CN105467005A - 一种焊缝检测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊缝检测机器人，包括车架和设置在车架底部用于和钢体表面配合的滚轮，所述车架四角设有用于将车架吸附压紧在钢体表面的磁吸附部件；所述车架中部设置有一个回转环，所述回转环外缘通过回转轴承与车架转动连接；所述回转环内缘设有超声波探测仪，所述超声波探测仪的探头位置与回转环的中心位置吻合；所述回转环内缘还设有标记组件。通过使用本申请所述的机器人可以驱动机器人攀爬到钢制设备的表面，对焊缝位置通过超声波探测仪进行检测，对于发现问题的焊缝位置通过标记组件进行标记，然后统一修复，提高作业效率。

Description

一种焊缝检测机器人

技术领域

本发明涉及一种焊缝检测机器人。

背景技术

众所周知，在现代的工业生产和工程建设中常常会使用到钢制的设备，例如化工行业中的钢制反应罐，压力容器，储水箱，管道等等，在较为大型的上述设备中多有通过钢件焊接拼装在一起，拼接处的焊接质量成为该设备质量的关键所在，一般在焊接完之后会对焊缝的焊接质量进行检测，但是有些设备的体积较大，人工操作检测较为不便。现有技术急需一种能对钢制设备表面焊缝进行检测的焊缝检测机器人。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种能对钢制设备表面焊缝进行检测的焊缝检测机器人。

为实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种焊缝检测机器人，包括车架和设置在车架底部用于和钢体表面配合的滚轮，所述车架四角设有用于将车架吸附压紧在钢体表面的磁吸附部件；所述车架中部设置有一个回转环，所述回转环外缘通过回转轴承与车架转动连接；所述回转环内缘设有超声波探测仪，所述超声波探测仪的探头位置与回转环的中心位置吻合；所述回转环内缘还设有标记组件。通过使用本申请所述的机器人可以驱动机器人攀爬到钢制设备的表面，对焊缝位置通过超声波探测仪进行检测，对于发现问题的焊缝位置通过标记组件进行标记，然后统一修复，提高作业效率。

作为优选的，所述超声波探测仪外形呈半圆形，所述半圆形的超声波探测的弧形面与回转环内缘配合连接，所述半圆形的超声波探测的平正面中部设有探头。这样的设计利于通过探头探测焊缝质量，发现问题之后通过标记组件围绕回转环转动，围绕有质量问题的焊接位置画圆，形成圆形的标记。

作为优选的，所述回转环的内缘设有连接头；所述标记组件与连接头可拆卸连接。这样的设计利于标记组件的更换。

作为优选的，所述车架上还设有转动电机，所述转动电机通过传动轮驱动回转环转动。这样的设计利于回转环的转动实现。

作为优选的，所述标记组件包括标记笔和驱动标记笔沿回转环轴向往复运行的驱动组件，所述驱动组件包括传送带和连接在传送带两端配合传动的传送轮，所述两个传送轮中有一个与传送电机驱动连接；所述标记笔包括笔杆和笔头所述笔杆和笔头之间通过标记弹簧连接；所述笔杆与传送带固定，所述笔头朝向回转环开口内端；所述标记组件外部设有标记组件外壳。这样的设计利于通过传送带的正向和反向的运行，调整标记笔相对与钢体表面的位置；在需要标记时，驱动传送带正向运行，使得笔头与钢体表面接触，并使得标记弹簧微量压缩；然后驱动回转环转动，笔头画圆实现标记；尤其是在焊接位置表面非平整表面时，标记弹簧可以起到缓冲作用，依然可以实现标记，比如在钢制的管道内壁和外壁。以上是标记组件的第一种实现方式。

作为优选的，所述标记组件包括标记组件外壳和密闭在标记组件外壳内的标记液，所述标记液压力存储于标记液储存袋内，所述标记组件外壳底部设有喷头，所述喷头通过导液管与标记液储存袋内部连通，所述导液管上设有控制阀体。通过将标记液压力存储于标记液储存袋内可以在需要标记时，开启控制阀体，标记液从标记液储存袋内被压出，喷涂在钢体表面，同时驱动回转环转动，实现画圆标记。以上是标记组件的第二种实现方式。

