度测量机构，外壳底部后端设有两个万向球轮，外壳内部设有电磁超声探头方位补偿机构；所述管道不平整度测量机构包括测距传感器、前滚轮，所述测距传感器安装在外壳底板内侧，所述外壳底板设有与测距传感器相匹配的第一通孔；所述前滚轮设置在第一通孔正下方，所述外壳底部设有竖直限位机构，使前滚轮能在竖直方向上弹性摆动；所述电磁超声探头方位补偿机构包括电磁超声探头、摆动机构和高度调节机构，所述外壳底部设有与电磁超声探头相匹配的第二通孔，所述电磁超声探头由第二通孔伸出，所述摆动机构控制电磁超声探头前后摆动，所述高度调节机构用于调节电磁超声探头的高度；所述测距传感器与摆动机构和高度调节机构电信号连接。
6.作为优选，所述竖直限位机构包括前轮连接板、前轮连接块、第二复位弹簧、滚轮安装板和前轮固定杆；所述滚轮安装板采用u型板，所述前滚轮安装在滚轮安装板内；所述滚轮安装板顶部安装有前轮固定杆，所述前轮固定杆顶部连接在前轮连接块上，所述前轮连接块设有与前轮固定杆相匹配的第三通孔，所述前轮固定杆顶部穿过第三通孔，所述前轮固定杆顶部设有第一径向限位凸起，所述第一径向限位凸起外径大于第三通孔直径；所述前轮固定杆外套设有第二复位弹簧，所述第二复位弹簧上下端分别连接在前轮连接块和
滚轮安装板上；所述前轮连接块与外壳底部间隔设置；所述前轮连接块两侧各连接一块前轮连接板，所述前轮连接板顶部连接在外壳底部。
7.作为优选，所述摆动机构包括连接柱、第二电机、上定心块和下定心块；所述电磁超声探头安装在连接柱底部，所述连接柱顶部设有铰接球，所述上定心块和下定心块连接在外壳内部，所述上定心块和下定心块中间设有与铰接球相匹配的圆通槽，所述圆通槽直径小于铰接球直径；所述铰接球安装在上定心块和下定心块之间；所述第二电机的输出轴与铰接球连接，用于带动铰接球在测厚仪行进方向上前后转动。
8.作为优选，所述高度调节机构包括对称设置在外壳左右内侧壁的光杆、光杆滑块、第三电机、同步带和轴承；所述外壳左右内侧壁上各安装有两根光杆，所述光杆滑块滑动连接在同一侧的两根光杆上；所述第三电机安装在外壳侧壁上，所述第三电机的输出轴与同步带一端连接，所述同步带的另一端与轴承连接；所述第三电机和轴承分别设置在外壳侧壁上下相对的两端；所述光杆滑块连接在同步带一侧表面上；所述上定心块和下定心块的两侧分别连接在两侧的光杆滑块上。
9.作为优选，外壳顶部设有自定心机构，所述自定心机构包括自定心杆和机架连接板；所述自定心杆底部设有球面，所述外壳顶部内侧设有与球面相匹配的凹槽，所述凹槽顶部设有通孔，所述通孔直径大于自定心杆的直径；所述机架连接板连接在自定心杆的上端。
10.作为优选，所述机架连接板上连接有柔性绳索，所述柔性绳索另一端连接在外壳上。
11.作为优选，所述万向球轮包括后耐磨球轮、球轮固定脚、后轮连接座、第一复位弹簧、后轮固定杆和后轮安装块，所述后耐磨球轮铰接在球轮固定脚底部；所述后轮连接座采用u型板，所述后轮连接座底部设有与后轮固定杆相匹配的第四通孔，所述后轮连接座两侧板连接在后轮安装块上；所述后轮安装块上设有与后轮固定杆相匹配的第五通孔；所述后轮固定杆穿过第四通孔和第五通孔，后轮固定杆设有第二径向限位凸起，所述第二径向限位凸起外径大于第四通孔和第五通孔的直径；所述后轮固定杆外套设有第一复位弹簧，所述第一复位弹簧的上下端分别连接在后轮安装块和第二径向限位凸起上。
12.作为优选，所述万向轮连接在间距调节机构上，所述间距调节结构包括第一电机、双向丝杆、双向滑台和两个滑台移动块，所述第一电机、双向丝杆双向滑台都安装在外壳的底部；所述第一电机输出轴与双向丝杆连接；两个滑台移动块安装在双向丝杆的两侧，所述滑台移动块滑动连接在双向滑台上。
