CN105344672A - 一种管道检测清扫机器人 - Google Patents

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崔伟华
李中原
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    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/04—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
    • B08B9/049—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes having self-contained propelling means for moving the cleaning devices along the pipes, i.e. self-propelled
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    • B08—CLEANING
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Abstract

一种管道检测清扫机器人，包括车体，车体为螺旋轮式，所述车体的前端连接接头的一端，接头的另一端连接探头组件或者清扫组件，车体的动力装置及探头组件通过电缆线连接控制系统。车体包括旋转部与支撑部，旋转部与支撑部通过万向节连接，旋转部通过支架连接主动轮，主动轮的轴心与车体的轴心的夹角小于90°，支撑部通过支架连接从动轮。和现有技术相比，本发明的有益效果为：通过电缆线控制车体的进行及作业，可以实现远程控制。另外，将清扫作业与检测作业使用一套设备，节省了成本与资源。

Description

一种管道检测清扫机器人
技术领域
本发明涉及硅棒管道检测设备，具体涉及一种管道检测清扫机器人。
背景技术
在硅棒生产行业，要有通风管对炉膛通风，生产中，硅粉会粘在管道内壁上，所以，需要对管道定期/不定期进行清扫、检测，管道为直径大约400-660mm以上的钢质管，管长13m，管道两端都有缩口，缩口直径不大于90mm，缩口部分长度约400mm，目前没有合适的清扫检测工具。
发明内容
为克服上述不足，本发明的目的是提供一套管道检测清扫机器人，其能可靠效率高可更换清扫组件满足快速清扫需要，同时要实现清扫检测相机的视频图像传输到工控PC端，通过相应软件进行图像采集，提供准确的细节描述。
本发明的技术方案具体为：
一种管道检测清扫机器人，包括车体，车体为螺旋轮式，所述车体的前端连接接头的一端，接头的另一端连接探头组件或者清扫组件，车体的动力装置及探头组件通过电缆线连接控制系统。车体包括旋转部与支撑部，旋转部与支撑部通过万向节连接，旋转部通过支架连接主动轮，主动轮的轴心与车体的轴心的夹角小于90°，支撑部通过支架连接从动轮。
所述车体与主动轮和/或从动轮之间设有压簧，压簧套在支架的外面。
所述探头组件包括探头与照明装置，照明装置为LED灯。
所述清洁工具包括主轴及固定在其清洁体，主轴连接接头。
所述清洁体为尼龙清洁刷、铜丝盘和/或者多个清洁鞭。
所述车体的动力装置为气动马达。
所述车体采用不锈钢或者铜。
所述控制系统为一体化箱式便携控制器。
所述主动轮和/或从动轮采用复合材料或者外部包覆橡胶。
所述在车体内部设有轴向定位装置，轴向定位装置包括一个同车轮联动的高精度电磁编码器。
和现有技术相比，本发明的有益效果为：通过电缆线控制车体的进行及作业，可以实现远程控制。另外，将清扫作业与检测作业使用一套设备，节省了成本与资源。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为接头的放大示意图。
具体实施方式
一种管道检测清扫机器人，包括车体3，车体3为螺旋轮式，车体3的前端连接接头2的一端，接头2的另一端连接探头组件1或者清扫组件8，车体3的动力装置及探头组件1通过电缆线连接控制系统4。车体3包括旋转部31与支撑部35，旋转部31与支撑部35通过万向节39连接，旋转部31通过支架34连接主动轮32，主动轮32的轴心与车体3的轴心的夹角小于90°，支撑部35通过支架34连接从动轮36。
车体3与主动轮32和/或从动轮36之间设有压簧33，压簧33套在支架34的外面。
探头组件1包括探头12与照明装置11，照明装置11为LED灯。
清洁工具包括主轴81及固定在其上的清洁体82，主轴81连接接头2。清洁体82为尼龙清洁刷、铜丝盘和/或者多个清洁鞭。
车体3的动力装置为气动马达。
车体采用不锈钢或者铜。
控制系统4为一体化箱式便携控制器，满足产品操控清扫的需要。
主动轮32和/或从动轮36采用复合材料或者外部包覆橡胶，以减少因刮蹭对管壁的损失。
在车体3内部设有轴向定位装置，轴向定位装置包括一个同车轮联动的高精度电磁编码器，提供轴向精度达到0.1mm的行进位置计米。其能保证爬行运动过程中的行进位置检测。
其工作原理为：
先在接头安装清扫组件，放在管道内，通过控制系统使车体的旋转部旋转时，主动轮环绕车体的轴心旋转，同时，因为主动轮与管道的轴向摩擦力，可以使车体在轴向前进。同时，接头及清扫组件也一同随旋转部旋转，清扫组件使管道内壁上端的硅粉进行清洁，完成清洁作业。
然后，将清扫组件拆除，安装探头组件，放在管道内，如前一样，车体在管道内行驶，可以检测到清洁后的情况，数据输送给控制系统，完成检测作业。
通过复合电缆进行控制。可跟换清扫组件按照在车体前部，车体尾部安装有航空插座，可以同复合电缆连接以便传输和控制。
为更好的保证清扫过程中车体运动平衡可能会在中心轴与车轮安装一组弹性张紧支撑导向装置（就是车体与主动轮和/或从动轮之间的压簧），为保护管壁该装置的接触器件（轮）使用复合材料并安装轴承。
清洁工具设在车体前端，可以安装一个气动马达带动铜丝和尼龙清洁刷，满足对管壁的清扫需要；也可以安装一组空气鞭，空气鞭摔打管壁完成对较牢固凝集物的清扫。清扫刷可绕轴向做360度旋转清扫，提供一个可控快速清扫手段。
照明装置为一组高亮LED照明灯并在其上安装有聚光泛光作用的保护罩。
探头组件为可更换带环境照明摄像探头。图像实时采集功能，可以根据需要在控制器上完成对视频图像的拍照、录像功能并能在本机回放。
视频图像采集软件模块是可以应用于winxp/win7系统的软件，系统分为五大功能模块：系统设定模块、图像观查模块、拍照录像模块、档案管理模块和系统帮助模块；这个软件具有人机交互界面简单友好，易于操作，使用快捷的优点，可以充分满足测量需要。
整体防刮蹭方面主要的考虑思路是车体和清扫组件凡是可能接触管壁的部位都考虑使用复合材料，整体的平面结构上确保没有凸起物。
清扫组件部分设计有安全保护装置，可以避免在使用中清扫组件因操作失误损坏，对于爬行机器人前进过程中因意外发生停滞不前的也有保护电路保证不会出现设备损坏，发生紧急情况是控制器上的急停开关可以保证随时切断设备电源避免更大损失。控制器等电气部件考虑按照本安防爆标准进行研发，确保现场使用的安全可靠。
采集软件模块安装在系统控制器上，是基于winxp平台的图像采集软件，可以完成对于具体视频图像（照片）的拍照录像功能，能保存到制定的目录中。
图像采集软件的整体框架分为五大功能模块：系统设定模块、文件管理模块、拍照录像模块、检测档案管理模块和系统帮助模块。每个模块分别完成系统设定。
爬行机器人同控制电缆采用标准航空接口方便系统拆装。
管道清扫机器人系统的功能主要如下：
1.爬行机器人具备电控自动爬行功能，速度可人工调节；
2.可以选择不同类型可更换清扫组件提高清扫效率；
3.有环境光辅助照明装置，光照强度可人工调节；
4.有可更换摄像探头组件，可满足对管道清扫检测要求；
5.爬行机器人实时提高行进距离方位信息满足定位需要；
6.安装有弹性压紧装置能适应管道形状直径变化并保护管壁；
7.爬行机器人车体及轮系均有防刮蹭设计避免损伤管壁；
8.供电系统采用DC36V以下安全电压，满足安全考虑
9.爬行机器人有一定安全保护设计，可最大限度减少人为操纵失误造成设备损坏的发生；
设备整体防护等级达到IP54标准。