作为优选的，所述标记液储存袋为弹性乳胶袋，所述标记液通过外压灌入弹性乳胶袋内且迫使标记液储存袋在标记组件外壳内部呈膨胀状态，当控制阀体处于开启状态下，标记液依靠标记液储存袋收缩力将标记液挤压出喷头。这样的设计是依靠弹性乳胶袋的收缩力来实现标记液的喷涂，丰富了设计方案。以上是标记组件的第二种实现方式的一种优化。

作为优选的，所述标记组件外壳内部还设有沿标记组件外壳上下滑行的磁块，所述磁块设置在标记液储存袋与标记组件外壳顶部之间，所述磁块用于和钢体表面吸附以加强对标记液储存袋的挤压；所述标记组件外壳为非铁件。这样的设计使得标记液可以依靠标记液储存袋的收缩力和磁块的压力的共同作用而实现喷涂；同时涂液储存袋和磁块的配合有利于喷涂压力趋于一个较为稳定的状态，开始状态下，磁块距离钢体表面较远，压力较小，而标记液储存袋的弹性变量较大，收缩力较强，随着标记液储存袋的逐步收缩，弹性变量减小，而磁块距离钢体表面逐步靠近，吸引力加强，压力加大，这样在整个对标记液挤压的过程中，标记液储存袋的收缩力和磁块压力之间可以相互弥补，总和趋于一个较为稳定的状态，有利于稳定的标记效果，避免在标记后期因为标记液储存袋的压力不足而标记不清的现象发生。以上是标记组件的第二种实现方式的一种优化。

作为优选的，所述磁吸附部件为磁力座，所述磁力座包括外部的软磁材料外壳和旋转连接在软磁材料外壳内的恒磁磁铁，所述恒磁磁铁旋转外缘设有一对黄铜隔磁板。这样的设计可以通过快速的旋转恒磁磁铁实现对钢体表面的吸附和分离。

作为优选的，所述标记组件外壳上开设有透气孔。这样的设计利于磁块在标记组件外壳内滑动和标记液储存袋在标记组件外壳内膨胀或者收缩变形时气体的吸入和排出。以上是标记组件的第二种实现方式的一种优化。

作为优选地，所述滚轮与驱动电机驱动连接，且滚轮与转向机构连接。通过上述结构实现车体的运行和转向，将标记组件运输至需要维护的钢体表面；本申请的滚轮控制方式为遥控，动力驱动结构和转向结构为现有的遥控汽车中通用的机构，不在此赘述。

作为优选地，所述弹性乳胶袋内部还设有一个乳胶气囊，所述乳胶气囊与弹性乳胶袋顶部连接；所述弹性乳胶袋厚度为0.5~3mm;所述乳胶气囊厚度为0.1~1mm。这样的设计利于在弹性乳胶袋内的标记液快要喷涂完时，避免磁块对弹性乳胶袋过度挤压；在弹性乳胶袋恢复原状后，如果对其进行挤压，容易在挤压处形成折叠和折痕，降低乳胶的弹性性能，将乳胶气囊设置在弹性乳胶袋内，可以通过乳胶气囊对弹性乳胶袋实现支撑，防止其形成折叠和折痕。在弹性乳胶袋内的乳胶气囊会随着内部标记液使用量的减少而逐步体积增大，有利于实现支撑，再次灌入标记液之后，由于弹性乳胶袋内的压强增大，乳胶气囊体积会缩小，这样的设计既能实现乳胶气囊对弹性乳胶袋的保护，又不会因为乳胶气囊体积过大而导致占用弹性乳胶袋内空间，导致标记液储存空间不足。以上是标记组件的第二种实现方式的一种优化。

作为优选地，所述磁块与标记液储存袋接触位置通过粘结剂粘接。这样的设计利于标记液储存袋在膨胀和收缩时可以带动磁块一起运动；在标记组件外壳呈水平，磁块需要克服一定的摩擦力，这样的设计可以通过标记液储存袋收缩将磁块拉拽至距离钢体表面较近的位置，利于磁块与钢体表面吸附力的形成；标记组件外壳的喷头朝上时，磁块需要克服自身重力，这样的设计可以通过标记液储存袋收缩将磁块拉拽至距离钢体表面较近的位置，利于磁块与钢体表面吸附力的形成。以上是标记组件的第二种实现方式的一种优化。