13.本发明的有益效果是：1、通过设置在外壳底部前端的管道不平整度测量机构先检测管道的平整度，当管道存在曲面时，前滚轮会由于曲面存在带动前轮固定杆在竖直方向上伸缩，从而被测距传感器探测到距离变化，并将此变化传递给电磁超声探头方位补偿机构，通过计算对电磁超声探头作出角度调整，使其能始终保持正对着的管道曲面，从而避免因管道表面弯曲造成的检测误差，提高整体检测精度。
14.2、整个测厚仪被放置到管道上时，由于自重，前轮固定杆会向上移动，测距传感器检测到此位移距离，传递给电磁超声探头方位补偿机构，电磁超声探头方位补偿机构根据此位移可以将电磁超声探头调整到合适的高度，避免探头与管道发生触碰，造成损坏。
15.3、外壳顶部设有自定心柔性牵引结构，在测厚仪未使用时，通过机架连接板吊装
在机架上，而与机架连接板连接的自定心杆是可以在一定范围与外壳相对转动的，这使得整个测厚仪可以依据自重自行就行角度调整，使其始终保持竖直状态，避免机架将测厚仪放置在管道上时，因为测厚仪未处于竖直状态，从而倾倒或造成其他磕碰，造成损坏；而机架连接板和外壳之间连接有柔性绳索，则可以限制测厚仪的转动角度，避免在机架吊装过程中，测厚仪绕着竖直轴发生过大的角度偏转。
16.4、万向球轮设有第一复位弹簧，以及与之配合的后轮固定杆、后轮连接座和后轮安装块，使得万向球轮在竖直方向上也能进行伸缩，从而面对崎岖不平的管道表面，能有很好的减震作用，避免因为颠簸增加测量误差。
17.5、万向球轮连接在间距调节机构上，使得测厚仪可以根据不同尺寸的管道调整两个万向球轮的间距，增加了测厚仪的适用范围。
附图说明
18.图1为本发明双向轮电磁超声波测厚仪结构示意图；图2为本发明中自定心柔性牵引结构在机架吊装状态下的侧剖视图；图3为本发明中自定心柔性牵引结构在行走状态下的侧剖视图；图4为本发明中双向轮管道适应机构的仰视图；图5为本发明中万向球轮的结构示意图；图6为本发明中管道不平整度测量机构结构示意图；图7为本发明中电磁超声探头方位补偿机构的俯视图；图8为本发明中高度调整机构的结构图；图9为本发明中电磁超声探头方位补偿机构不工作状态下右剖视图；图10为本发明中电磁超声探头方位补偿机构工作状态下右剖视图。
19.图中标记名称：1. 外壳，1-1. 底板，1-2. 左盖板，1-3. 右盖板，1-4. 上盖板；2. 自定心柔性牵引结构，2-1. 自定心杆，2-2. 第一宽螺母，2-3. 机架连接板，2-4. 柔性绳索；3. 双向轮管道适应机构，3-1. 后耐磨球轮，3-2. 球轮固定脚，3-3. 后轮连接座，3-4. 第一复位弹簧，3-5. 后轮固定杆，3-6. 后轮安装块，3-7. 第一电机，3-8. 双向丝杆，3-9. 双向滑台，3-10. 滑台移动块，3-11. 第一连接螺钉，3-12. 第一固定螺钉，3-13. 第二固定螺钉；4. 管道不平整度测量机构，4-1. 测距传感器，4-2. 传感器安装板，4-3. 前轮连接板，4-4. 前轮连接块，4-5. 第二复位弹簧，4-6. 前滚轮，4-7. 滚轮安装板，4-8. 前轮固定杆，4-9. 第二连接螺钉，4-10. 第三固定螺钉，4-11. 第三连接螺钉；5. 电磁超声探头方位补偿机构，5-1.电磁超声探头 ，5-2. 铰接球，5-3. 第二电机，5-4. 第二电机固定板，5-5. 上定心块，5-6. 下定心块，5-7. 定心块连接板，5-8. 光杆，5-9. 光杆滑块，5-10. 第三电机，5-11. 第三电机固定板，5-12. 同步带，5-13. 同步带轮，5-14. 光杆上固定块，5-15. 光杆下固定法兰，5-16. 轴承，5-17. 第四连接螺钉，5-18. 第四固定螺钉，5-19. 第五固定螺钉，5-20. 第五连接螺钉，5-21. 第六固定螺钉，5-22. 第七固定螺钉。
