CN105972381B - 一种管道内部射线探伤机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管道内部射线探伤机器人,属于管道焊接质量检测技术领域。管道内部射线探伤机器人包括:摄像装置设置在与射线管射线发射口对称的一侧上;第一传动装置与射线管连接;前端机座与传动装置连接;连接装置一端与前端机座活动连接;履带式行走装置与连接装置的另一端活动连接;推动装置一端与履带式行走装置活动连接;驱动装置与推动装置的另一端活动连接;第二传动装置与驱动装置连接,第二传动装置一端与前端机座活动连接。本发明管道内部射线探伤机器人在无损检测过程中确保了射线管轴线与管道轴线重合,使射线方向始终与焊缝垂直,提高了射线成像质量,缩短了对焦调整过程,提高了无损检测的工作效率和自动化程度。

Description

一种管道内部射线探伤机器人
技术领域
[0001] 本发明涉及管道焊接质量检测技术领域,特别涉及一种管道内部射线探伤机器 人。
背景技术
[0002] 目前对管道焊缝的无损射线检测一般采用以下的设备方案,即采用轮式运载小车 搭载射线管,将轮式运载小车运行至焊缝处,再通过机电装置调整射线管与焊缝的垂直度 和焦距,然后进行射线成像。由于轮式运载小车位于管道底部运行,依靠自身重力保持平 衡,与管壁的接触摩擦力较小,所以整体的的爬坡能力和过弯能力受限制,而且这种设备方 案不能使射线管的轴线与管道轴线重合,因此在进行射线成像前需要进行反复调整,影响 了检测工作的效率。
发明内容
[0003] 本发明提供一种管道内部射线探伤机器人,解决了或部分解决了现有技术中不能 使射线管的轴线与管道轴线重合,因此在进行射线成像前需要进行反复调整,影响了检测 工作的效率的技术问题。
[0004] 为解决上述技术问题,本发明提供了一种管道内部射线探伤机器人包括:控制器; 射线管;摄像装置,设置在与所述射线管射线发射口对称的一侧上;第一传动装置,与所述 射线管连接;前端机座,与所述第一传动装置连接;第一减速电机,设置在所述前端机座内, 所述第一减速电机与所述第一传动装置连接;至少三组连接装置,一端与所述前端机座活 动连接;至少三组履带式行走装置,与所述至少三组连接装置的另一端活动连接;至少三组 推动装置,一端与所述至少三组履带式行走装置活动连接;驱动装置,与所述至少三组推 动装置的另一端活动连接;第二传动装置,与所述驱动装置连接,所述第二传动装置一端与 所述前端机座活动连接;空心导杆,一端穿过所述驱动装置与所述前端机座连接;后端机 座,与所述空心导杆的另一端连接;第二减速电机,设置在所述后端机座内,所述第二传动 装置另一端穿过所述后端机座与所述第二减速电机连接;电缆,分别与所述履带式行走装 置、第一减速电机、第二减速电机、射线管及摄像装置连接;线缆端子盒,与所述电缆连接, 所述线缆端子盒与所述控制器连接;其中,所述控制器通过所述线缆端子盒向所述电缆发 送控制信号,所述电缆将控制信号传递给所述履带式行走装置、第一减速电机、第二减速电 机、射线管及摄像装置,所述履带式行走装置在所述管道内部进行动作,所述第二减速电机 带动所述第二传动装置驱动所述驱动装置,所述驱动装置推动所述推动装置动作,所述推 动装置推动所述履带式行走装置及连接装置做扩张平动,将所述履带式行走装置压紧在所 述管道内壁上,所述第一减速电机带动所述第一传动装置动作,所述第一传动装置带动所 述射线管转动,所述摄像装置进行拍摄完成对所述管道内部圆周的无损检测成像。
[0005] 进一步地,所述前端机座及所述后端机座为圆形内空结构。
[0006] 进一步地,所述摄像装置包括:摄像头,设置在所述射线管射线发射口对称的一侧 上。