作为优选地，所述磁块与标记组件外壳顶部之间还设有黄铜隔磁部件。这样的设计可以隔绝标记组件外壳顶部外界对磁块的吸引力，避免其他铁制部件不必要的干涉。以上是标记组件的第二种实现方式的一种优化。

作为优选地，所述磁块侧壁与标记组件外壳内壁接触位置设置有聚四氟乙烯耐磨层。这样的设计利于减小磁块与标记组件外壳内壁之间的摩擦力，同时增强了磁块外壁额耐磨性。以上是标记组件的第二种实现方式的一种优化。

作为优选地，所述标记组件外壳内壁上涂覆有润滑油。这样的设计利于较小标记组件外壳内壁的摩擦力，利于磁块在标记组件外壳内滑动，利于标记液储存袋在标记组件外壳内膨胀或者收缩变形时与标记组件外壳内摩擦而少受损伤。以上是标记组件的第二种实现方式的一种优化。

作为优选地，所述喷头与导液管连接处密封设置，所述导液管与标记液储存袋连接处密封设置。这样的设计使得喷头与导液管既能连通，由在连接处形成高压密封连接，避免喷涂时应为压力过大而漏液；这样的设计使得导液管与标记液储存袋既能连通，由在连接处形成高压密封连接，避免喷涂时应为压力过大而漏液。所述标记液为墨水等稠度较低易于喷涂的标记液。以上是标记组件的第二种实现方式的一种优化。

本发明的优点和有益效果在于：通过使用本申请所述的机器人可以驱动机器人攀爬到钢制设备的表面，对焊缝位置通过超声波探测仪进行检测，对于发现问题的焊缝位置通过标记组件进行标记，然后统一修复，提高作业效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明俯视结构示意图；

图3为标记组件第一种实施方式结构示意图；

图4为标记组件第二种实施方式结构示意图。

图中：1、标记组件外壳；2、标记液；3、喷头；4、导液管；5、控制阀体；6、弹性乳胶袋；7、磁块；8、钢体表面；9、黄铜隔磁部件；10、聚四氟乙烯耐磨层；11、透气孔；12、乳胶气囊；13、滚轮；14、标记组件；15、转动电机；16、软磁材料外壳；17、恒磁磁铁；18、黄铜隔磁板；19、车架；20、回转环；21、连接头；22、传动轮；23、超声波探测仪；24、探头；25、传送带；26、传送轮；27、笔杆；28、笔头；29、标记弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1-图4所示，一种焊缝检测机器人，包括车架19和设置在车架19底部用于和钢体表面8配合的滚轮13，所述车架19四角设有用于将车架19吸附压紧在钢体表面8的磁吸附部件；所述车架19中部设置有一个回转环20，所述回转环20外缘通过回转轴承与车架19转动连接；所述回转环20内缘设有超声波探测仪23，所述超声波探测仪23的探头24位置与回转环20的中心位置吻合；所述回转环20内缘还设有标记组件14。

所述超声波探测仪23外形呈半圆形，所述半圆形的超声波探测的弧形面与回转环20内缘配合连接，所述半圆形的超声波探测的平正面中部设有探头24。

所述回转环20的内缘设有连接头21；所述标记组件14与连接头21可拆卸连接。

所述车架19上还设有转动电机15，所述转动电机15通过传动轮22驱动回转环20转动。

所述标记组件14包括标记笔和驱动标记笔沿回转环20轴向往复运行的驱动组件，所述驱动组件包括传送带25和连接在传送带两端配合传动的传送轮26，所述两个传送轮26中有一个与传送电机驱动连接；所述标记笔包括笔杆27和笔头28所述笔杆27和笔头28之间通过标记弹簧29连接；所述笔杆27与传送带25固定，所述笔头28朝向回转环20开口内端；所述标记组件14外部设有标记组件外壳1。

所述标记组件14包括标记组件外壳1和密闭在标记组件外壳1内的标记液2，所述标记液2压力存储于标记液2储存袋内，所述标记组件外壳1底部设有喷头3，所述喷头3通过导液管4与标记液2储存袋内部连通，所述导液管4上设有控制阀体5。

所述标记液2储存袋为弹性乳胶袋6，所述标记液2通过外压灌入弹性乳胶袋6内且迫使标记液2储存袋在标记组件外壳1内部呈膨胀状态，当控制阀体5处于开启状态下，标记液2依靠标记液2储存袋收缩力将标记液2挤压出喷头3。