具体实施方式
20.以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
21.需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
22.如图1，本发明的双向轮电磁超声波测厚仪（为了叙述方便，后续统一将“双向轮电磁超声波测厚仪”称为“测厚仪”）包括：外壳1、自定心柔性牵引结构2、双向轮管道适应机构3（也就是万向球轮和间距调节结构的组合）、管道不平整度测量机构4、电磁超声探头方位补偿机构5，外壳包括了底板1-1、左盖板1-2、右盖板1-3和上盖板1-4，四个部分彼此通过螺钉连接，自定心柔性牵引结构2通过自定心杆2-1松连接（可转动连接）在上盖板1-4的上侧，双向轮管道适应机构3通过螺钉固定在底板1-1后端下方，管道不平整度测量机构4通过螺钉固定在底板1-1前端下方，电磁超声探头方位补偿机构5置于外壳1的内部。本发明双向轮电磁超声波测厚仪在测量前由机架连接自定心柔性牵引机构2，上盖板与自定心杆2-1处于自定心状态并随机架移动，所谓自定心也就是测厚仪在自重的作用下，自主调整角度，使其保持竖直状态；在测量工作时，机架将测厚仪落至管道上，此时自定心杆2-1失去定心作用测厚仪。测厚仪为了对弯曲部分准确测厚，本发明设有管道不平整度测量机构4、电磁超声探头方位补偿机构5，该部分结构设计的测距传感器4-1可以的接收管道高低起伏信号（也就是管道表面因弯曲导致的起伏），并实时传递给电磁超声探头方位补偿机构5，以调整电磁超声探头5-1的方位，使得管道测量的精度大大提高。
23.如图2，图示装置2为此种双向轮电磁超声波测厚仪（三轮自适应测厚仪）的自定心柔性牵引结构2，由自定心杆2-1、第一宽螺母2-2、机架连接板2-3、柔性绳索构成2-4。其中，自定心杆2-1与上盖板1-4为松连接，自定心杆2-1下端设有球面凸起，上盖板1-4设有与球面凸起相匹配的凹槽，使得测厚仪在机架作用上升下降时恰好贴合；所述凹槽顶部设有与自顶杆2-1相匹配的第六通孔，所述第六通孔直径大于自定心杆2-1的直径，所述自定心杆2-1上设有第三径向限位凸起，所述第三径向限位凸起位于第六通孔上方，所述第三径向限位凸起直径大于第六通孔直径；设置第三径向限位凸起是为了防止测厚仪从机架上脱离时，自定心杆2-1的底部碰撞到电磁超声探头方位补偿机构5；在测量工作时，机架控制测厚仪落至管道上，此时自定心杆2-1与上盖板1-4球面间留有间隙（也就是两者不再相抵接触），且自定心杆2-1直径小于上盖板1-4上的第六通孔直径，使得自定心杆2-1能在第六通孔内有一定的转动幅度；。自定心杆2-1与机架连接板2-3利用第一宽螺母2-2以螺纹形式连接。机架连接板2-3以螺栓连接形式与机架连接。柔性绳索2-4两端分别固定在上盖板1-4右端与机架连接板2-3底端，可以限制测厚仪的转动角度，避免在机架吊装过程中，测厚仪绕着竖直轴发生过大的角度偏转。
24.此双向轮电磁超声波测厚仪自定心柔性牵引机构2与机架相连。在测量阶段的前后时期，测厚仪处于悬挂状态，此时上盖板1-4与自定心杆2-1由于半球面相贴合，实现自定心，使超声波测厚仪恢复水平状态。