[0007] 进一步地,所述第一传动装置包括:端面轴承,设置在所述前端机座的端面,所述 端面轴承的内圈与所述射线管连接;齿轮,与第一减速电机连接,所述齿轮与所述端面轴承 的内圈啮合形成齿轮传动副。
[0008] 进一步地,所述连接装置包括:第一连杆,一端与所述履带式行走装置活动连接, 另一端与所述前端机座活动连接;第二连杆,一端与所述履带式行走装置活动连接,另一端 与所述前端机座活动连接,所述第一连杆与所述第二连杆平行。
[0009] 进一步地,所述履带式行走装置包括:行走架,与所述连接装置的另一端活动连 接;行走电机,设置在所述行走架内,所述行走电机与所述电缆连接;链轮,与所述行走电机 连接;履带,与所述链轮啮合。
[0010] 进一步地,所述推动装置包括:第一推杆,一端与所述履带式行走装置活动连接; 第二推杆,一端与所述第一推杆套装滑动配合,另一端与所述驱动装置活动连接;压簧,设 置在所述第一推杆与所述第二推杆之间。
[0011] 进一步地,所述驱动装置包括:平动法兰,与所述推动装置的另一端活动连接;滚 珠导套,设置在所述平动法兰的圆周上,所述滚珠导套与所述空心导杆滑动导向配合。
[0012] 进一步地,所述第二传动装置包括:联轴器;梯形螺母,设置在所述驱动装置上;梯 形丝杆,与所述梯形螺母活动连接,所述梯形丝杆与所述梯形螺母为自锁式螺旋传动配合, 所述梯形丝杆一端穿过所述梯形螺母与所述前端机座活动连接,所述梯形丝杆穿过所述后 端机座通过所述联轴器与所述第二减速电机连接。
[0013] 进一步地,本发明管道内部射线探伤机器人还包括:LED照明灯,设置在所述前端 机座的外圆面端部。
[0014] 本发明提供的管道内部射线探伤机器人的控制器通过线缆端子盒向电缆发送控 制信号,电缆将控制信号传递给履带式行走装置、第一减速电机、第二减速电机、射线管及 摄像装置,履带式行走装置在管道内部进行动作,第二减速电机带动第二传动装置驱动驱 动装置,驱动装置推动推动装置动作,推动装置推动履带式行走装置及连接装置做扩张平 动,将履带式行走装置压紧在管道内壁上,第一减速电机带动第一传动装置动作,第一传动 装置带动射线管转动,摄像装置进行拍摄完成对管道内部圆周的无损检测成像,在无损检 测过程中确保了射线管轴线与管道轴线重合,使射线方向始终与焊缝垂直,提高了射线成 像质量,缩短了对焦调整过程,提高了无损检测的工作效率和自动化程度。
附图说明
[0015] 图1为本发明实施例提供的管道内部射线探伤机器人的结构示意图;
[0016] 图2为图1中管道内部射线探伤机器人的主视图;
[0017]图3为图2中的A-A向剖视图;
[0018]图4为图1中管道内部射线探伤机器人的左视图。
具体实施方式
[0019]参见图1-4,本发明实施例提供的一种管道内部射线探伤机器人包括:控制器、射 线管1、摄像装置3、第一传动装置4、前端机座10、第一减速电机5、连接装置6、履带式行走装 置7、推动装置8、驱动装置9、第二传动装置12、空心导杆14、后鈿机座11、第二减速电机13、 电缆16及线缆端子盒I5。
[0020] 所述摄像装置3设置与在所述射线管1的射线发射口对称的一侧上。
[0021] 所述第一传动装置4与所述射线管1连接。
[0022] 所述前端机座10与所述第一传动装置4连接。
[0023] 所述第一减速电机5设置在所述前端机座1〇内,所述第一减速电机5与所述第一传 动装置4连接。
[0024] 所述至少三组连接装置6—端与所述前端机座1〇活动连接。
[0025] 所述至少三组履带式行走装置7与所述至少三组连接装置6的另一端活动连接。
[0026] 所述至少三组推动装置8—端与所述至少三组履带式行走装置7活动连接。
[0027] 所述驱动装置9与所述至少三组推动装置8的另一端活动连接。
[0028] 所述第二传动装置12与所述驱动装置9连接,所述第二传动装置12—端与所述前 端机座10活动连接。
