科创中国

行业领域

高新技术改造传统产业,新型机械

需求背景

在现代制造业中，焊接是一种广泛应用于结构制造的关键工艺，特别是在金属结构、管道和容器制造领域。然而，焊接过程中可能会产生焊缝缺陷，如气孔、裂纹、夹杂物等，这些缺陷可能会严重影响焊接接头的强度和耐久性。因此，为了确保焊接接头的质量，需要对焊缝进行非破坏性检测（NDT），其中射线检测是一种常用的方法。射线检测通过将射线穿透被检测物体，然后在胶片上形成影像来检测焊缝内部的缺陷。目前，在柱焊缝的射线检测过程中，胶片的取放是一项重要的工作环节。传统的方法中，操作人员需要手动取下放置在焊接接头上的射线检测胶片，然后将其送入射线显影机进行处理。这种方法存在一些问题：人工操作不稳定性： 手动取放胶片容易受到操作人员技能水平的影响，可能导致不一致的操作，进而影响检测结果的准确性和一致性。作业环境危险性： 射线检测涉及到辐射，操作人员需要在受辐射环境下工作，增加了操作人员的健康风险。作业效率低下： 手动取放胶片耗时较长，可能导致生产效率低下，影响制造进程。

     自动化柱焊缝射线检测胶片自动取放技术具有重要的现实意义和市场需求。通过该技术的研发和应用，可以在结构制造领域提升焊接质量控制水平，降低人员风险，提高生产效率，推动制造业向数字化和智能化方向迈进。

需解决的主要技术难题

配合自动化柱焊缝射线检测装置，使其实现胶片的自动取放功能，具体操作流程如下：①在暗室内通过人工将待透照的胶片放置于暗盒中；②将装好的胶片暗盒送至曝光室，放至到装置的待透照暗箱中。③人员离开曝光室，检查无人后关闭曝光室防护门。④当自动拍片设备发送换片信号时，装置打开暗箱滑盖，暗箱内部结构同时将一个装有胶片的暗盒推至待抓取位置。⑥气动工具抓取一个胶片暗盒，放置到胶片承载器上；同时另一个气动工具也会将已透照的胶片暗盒取放到回收暗箱中。⑦胶片放置结束后，装置关闭暗箱滑盖，防止射线对胶片造成曝光，设备开始透照，透照完成后转至下一个透照位置，依次重复上述④~⑥步骤，直至一圈焊缝拍摄完毕。

期望实现的主要技术目标

(1)    对胶片防曝光关键技术进行研究，射线对不同材料的穿透力进行射线衰减计算分析，设计制造一种防曝光的胶片储存暗箱。

(2)    装置运行需要保证靠性，在暗箱开合、胶片抓取等运动中，需要保证稳定可靠，全系运动都增加闭环控制，当出现运动受阻或运动中断时，设备可进行自复位诊断，自行修复后可重新接入停机时的步骤继续运行；当复位诊断不可自修复时，设备将进行报警，此时通过人工干预进行设备复位。

(3)    该装置加装至自动化柱焊缝射线检测装置，用于射线检测时自动换胶片；因原有设计只考虑有限的工件种类，如果增加新的工件需对原有装置进行改造或重新设计制造。

(4)    该装置结构及尺寸合理，方便被测零件的吊放以及设备线位置调整，不可对被检测工件造成损伤。

(5)    配备适用于六类规格零件的胶片暗盒，可方便放置胶片和增感屏，不可对胶片造成划伤。

(6)    配备适用于六类规格零件的胶片承载器，对应不同内径零件更换承载器。

(7)    装置中配备两个放置胶片的暗箱，一个放置未透照胶片，一个放置已透照胶片，可存储胶片数量≥30。胶片放置暗箱内部需屏蔽射线机的射线，防止对其造成曝光。

(8)    气动装置中具有两个气动抓取工具A和B，探伤完成后，气动抓取工具A将已透照胶片抓取放置胶片回收暗箱中，同时气动抓取工具B抓取未透照胶片，放置到胶片承载器上。

(9)    设计开发该装置的操作软件，可根据输入参数自动判定转动次数，各模块运动可程序控制及手动控制。

需求解析

解析单位：“科创中国”上海科技服务团（上海市科学技术协会） 解析时间：2023-08-29

王镒杰

上海市机械工程学会

办公室主任兼项目经理

综合评价

该需求描述相当清晰，详细地说明了问题的背景、存在的挑战、技术目标以及需要解决的主要技术难题。描述中列出了具体的操作流程和技术要求，使专家可以准确理解所需开发的自动化柱焊缝射线检测胶片自动取放技术。然而，虽然描述了技术目标和难题，但并未详细说明具体的技术方案或解决路径。 该项需求对产业发展具有重大意义。焊接作为制造业的关键工艺，在结构制造、金属结构、管道和容器制造等领域都有广泛应用。通过解决焊缝缺陷的问题，可以提升焊接接头的质量、强度和耐久性，从而提高产品的可靠性和使用寿命。自动化柱焊缝射线检测胶片自动取放技术的研发和应用，不仅有助于提高焊接质量控制水平，还能降低操作人员的健康风险，提高生产效率，推动制造业实现数字化和智能化的转型。 该项技术涵盖了多个领域，需要跨行业专家共同解决。这项技术涉及到材料科学、机械设计、自动化控制、计算机软件等多个领域的知识。在胶片防曝光、射线透射性能计算、气动抓取工具设计等方面，可能需要不同领域的专家协同合作，共同解决技术难题。

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