25.在测量工作时，机架下降，使得测厚仪落至管道上，此时自定心杆2-1与上盖板1-4半球面间解除贴合，留出一定空隙，自定心杆2-1失去自定心作用。在行走状态中，机架带动机架连接板2-3沿管道轴向缓速移动，由工作人员牵引测厚仪沿管道轴向移动。
26.如图4-5所述双向轮管道适应机构3包括：后耐磨球轮3-1、球轮固定脚3-2、后轮连接座3-3、第一复位弹簧3-4、后轮固定杆3-5、后轮安装块3-6、第一电机3-7、双向丝杆3-8、双向滑台3-9、后轮安装块3-6、第一连接螺钉3-11、第一固定螺钉3-12、第二固定螺钉3-13。双向滑台3-9通过第一固定螺钉3-12固连在底板1-1上，确保测厚仪在运动过程中滑台始终稳定。球轮固定脚3-2与后轮固定杆3-5通过螺纹连接，后轮连接座3-3与后轮安装块3-6通过第二固定螺钉3-13固定，双向轮的整体与滑台整体由后轮安装块3-6与后轮安装块3-6通过第一连接螺钉3-11连接；所述后轮连接座3-3采用u型板，所述后轮连接座3-3底部设有与后轮固定杆3-5相匹配的第四通孔，所述后轮连接座3-3两侧板连接在后轮安装块3-6上；所述后轮安装块3-6上设有与后轮固定杆3-5相匹配的第五通孔；所述后轮固定杆3-5穿过第四通孔和第五通孔，后轮固定杆3-5设有第二径向限位凸起，所述第二径向限位凸起外径大于第四通孔和第五通孔的直径，从而将后轮固定杆3-5限制在后轮连接座3-3底部和后轮安装块3-6之间；所述后轮固定杆3-5外套设有第一复位弹簧3-4，所述第一复位弹簧3-4的上下端分别连接在后轮安装块3-6和第二径向限位凸起上，第一复位弹簧3-4能消除测厚仪自身重量带来的影响，以适应管道的起伏；当测厚仪与管道接触时，因测厚仪自身的重量，第一复位弹簧3-4处于压缩状态；测厚仪在管道上行走时，由于管道上存在微小得起伏会使测厚仪产生微小震动影响测量结果，第一复位弹簧3-4的另一个作用即通过弹簧的弹性变形来吸收该震动。
27.为了使测厚仪能够自适应不同规格的管道，第一电机3-7固连在滑台的侧面，当第一电机3-7工作时，双向丝杆3-8转动，使得滑台移动块3-10带动后耐磨球轮3-1沿着双向滑台3-9上的导轨左右移动，测量不同规格的管道时，通过电机3-7控制双向轮张开的程度，使后耐磨球轮与管道处于合适相切的状态，以达到自适应的目的。如图6所述道不平整度测量机构包括：测距传感器4-1、传感器安装板4-2、前轮连接板4-3、前轮连接块4-4、第二复位弹簧4-5、前滚轮4-6、滚轮安装板4-7、前轮固定杆4-8、第二连接螺钉4-9、第三固定螺钉4-10、第三连接螺钉4-11，测距传感器4-1与传感器安装板4-2通过螺纹连接，传感器安装板4-2与底板1-1通过第三固定螺钉4-10固定，使得测距传感器4-1与底板1-1位置固定；所述底板1-1设有与测距传感器4-1相匹配的第一通孔，测距传感器4-1正对着和第一通孔。 所述前滚轮4-6安装在滚轮安装板4-7内，所述滚轮安装板4-7顶部安装有前轮固定杆4-8，；将前轮固定杆4-8与前轮连接块4-4进行安装，即将前轮固定杆4-8穿过前轮连接块4-4的与之相匹配的第三通孔，所述前轮固定杆4-8顶部设有第一径向限位凸起，所述第一径向限位凸起外径大于第三通孔直径，防止前轮固定杆4-8脱落出前轮连接块4-4；所述前轮固定杆4-8外套设有第二复位弹簧4-5，所述第二复位弹簧4-5上下端分别连接在前轮连接块4-4和滚轮安装板4-7上；所述前轮连接块4-4与外壳1底部间隔设置；所述前轮连接块4-4两侧各连接一块前轮连接板4-3，所述前轮连接板4-3顶部连接在外壳1底部；前轮固定杆4-8下端与滚轮安装板4-7采用u型板通过第二连接螺钉4-9连接固定。前轮连接板4-3、前轮安装块4-4以及底板1-1通过第三连接螺钉4-11连接在一起。安装时应注意将前轮连接杆4-8的顶部与测距传感器4-1对齐，使测距传感器4-1可以准确测量。