Claims (10)

1.一种管道检测清扫机器人，包括车体（3），车体（3）为螺旋轮式，其特征在于：所述车体（3）的前端连接接头（2）的一端，接头（2）的另一端连接探头组件（1）或者清扫组件（8），车体（3）的动力装置及探头组件（1）通过电缆线连接控制系统（4）；
车体（3）包括旋转部（31）与支撑部（35），旋转部（31）与支撑部（35）通过万向节（39）连接，旋转部（31）通过支架（34）连接主动轮（32），主动轮（32）的轴心与车体（3）的轴心的夹角小于90°，支撑部（35）通过支架（34）连接从动轮（36）。
2.如权利要求1所述的管道检测清扫机器人，其特征在于：所述车体（3）与主动轮（32）和/或从动轮（36）之间设有压簧（33），压簧（33）套在支架（34）的外面。
3.如权利要求1所述的管道检测清扫机器人，其特征在于：所述探头组件（1）包括探头（12）与照明装置（11），照明装置（11）为LED灯。
4.如权利要求1所述的管道检测清扫机器人，其特征在于：所述清洁工具包括主轴（81）及固定在其清洁体（82），主轴（81）连接接头（2）。
5.如权利要求4所述的管道检测清扫机器人，其特征在于：所述清洁体（82）为尼龙清洁刷、铜丝盘和/或者多个清洁鞭。
6.如权利要求1所述的管道检测清扫机器人，其特征在于：所述车体（3）的动力装置为气动马达。
7.如权利要求1所述的管道检测清扫机器人，其特征在于：所述车体（3）采用不锈钢或者铜。
8.如权利要求1所述的管道检测清扫机器人，其特征在于：所述控制系统（4）为一体化箱式便携控制器。
9.如权利要求1所述的管道检测清扫机器人，其特征在于：所述主动轮（32）和/或从动轮（36）采用复合材料或者外部包覆橡胶。
10.如权利要求1所述的管道检测清扫机器人，其特征在于：所述在车体（3）内部设有轴向定位装置，轴向定位装置包括一个同车轮联动的高精度电磁编码器。
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