所述标记组件外壳1内部还设有沿标记组件外壳1上下滑行的磁块7，所述磁块7设置在标记液2储存袋与标记组件外壳1顶部之间，所述磁块7用于和钢体表面8吸附以加强对标记液2储存袋的挤压；所述标记组件外壳1为非铁件。磁块7优选永磁铁。

所述磁吸附部件为磁力座，所述磁力座包括外部的软磁材料外壳16和旋转连接在软磁材料外壳16内的恒磁磁铁17，所述恒磁磁铁17旋转外缘设有一对黄铜隔磁板18。

在进行维护操纵时，首先旋转恒磁磁铁17，将软磁材料与钢体表面8形成磁吸附关系，这样依靠磁吸附部件将车架19吸附压紧在钢体表面8，无论是车架19底面朝向任何方向都能实现吸附连接；控制滚轮13转动，将车架19移动到钢体表面8具有焊缝的位置；通过超声波探测仪23的探头24对焊缝进行超声波探测，如果发现质量有问题，则通过转动电机15（伺服电机）驱动回转环20转动通过标记组件14在焊缝上画圈标记。如果需要进行下一个位置的标记操作可以循环上述操作；如果检测完毕，将车体遥控至较低位置，将旋转恒磁磁铁17，将软磁材料与钢体表面8磁吸附关系消除，将车架19取下。

所述标记组件14可以通过以下两种方式实现：

第一种实施方式：

所述标记组件14包括标记笔和驱动标记笔沿回转环20轴向往复运行的驱动组件，所述驱动组件包括传送带25和连接在传送带两端配合传动的传送轮26，所述两个传送轮26中有一个与传送电机驱动连接；所述标记笔包括笔杆27和笔头28所述笔杆27和笔头28之间通过标记弹簧29连接；所述笔杆27与传送带25固定，所述笔头28朝向回转环20开口内端；所述标记组件14外部设有标记组件外壳1。在焊缝位置（有质量问题）确定之后，通过传送电机（伺服电机）驱动传送带25正向运行，使得笔头28与钢体表面8接触，并使得标记弹簧29微量压缩；然后驱动回转环20转动，笔头28画圆实现标记；尤其是在焊接位置表面非平整表面时，标记弹簧29可以起到缓冲作用。

第二种实施方式：

所述标记组件14包括标记组件外壳1和密闭在标记组件外壳1内的标记液2，所述标记液2压力存储于标记液2储存袋内，所述标记组件外壳1底部设有喷头3，所述喷头3通过导液管4与标记液2储存袋内部连通，所述导液管4上设有控制阀体5。

所述标记液2储存袋为弹性乳胶袋6，所述标记液2通过外压灌入弹性乳胶袋6内且迫使标记液2储存袋在标记组件外壳1内部呈膨胀状态，当控制阀体5处于开启状态下，标记液2依靠标记液2储存袋收缩力将标记液2挤压出喷头3。

所述标记组件外壳1内部还设有沿标记组件外壳1上下滑行的磁块7，所述磁块7设置在标记液2储存袋与标记组件外壳1顶部之间，所述磁块7用于和钢体表面8吸附以加强对标记液2储存袋的挤压；所述标记组件外壳1为非铁件。

所述标记组件外壳1上开设有透气孔11。

标记组件外壳1和车架19可以为硬质的塑料件或者铝合金件，以便减轻的重量。

所述弹性乳胶袋6内部还设有一个乳胶气囊12，所述乳胶气囊12与弹性乳胶袋6顶部连接；所述弹性乳胶袋6厚度为0.5~3mm;所述乳胶气囊12厚度为0.1~1mm。

所述磁块7与标记液2储存袋接触位置通过粘结剂粘接。

所述磁块7与标记组件外壳1顶部之间还设有黄铜隔磁部件9。可以是黄铜隔磁板18或者有黄铜材质的喷涂层，可以设置在磁块7上也可以在标记组件外壳1顶部内壁上。

所述磁块7侧壁与标记组件外壳1内壁接触位置设置有聚四氟乙烯耐磨层10。

所述标记组件外壳1内壁上涂覆有润滑油。

所述喷头3与导液管4连接处密封设置，所述导液管4与标记液2储存袋连接处密封设置。

在焊缝位置（有质量问题）确定之后，开启控制阀体5，同时驱动回转环20转动，标记液2依靠标记液2储存袋收缩力，和磁块7与钢体表面8表面吸附而对标记液2储存袋的挤压力将标记液2挤压出喷头3，从而实现标记操作。