28.测厚仪在管道上行走的过程中，由于管道的表面会有一定起伏，所以需要在测量的过程中根据管道的不平整度进行误差补偿。本机构可实时检测管道的不平整度，并将所测不平度作为信号传至电磁超声探头方位补偿机构5，使其做出相应的调整。当测厚仪完全
落至管道上时，由于测厚仪有一定自重，第二复位弹簧4-5在测厚仪开始检测时就发生形变，所以将此时测距传感器4-1底部到前轮固定杆顶部4-8的距离设为初始值；而测距传感器4-1可测出其底部与前轮固定杆4-8顶部的距离，当测厚仪在管道上行走时，遇到管道表面起伏，会使第二复位弹簧4-5发生微小形变，并转换为前轮固定杆4-8上升一段距离，该距离与初始值相较的偏差值即管道的不平整度；此时，测距传感器4-1接收该距离的变化，实现管道不平整度的检测。
29.如图7-10，本发明中，电磁超声探头方位补偿机构5包括：电磁超声探头5-1、连接柱5-2、第二电机5-3、第二电机固定板5-4、上定心块5-5、下定心块5-6、定心块连接板5-7、光杆5-8、光杆滑块5-9、第三电机5-10、第三电机固定板5-11、同步带5-12、同步带轮5-13、光杆上固定块5-14、光杆下固定法兰5-15、轴承5-16、第四连接螺钉5-17、第四固定螺钉5-18、第五固定螺钉5-19、第五连接螺钉5-20、第六固定螺钉5-21、第七固定螺钉5-22，该结构又可细分为摆动机构与高度调节机构，两者相互配合完成对管道的测量。
30.在电磁超声探头方位补偿机构5中，对于摆动机构，考虑检测的稳定性，电磁超声探头5-1与连接柱5-2通过螺纹连接，所述连接柱5-2顶部设有铰接球；上定心块5-5、下定心块5-6中间设有与铰接球相匹配的圆通槽，所述圆通槽直径小于铰接球直径，将连接柱5-2限制在圆形空间内，实现一定范围内的定心转动；所述第二电机5-3的输出轴与铰接球连接（第二电机5-3的输出轴轴线穿过铰接球的球心），用于带动铰接球在测厚仪行进方向上前后转动（也就是在图9和图10方向上的顺时针和逆时针转动）；上定心块5-5、下定心块5-6上下贴合，由定心块连接板5-4通过第七固定螺钉5-22连接固定，而第二电机5-3由第二电机固定板5-7通过第六固定螺钉5-22连接固定在定心块装配的左侧缺口部分；所述底板1-1中间设有与连接杆5-2向匹配的第二通孔，所述电磁超声探头5-1由第二通孔伸出，第二通孔直径要够大，能使连接杆5-2在其中进行一定幅度的摆动；工作时，第二电机5-3控制探头5-1旋转一定角度。
31.在电磁超声探头方位补偿机构中，对于高度调节机构，该结构位于摆动机构两侧，为了实现探头的上下移动，在外壳右侧上安装两根光杆5-8，光杆5-8下端插入底板1-1中，由光杆下固定法兰5-15通过第五固定螺钉5-19与底板固连，光杆5-8上端固定在光杆上固定块5-14中，固定块5-14通过第五连接螺钉5-20与右盖板1-3固连，定心块连接板5-4与光杆滑块5-9通过螺钉配合，左侧安装同右侧一致；进而，在右盖板1-3安装第三电机5-10作为探头上下移动机构的驱动部分，第三电机5-10由三电机固定板5-11固定在右盖板上，在右盖板的光杆上固定块5-14与第三电机5-10间设置同步带5-12用以传动，同步带5-12上端下端包裹同步带轮分别固定在光杆上固定块5-14中间的轴承5-16上与第三电机5-10上，同步带5-12一侧表面连接在光杆滑块5-9上（光挂滑块5-9可以设有凸起，通过该凸起与同步带5-12一侧表面连接），从而带动光杆滑块5-9移动。工作时，可以实现探头的上下移动。
