CN104374779A - 一种多功能内壁表面无损检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种多功能内壁表面无损检测装置，该装置包括机械传动系统、电气控制摄像系统；超声波测距仪A固定在升降小车的平台与齿条输出处的一侧，连接件A固定在沿齿条的水平方向且固定在驱动电机B一侧，反光片A固定在连接件A上；超声波测距仪A通过与反光片A之间的信息反馈可实现对齿条的伸出长度测定，以获得微摄像头A拍摄相片的位置信息。所述超声波测距仪B安装在多级气缸与连接件D的一侧，反光片B固定在沿多级气缸伸缩方向的连接件C上，通过超声波测距仪B以获得微摄像头B沿多级气缸伸缩方向的长度信息。本发明所述的多功能内壁表面无损检测设备具有结构简单，操作实用方便，价格低廉等优点。

Description

一种多功能内壁表面无损检测装置
技术领域
本发明涉及一种多功能内壁表面无损检测装置，属于机械设计制造与控制领域。 
背景技术
内壁表面无损检测技术又称内窥镜检测技术由发明到现在，已经经历了整整一个世纪，其在工业领域的应用也有四十多年的历史。1958年美国光学公司研制出世界上第一根可实用的传像束，且形成了商品化生产，随后又制造出系列内窥镜并开始应用于汽车，飞机维修，火炮炮管，固体推进剂药柱，管道等方面的维护与检测。目前内窥镜检测技术在美国、英国、日本等发达国家已广泛应用于航空、航天、汽车、民航、石油化工、电力、热力管道和造船等工业领域。 
随着我国高新技术的发展及现实需要，工业内窥镜检测逐步开始广泛应用于工业领域包括内腔表面、焊缝表面、导管内表面、装配质量及多余物的质量控制方面，如：Paul W.Fieguth设计的地下管道表面裂纹检测系统；官颂等人设计的航空发动机智能内窥故障诊断系统等；张晓春等人设计的基于计算机图像识别的表面裂纹检测系统等。 
但是目前许多内窥镜的应用自动化程度低，功能单一，在对目标区域进行检测的过程时，需要依靠手动操作才能满足内窥镜头的位置要求，对于某些不规则的内壁表面的检测仅仅停留在进行简单观察的阶段，不能进行拍照图像采集处理，而且对于较复杂的内壁表面，由于孔的半径短小，无法使得摄像头精确到达指定采集位置，更无法进 行后期的图像处理。 
发明内容
本发明的目的在于提出了一种多功能内壁表面检测装置，通过安装在装置的前段的摄像头，拍照得到高清图像，在进行图像处理，最终完成检测。本装置不仅能够检测常规内壁面，而且通过加装伸缩比很大多级气缸，还可以完成对与内壁面小半径深孔内部的端面观察检测。通过电气控制齿轮齿条结构和多级气缸和超声波测距仪完成对于整个装置的运动控制，同时编写软件完成图像处理。本装置还能利用工控机的强大的计算功能进行图像分析处理，精确清晰的辨别试件内壁表面的缺陷。 
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种多功能内壁表面无损检测装置，该装置包括机械传动系统、电气控制摄像系统。 
该装置的机械传动系统包括齿条1、升降小车3、锁紧齿轮14、减速器4、减速器输出轴6、小齿轮8、驱动电机A11、驱动电机B18、导轨7、啮合齿轮9。 
电气控制摄像系统包括多级气缸12、超声波测距仪A10、超声波测距仪B20、连接件A2、连接件B19、连接件C13、连接件D21、微摄像头A16、微摄像头B15、反光片A5、反光片B17。 
具体而言，驱动电机A11的输出轴与小齿轮8连接，小齿轮8与减速器4相啮合；减速器4的减速器输出轴6与啮合齿轮9连接，啮合齿轮9与齿条1啮合；所述齿条1可沿导轨7直线滑动，齿条1的一端固定有驱动电机B18；所述机械传动系统、电气控制摄像系统均固定在升降 小车3的平台上；驱动电机B18通过连接件D21与多级气缸12相连。 
在升降小车3的平台上设置有锁紧齿轮14，锁紧齿轮14与齿条1啮合，当不需要检测或者检测位置需固定的时候，紧固锁紧齿轮14，锁紧齿轮14与齿条1锁死，以防止滑动。 