[0029] 所述空心导杆14 一端穿过所述驱动装置9与所述前端机座1〇连接。
[0030] 所述后端机座11与所述空心导杆14的另一端连接。
[0031] 所述第二减速电机13设置在所述后端机座11内,所述第二传动装置12另一端穿过 所述后端机座11与所述第二减速电机13连接。
[0032] 所述电缆16,分别与所述履带式行走装置7、第一减速电机5、第二减速电机13、射 线管1及摄像装置3连接。
[0033] 所述线缆端子盒15与所述电缆16连接,所述线缆端子盒15与所述控制器连接。
[0034] 其中,所述控制器通过所述线缆端子盒15向所述电缆16发送控制信号,所述电缆 16将控制信号传递给所述履带式行走装置7、第一减速电机5、第二减速电机13、射线管1及 摄像装置3,所述履带式行走装置7在所述管道内部进行动作,所述第二减速电机13带动所 述第二传动装置12驱动所述驱动装置9,所述驱动装置9推动所述推动装置8动作,所述推动 装置8推动所述履带式行走装置7及连接装置6做扩张平动,将所述履带式行走装置7压紧在 所述管道内壁上,所述第一减速电机5带动所述第一传动装置4动作,所述第一传动装置4带 动所述射线管1转动,所述摄像装置3进行拍摄完成对所述管道内部圆周的无损检测成像。 [0035] 详细介绍前端机座10及后端机座11的结构。
[0036] 所述前端机座10及所述后端机座11为圆形内空结构,便于在内部放置部件,节约 外部空间。
[0037] 详细介绍摄像装置3的结构。
[0038]所述摄像装置3包括:摄像头3-1。
[0039]所述摄像头3-1固定设置在所述射线管1射线发射口对称的一侧上。具体地,在本 实施方式中,所述摄像头3_1通过螺栓固定设置在所述射线管丨射线发射口对称的一侧上, 在其它实施方式中,所述摄像头3_1可通过其它方式如轴销等固定设置在所述射线管1射线 发射口对称的一侧上。
[0040] 详细介绍第一传动装置4的结构。
[0041]所述第一传动装置4包括:端面轴承4-2及齿轮4-1。
[0042]所述端面轴承4-2固定设置在所述前端机座10的端面。具体地,在本实施方式中, 所述端面轴承4_2通过螺栓固定设置在所述前端机座1〇的端面,在其它实施方式中,所述端 面轴承4-2可通过其它方式如轴销等固定设置在所述前端机座1〇的端面。所述端面轴承4-2 的内圈与所述射线管1固定连接。具体地,在本实施方式中,所述端面轴承4-2的内圈通过螺 栓与所述射线管1固定连接,在其它实施方式中,所述端面轴承4-2的内圈可通过其它方式 如轴销等与所述射线管1固定连接。
[0043] 所述齿轮4-1与第一减速电机5固定连接。具体地,在本实施方式中,所述齿轮4-1 通过螺栓与第一减速电机5固定连接,在其它实施方式中,所述齿轮4-1可通过其它方式如 轴销等与第一减速电机5固定连接。所述齿轮4-1与所述端面轴承4-2的内圈啮合形成齿轮 传动副。
[0044] 详细介绍连接装置6的结构。
[0045] 所述连接装置6包括:第一连杆6-1及第二连杆6-2。
[0046] 所述第一连杆6-1—端与所述履带式行走装置7活动连接。具体地,在本实施方式 中,所述第一连杆6-1—端与所述履带式行走装置7铰接。所述第一连杆6-1另一端与所述前 端机座10活动连接。具体地,在本实施方式中,所述第一连杆6-1另一端与所述前端机座10 铰接。
[0047] 所述第二连杆6_2—端与所述履带式行走装置7活动连接。具体地,在本实施方式 中,所述第二连杆6-2—端与所述履带式行走装置7铰接。所述第二连杆6_2另一端与所述前 端机座10活动连接。具体地,在本实施方式中,所述第二连杆6-2另一端与所述前端机座1〇 铰接。所述第一连杆6-1与所述第二连杆6_2平行。
[0048] 详细介绍履带式行走装置7的结构。