32.本发明中的探头上下移动机构在工作前，根据不同规格的管道，预算电磁超声探头5-1的上升下降高度，使得电磁超声探头5-1与管道间有一定的安全距离，实现对电磁超声探头5-1提前保护；在工作时，为了准确测量出管道各处的壁厚，本发明具有信号在线传输及补偿的功能，在接收到测距传感器4-1的信号输入后，根据预先设定的行走速度，计算出第三电机5-3的传动时间（因为电磁超声探头5-1与测距传感器4-1的水平方向距离是已知的，根据测厚仪的行走速度，可以计算出电磁超声探头5-1间隔多长时间到达管道起伏
点，从而到达预设时间时立刻将电磁超声探头5-1进行角度调整），从而对管道起伏精确预测，达到对电磁超声探头5-1的精准转动，同时补偿探头到管道的距离（根据测距传感器4-1探测到的距离差对电磁超声探头5-1高度做调整），保证电磁超声探头始终与管道母线垂直，且距离恒定，从而增加管道测量精度。
33.本发明双向轮电磁超声波测厚仪的工作过程具体为：本发明双向轮电磁超声波测厚仪在线实时补偿检测过程中，根据生产线上待检测的管道规格，电磁超声波测厚仪，可以保证超声波探头始终与检测管道表面垂直，距离恒定。测量前，首先对测厚仪进行初始化工作：该电磁超声测厚仪上电后，在控制端预设生产线上待检测的管道规格，此时双向轮管道适应机构3、电磁超声探头方位补偿机构5开始进行测前调整，第一电机3-7开始控制双向滑台3-10，从而移动双向轮到合适距离；同时探头上下移动机构中的第三电机5-10开始驱动同步带5-12，使得电磁超声探头移动到测厚仪完全落在管道时的安全距离，此时机架开始移动，移动到管道可测处开始下降，下降过程中，自定心柔性牵引结构中的自定心杆2-1的下端球面与上盖板1-4中心孔的下球面完全贴合，使测厚仪可以平稳的落至管道。当测厚仪完全落至管道上时，自定心杆2-1的下端半球面与上盖板1-4的中心孔半球面分离且具有一定间隙，此时，测厚仪的后双向轮与前轮承受自身所以重量；测厚仪在管道上稳定后，测厚仪由机架上连接的柔性绳索2-4牵引，自定心杆2-1不再参与测厚仪的运动，其中上盖板1-4设计为通孔略大于自定心杆2-1的直径，使得自定心杆2-1有一定的摆动幅度；由于双向轮与前轮的第一复位弹簧3-4、第二复位弹簧4-5具有一定压缩量，可以自动贴合管道，保证测厚仪工作的稳定性。管道不平整度测量机构完成初始化，将此时测距传感器4-1到前轮固定杆4-8上端的距离设置为初始值，由于管道母线上存在起伏程度，该起伏程度体现在第二复位弹簧4-5的压缩量上，压缩量转化为前轮固定杆4-8的上升量，将该上升量与初始值比较的差值，所述的不平整度即为该差值。测距传感器4-1采集到的信号后电磁超声探头方位补偿机构进入补偿状态，根据预先设定的行走速度与测距传感器4-1所测截面到电磁超声探头5-1的距离，计算出第三电机5-3反应时间，进而定时转动，实现管道起伏精确预测，第三电机5-3带动铰接球绕球心精准转动（也即电磁超声探头5-1精准转动），同时补偿探头到管道的距离，保证电磁超声探头始终与管道母线垂直且距离恒定，增加管道测量精度。