作为一种优选，通过标记液2储存袋和磁块7的配合，标记液2可以依靠标记液2储存袋的收缩力和磁块7的压力的共同作用而实现喷涂；同时涂液储存袋和磁块7的配合有利于喷涂压力趋于一个较为稳定的状态，开始状态下，磁块7距离钢体表面8较远，压力较小，而标记液2储存袋的弹性变量较大，收缩力较强，随着标记液2储存袋的逐步收缩，弹性变量减小，而磁块7距离钢体表面8逐步靠近，吸引力加强，压力加大，这样在整个对标记液2挤压的过程中，标记液2储存袋的收缩力和磁块7压力之间可以相互弥补，总和趋于一个较为稳定的状态，有利于稳定的标记效果，避免在标记后期因为标记液2储存袋的压力不足而标记不清的现象发生；

在弹性乳胶袋6恢复原状后，乳胶气囊12设置在弹性乳胶袋6内，可以通过乳胶气囊12对弹性乳胶袋6实现支撑，防止磁块7挤压过度而形成折叠和折痕；此时通过外部设备向弹性乳胶袋6内再次充入标记液2，由于弹性乳胶袋6内的压强增大，乳胶气囊12体积会逐渐缩小。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种焊缝检测机器人，其特征在于：包括车架和设置在车架底部用于和钢体表面配合的滚轮，所述车架四角设有用于将车架吸附压紧在钢体表面的磁吸附部件；所述车架中部设置有一个回转环，所述回转环外缘通过回转轴承与车架转动连接；所述回转环内缘设有超声波探测仪，所述超声波探测仪的探头位置与回转环的中心位置吻合；所述回转环内缘还设有标记组件。

2.如权利要求1所述的焊缝检测机器人，其特征在于：所述超声波探测仪外形呈半圆形，所述半圆形的超声波探测的弧形面与回转环内缘配合连接，所述半圆形的超声波探测的平正面中部设有探头。

3.如权利要求2所述的焊缝检测机器人，其特征在于：所述回转环的内缘设有连接头；所述标记组件与连接头可拆卸连接。

4.如权利要求3所述的焊缝检测机器人，其特征在于：所述车架上还设有转动电机，所述转动电机通过传动轮驱动回转环转动。

5.如权利要求4所述的焊缝检测机器人，其特征在于：所述标记组件包括标记笔和驱动标记笔沿回转环轴向往复运行的驱动组件，所述驱动组件包括传送带和连接在传送带两端配合传动的传送轮，所述两个传送轮中有一个与传送电机驱动连接；所述标记笔包括笔杆和笔头所述笔杆和笔头之间通过标记弹簧连接；所述笔杆与传送带固定，所述笔头朝向回转环开口内端；所述标记组件外部设有标记组件外壳。

6.如权利要求4所述的焊缝检测机器人，其特征在于：所述标记组件包括标记组件外壳和密闭在标记组件外壳内的标记液，所述标记液压力存储于标记液储存袋内，所述标记组件外壳底部设有喷头，所述喷头通过导液管与标记液储存袋内部连通，所述导液管上设有控制阀体。

7.如权利要求6所述的焊缝检测机器人，其特征在于：所述标记液储存袋为弹性乳胶袋，所述标记液通过外压灌入弹性乳胶袋内且迫使标记液储存袋在标记组件外壳内部呈膨胀状态，当控制阀体处于开启状态下，标记液依靠标记液储存袋收缩力将标记液挤压出喷头。

8.如权利要求7所述的焊缝检测机器人，其特征在于：所述标记组件外壳内部还设有沿标记组件外壳上下滑行的磁块，所述磁块设置在标记液储存袋与标记组件外壳顶部之间，所述磁块用于和钢体表面吸附以加强对标记液储存袋的挤压；所述标记组件外壳为非铁件。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的焊缝检测机器人，其特征在于：所述磁吸附部件为磁力座，所述磁力座包括外部的软磁材料外壳和旋转连接在软磁材料外壳内的恒磁磁铁，所述恒磁磁铁旋转外缘设有一对黄铜隔磁板。