所述连接件D21与驱动电机B18输出端固定有连接件B19，微摄像头A16固定在连接件B19上，微摄像头A16可随驱动电机B18自由转动；连接件C13固定在多级气缸12的活塞端，微摄像头B15固定在连接件C13上，微摄像头B15可随多级气缸12沿轴向伸缩；所述微摄像头B15有两个拍摄镜头，两个拍摄镜头为180°水平对称布置；所述多级气缸12由电气系统控制，可实现多级气缸12的多级活塞杆自由伸缩。 
所述超声波测距仪A10固定在升降小车3的平台与齿条1输出处的一侧，连接件A2固定在沿齿条1的水平方向且固定在驱动电机B18一侧，反光片A5固定在连接件A2上；超声波测距仪A10通过与反光片A5之间的信息反馈可实现对齿条1的伸出长度测定，以获得微摄像头A16拍摄相片的位置信息。 
所述超声波测距仪B20安装在多级气缸12与连接件D21的一侧，反光片B17固定在沿多级气缸12伸缩方向的连接件C13上，通过超声波测距仪B20以获得微摄像头B15沿多级气缸12伸缩方向的长度信息。 
所述电气控制多级气缸为PLC控制。 
与现有技术相比，本发明具有如下优异效果。 
1、本发明所述的多功能内壁表面无损检测设备具有结构简单，操作实用方便，价格低廉等优点。 
2、本发明所述的多功能内壁表面无损检测设备的轴向进给机构由电机减速器和齿轮齿条组成，选择齿轮齿条的最大的优点是在完成既定任务的前提下最大的节约了成本。 
附图说明
图1是多功能内壁表面无损检测设备的主视图。 
图2是多功能内壁表面无损检测设备的俯视图。 
图3是多功能内壁表面无损检测设备的局部视图。 
图4是多功能内壁表面无损检测设备拍摄试件的示意图。 
图中：1、齿条，2、连接件A，3、升降小车，4、减速器，5、反光片A，6、减速器输出轴，7、导轨，8、小齿轮，9、啮合齿轮，10、超声波测距仪A，11、驱动电机A，12、多级气缸，13、连接件C，14、锁紧齿轮，15、微摄像头B，16、微摄像头A，17、反光片B。18、驱动电机B，19、连接件B，20、超声波测距仪B，21、连接件D。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明怍进一步描述。 
如图1-3所示，一种多功能内壁表面无损检测装置，该装置包括机械传动系统、电气控制摄像系统。 
该装置的机械传动系统包括齿条1、升降小车3、锁紧齿轮14、减速器4、减速器输出轴6、小齿轮8、驱动电机A11、驱动电机B18、导轨7、啮合齿轮9。 
电气控制摄像系统包括多级气缸12、超声波测距仪A10、超声波测距仪B20、连接件A2、连接件B19、连接件C13、连接件D21、微摄像头A16、微摄像头B15、反光片A5、反光片B17。 
具体而言，驱动电机A11的输出轴与小齿轮8连接，小齿轮8与减速器4相啮合；减速器4的减速器输出轴6与啮合齿轮9连接，啮合齿轮9与齿条1啮合；所述齿条1可沿导轨7直线滑动，齿条1的一端固定有驱动电机B18；所述机械传动系统、电气控制摄像系统均固定在升降小车3的平台上；驱动电机B18通过连接件D21与多级气缸12相连。 
在升降小车3的平台上设置有锁紧齿轮14，锁紧齿轮14与齿条1啮合，当不需要检测或者检测位置需固定的时候，紧固锁紧齿轮14，锁紧齿轮14与齿条1锁死，以防止滑动。 
所述连接件D21与驱动电机B18输出端固定有连接件B19，微摄像头A16固定在连接件B19上，微摄像头A16可随驱动电机B18自由转动；连接件C13固定在多级气缸12的活塞端，微摄像头B15固定在连接件C13上，微摄像头B15可随多级气缸12沿轴向伸缩；所述微摄像头B15有两个拍摄镜头，两个拍摄镜头为180°水平对称布置；所述多级气缸12由电气系统控制，可实现多级气缸12的多级活塞杆自由伸缩。 
所述超声波测距仪A10固定在升降小车3的平台与齿条1输出处的一侧，连接件A2固定在沿齿条1的水平方向且固定在驱动电机B18一侧，反光片A5固定在连接件A2上；超声波测距仪A10通过与反光片A5之间的信息反馈可实现对齿条1的伸出长度测定，以获得微摄像 头A16拍摄相片的位置信息。 
所述超声波测距仪B20安装在多级气缸12与连接件D21的一侧，反光片B17固定在沿多级气缸12伸缩方向的连接件C13上，通过超声波测距仪B20以获得微摄像头B15沿多级气缸12伸缩方向的长度信息。 