34.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种双向轮电磁超声波测厚仪，包括外壳（1），其特征在于：所述外壳（1）底部前端设有管道不平整度测量机构（4），外壳（1）底部后端设有两个万向球轮，外壳（1）内部设有电磁超声探头方位补偿机构（5）；所述管道不平整度测量机构（4）包括测距传感器（4-1）、前滚轮（4-6），所述测距传感器（4-1）安装在外壳（1）底板内侧，所述外壳底板（1）设有与测距传感器（4-1）相匹配的第一通孔；所述前滚轮（4-6）设置在第一通孔正下方，所述外壳（1）底部设有竖直限位机构，使前滚轮（4-6）能在竖直方向上弹性摆动；所述电磁超声探头方位补偿机构（5）包括电磁超声探头（5-1）、摆动机构和高度调节机构，所述外壳（1）底部设有与电磁超声探头（5-1）相匹配的第二通孔，所述电磁超声探头（5-1）由第二通孔伸出，所述摆动机构控制电磁超声探头（5-1）前后摆动，所述高度调节机构用于调节电磁超声探头（5-1）的高度；所述测距传感器（4-1）与摆动机构和高度调节机构电信号连接。2.根据权利要求1所述的一种双向轮电磁超声波测厚仪，其特征在于：所述竖直限位机构包括前轮连接板（4-3）、前轮连接块（4-4）、第二复位弹簧（4-5）、滚轮安装板（4-7）和前轮固定杆（4-8）；所述滚轮安装板（4-7）采用u型板，所述前滚轮（4-6）安装在滚轮安装板（4-7）内；所述滚轮安装板（4-7）顶部安装有前轮固定杆（4-8），所述前轮固定杆（4-8）顶部连接在前轮连接块（4-4）上，所述前轮连接块（4-4）设有与前轮固定杆（4-8）相匹配的第三通孔，所述前轮固定杆（4-8）顶部穿过第三通孔，所述前轮固定杆（4-8）顶部设有第一径向限位凸起，所述第一径向限位凸起外径大于第三通孔直径；所述前轮固定杆（4-8）外套设有第二复位弹簧（4-5），所述第二复位弹簧（4-5）上下端分别连接在前轮连接块（4-4）和滚轮安装板（4-7）上；所述前轮连接块（4-4）与外壳（1）底部间隔设置；所述前轮连接块（4-4）两侧各连接一块前轮连接板（4-3），所述前轮连接板（4-3）顶部连接在外壳（1）底部。3.根据权利要求1所述的一种双向轮电磁超声波测厚仪，其特征在于：所述摆动机构包括连接柱（5-2）、第二电机（5-3）、上定心块（5-5）和下定心块（5-6）；所述电磁超声探头（5-1）安装在连接柱（5-2）底部，所述连接柱（5-2）顶部设有铰接球，所述上定心块（5-5）和下定心块（5-6）连接在外壳（1）内部，所述上定心块（5-5）和下定心块（5-6）中间设有与铰接球相匹配的圆通槽，所述圆通槽直径小于铰接球直径；所述铰接球安装在上定心块（5-5）和下定心块（5-6）之间；所述第二电机（5-3）的输出轴与铰接球连接，用于带动铰接球在测厚仪行进方向上前后转动。4.根据权利要求3所述的一种双向轮电磁超声波测厚仪，其特征在于：所述高度调节机构包括对称设置在外壳（1）左右内侧壁的光杆（5-8）、光杆滑块（5-9）、第三电机（5-10）、同步带（5-12）和轴承（5-17）；所述外壳（1）左右内侧壁上各安装有两根光杆（5-8），所述光杆滑块（5-9）滑动连接在同一侧的两根光杆（5-8）上；所述第三电机（5-10）安装在外壳（1）侧壁上，所述第三电机（5-10）的输出轴与同步带（5-12）一端连接，所述同步带（5-12）的另一端与轴承（5-17）连接；所述第三电机（5-10）和轴承（5-17）分别设置在外壳（1）侧壁上下相对的两端；所述光杆滑块（5-9）连接在同步带（5-12）一侧表面上；所述上定心块（5-5）和下定心块（5-6）的两侧分别连接在两侧的光杆滑块（5-9）上。