所述电气控制多级气缸为PLC控制。 
如图4所示，当需要拍摄试件内壁图像的时候，首先控制升降小车3将其平台调节至待检测处，齿条1可沿试件的通孔水平移动；当需要拍摄A面时候，启动驱动电机A11，齿条1伸入试件的通孔内，通过超声波测距仪A10读取相关信息，控制驱动电机A11的启动实现对齿条1的长度控制，接下来启动驱动电机B18，从而实现微摄像头A16的周向旋转，从而完成拍摄试件A面的图像。 
当需要拍摄B、C面的图像信息时候，控制齿条1将多级气缸12对准B、C面内孔的中心位置；通过电气控制系统，驱动多级气缸12的多级活塞杆做伸缩，通过超声波测距仪B20实现对其伸缩长度的控制，微摄像头B15可拍摄试件B、C面的信息。通过微摄像头A16、微摄像头B15的配合，完成整个对试件信息的采集。 

Claims (4)

1.一种多功能内壁表面无损检测装置，其特征在于：该装置包括机械传动系统、电气控制摄像系统；
该装置的机械传动系统包括齿条(1)、升降小车(3)、锁紧齿轮(14)、减速器(4)、减速器输出轴(6)、小齿轮(8)、驱动电机A(11)、驱动电机B(18)、导轨(7)、啮合齿轮(9)；
电气控制摄像系统包括多级气缸(12)、超声波测距仪A(10)、超声波测距仪B(20)、连接件A(2)、连接件B(19)、连接件C(13)、连接件D(21)、微摄像头A(16)、微摄像头B(15)、反光片A(5)、反光片B(17)；
具体而言，驱动电机A(11)的输出轴与小齿轮(8)连接，小齿轮(8)与减速器(4)相啮合；减速器(4)的减速器输出轴(6)与啮合齿轮(9)连接，啮合齿轮(9)与齿条(1)啮合；所述齿条(1)沿导轨(7)直线滑动，齿条(1)的一端固定有驱动电机B(18)；所述机械传动系统、电气控制摄像系统均固定在升降小车(3)的平台上；驱动电机B(18)通过连接件D(21)与多级气缸(12)相连；
所述连接件D(21)与驱动电机B(18)输出端固定有连接件B(19)，微摄像头A(16)固定在连接件B(19)上，微摄像头A(16)可随驱动电机B(18)自由转动；连接件C(13)固定在多级气缸(12)的活塞端，微摄像头B(15)固定在连接件C(13)上，微摄像头B(15)可随多级气缸(12)沿轴向伸缩；所述微摄像头B(15)有两个拍摄镜头，两个拍摄镜头为180°水平对称布置；所述多级气缸(12)由电气系统控制；
所述超声波测距仪A(10)固定在升降小车(3)的平台与齿条(1)输出处的一侧，连接件A(2)固定在沿齿条(1)的水平方向且固定在驱动电机B(18)一侧，反光片A(5)固定在连接件A(2)上；
所述超声波测距仪B(20)安装在多级气缸(12)与连接件D(21)的一侧，反光片B(17)固定在沿多级气缸(12)伸缩方向的连接件C(13)上。
2.根据权利要求1所述的一种多功能内壁表面无损检测装置，其特征在于：所述电气控制多级气缸为PLC控制。
3.根据权利要求1所述的一种多功能内壁表面无损检测装置，其特征在于：在升降小车(3)的平台上设置有锁紧齿轮(14)，锁紧齿轮(14)与齿条(1)啮合。
4.根据权利要求1所述的一种多功能内壁表面无损检测装置，其特征在于：当需要拍摄试件内壁图像的时候，首先控制升降小车(3)将其平台调节至待检测处，齿条(1)可沿试件的通孔水平移动；当需要拍摄A面时候，启动驱动电机A(11)，齿条1伸入试件的通孔内，通过超声波测距仪A(10)读取相关信息，控制驱动电机A(11)的启动实现对齿条(1)的长度控制，接下来启动驱动电机B(18)，从而实现微摄像头A(16)的周向旋转，从而完成拍摄试件A面的图像；
当需要拍摄B、C面的图像信息时候，控制齿条(1)将多级气缸(12)对准B、C面内孔的中心位置；通过电气控制系统，驱动多级气缸(12)的多级活塞杆做伸缩，通过超声波测距仪B(20)实现对其伸缩长度的控制，微摄像头B(15)可拍摄试件B、C面的信息；通过微摄像头A(16)、微摄像头B(15)的配合，完成整个对试件信息的采集。
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