5.根据权利要求1所述的一种双向轮电磁超声波测厚仪，其特征在于：外壳（1）顶部设有自定心机构（2），所述自定心机构（2）包括自定心杆（2-1）和机架连接板（2-3）；所述自定心杆（2-1）底部设有球面凸起，所述外壳（1）顶部内侧设有与球面凸起相匹配的凹槽，所述凹槽顶部设有第六通孔，所述第六通孔直径大于自定心杆（2-1）的直径；所述机架连接板
（2-3）连接在自定心杆（2-1）的上端。6.根据权利要求5所述的一种双向轮电磁超声波测厚仪，其特征在于：所述机架连接板（2-3）上连接有柔性绳索（2-4），所述柔性绳索（2-4）另一端连接在外壳（1）上；所述自定心杆（2-1）上设有第三径向限位凸起，所述第三径向限位凸起位于第六通孔上方，所述第三径向限位凸起直径大于第六通孔直径。7.根据权利要求1所述的一种双向轮电磁超声波测厚仪，其特征在于：所述万向球轮包括后耐磨球轮（3-1）、球轮固定脚（3-2）、后轮连接座（3-3）、第一复位弹簧（3-4）、后轮固定杆（3-5）和后轮安装块（3-6），所述后耐磨球轮（3-1）铰接在球轮固定脚（3-2）底部；所述后轮连接座（3-3）采用u型板，所述后轮连接座（3-3）底部设有与后轮固定杆（3-5）相匹配的第四通孔，所述后轮连接座（3-3）两侧板连接在后轮安装块（3-6）上；所述后轮安装块（3-6）上设有与后轮固定杆（3-5）相匹配的第五通孔；所述后轮固定杆（3-5）穿过第四通孔和第五通孔，后轮固定杆（3-5）设有第二径向限位凸起，所述第二径向限位凸起外径大于第四通孔和第五通孔的直径；所述后轮固定杆（3-5）外套设有第一复位弹簧（3-4），所述第一复位弹簧（3-4）的上下端分别连接在后轮安装块（3-6）和第二径向限位凸起上。8.根据权利要求7所述的一种双向轮电磁超声波测厚仪，其特征在于：所述万向轮连接在间距调节机构上，所述间距调节结构包括第一电机（3-7）、双向丝杆（3-8）、双向滑台（3-9）和两个滑台移动块（3-10），所述第一电机（3-7）、双向丝杆（3-8）双向滑台（3-9）都安装在外壳（1）的底部；所述第一电机（3-7）输出轴与双向丝杆（3-8）连接；两个滑台移动块（3-10）安装在双向丝杆（3-8）的两侧，所述滑台移动块（3-10）滑动连接在双向滑台（3-9）上。

技术总结
本发明提供一种双向轮电磁超声波测厚仪，属于电子检测设备领域技术领域，包括外壳，所述外壳底部前端设有管道不平整度测量机构，外壳底部后端设有两个万向球轮，外壳内部设有电磁超声探头方位补偿机构；所述管道不平整度测量机构包括测距传感器、前滚轮；所述外壳底部设有竖直限位机构；所述电磁超声探头方位补偿机构包括电磁超声探头、摆动机构和高度调节机构，所述外壳底部设有与电磁超声探头相匹配的第二通孔，所述电磁超声探头由第二通孔伸出；所述测距传感器与摆动机构和高度调节机构电信号连接；本装置能根据管道表面的弯曲度，实时调整探头，可以保证超声波探头始终与检测管道表面垂直，距离恒定，实现精准测量。实现精准测量。实现精准测量。


技术研发人员：柯健明 任长志 吴宇杰 刘继龙 蔡载杰 吴曹鹏
受保护的技术使用者：南京工程学院
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/1