[0049] 所述履带式行走装置7包括:行走架7-1、行走电机、链轮及履带7-2。
[0050] 所述行走架7-1与所述连接装置6的另一端活动连接。具体地,在本实施方式中,所 述行走架7-1与所述连接装置6的另一端铰接。
[0051]所述行走电机固定设置在所述行走架7-1内。好、具体地,在本实施方式中,所述行 走电机通过螺栓固定设置在所述行走架7-1内,在其它实施方式中,所述行走电机可通过其 它方式如轴销等固定设置在所述行走架7-1内。所述行走电机与所述电缆16连接,接受所述 控制器发送的控制信号。
[0052]所述链轮与所述行走电机固定连接。具体地,在本实施方式中,所述链轮通过螺栓 与所述行走电机固定连接,在其他宿舍,所述链轮可通过其它方式如轴销等与所述行走电 机固定连接。所述行走电机带动所述链轮转动。
[0053] 所述履带7-2与所述链轮啮合,所述链轮带动所述履带7-2转动。
[0054] 详细介绍推动装置8的结构。
[0055] 所述推动装置8包括:第一推杆8-1、第二推杆8-2及压簧8-3。
[0056]所述第一推杆8-1—端与所述履带式行走装置7活动连接。具体地,在本实施方式 中,所述第一推杆8-1—端与所述履带式行走装置7较接。
[0057]所述第二推杆8-2—端与所述第一推杆8-1套装滑动配合。所述第二推杆8—2另一 端与所述驱动装置9活动连接。具体地,在本头施方式中,所述第二推杆8-2另一端与所述驱 动装置9铰接。
[0058]所述压簧8-3设置在所述第一推杆8-1与所述第二推杆8-2之间。
[0059] 详细介绍驱动装置9的结构。
[0060] 所述驱动装置9包括:平动法兰9-1及滚珠导套9-2。
[0061] 所述平动法兰9-1与所述推动装置8的另一端活动连接。具体地,在本实施方式中, 所述平动法兰9-1与所述推动装置8的另一端铰接。
[0062] 所述滚珠导套9-2固定设置在所述平动法兰9-1的圆周上。具体地,在本实施方式 中,所述滚珠导套9-2通过螺栓固定设置在所述平动法兰9_1的圆周上,在其它实施方式 中,所述滚珠导套9-2可通过其它方式如轴销等固定设置在所述平动法兰9-1的圆周上。所 述滚珠导套9-2与所述空心导杆14滑动导向配合。
[0063] 详细介绍第二传动装置12的结构。
[0064] 所述第二传动装置12包括:联轴器12-3、梯形螺母12-1及梯形丝杆12-2。
[0065] 所述梯形螺母12-1固定设置在所述驱动装置9上。具体地,在本实施方式中,所述 梯形螺母12-1通过螺栓固定设置在所述驱动装置9上,在其它实施方式中,所述梯形螺母 12-1可通过其它方式如轴销等固定设置在所述驱动装置9上。
[0066] 所述梯形丝杆12-2与所述梯形螺母12-1活动连接,所述梯形丝杆12-2与所述梯形 螺母12-1为自锁式螺旋传动配合,所述梯形丝杆12-2—端穿过所述梯形螺母12-1与所述前 端机座10活动连接,所述梯形丝杆12-2穿过所述后端机座11通过所述联轴器12-3与所述第 二减速电机13连接。
[0067]本发明管道内部射线探伤机器人还包括:LH)照明灯2。
[0068]所述LED照明灯2固定设置在所述前端机座10的外圆面端部。具体地,在本实施方 式中,所述LED照明灯2通过螺栓固定设置在所述前端机座10的外圆面端部,在其它实施方 式中,所述LED照明灯2可通过其它方式如轴销等固定设置在所述前端机座1〇的外圆面端 部。
[0069]为了更清楚的介绍本发明实施例,下面从本发明实施例的使用方法上予以介绍。 [0070]将处于收缩初始状态的整机置于管道内部,控制器通过线缆端子盒15向电缆16发 送控制信号,电缆ie向第二减速电13发送启动信号,启动第二减速电机13,第二减速电机13 驱动梯形丝杆12-2转动,梯形丝杆12-2通过梯形螺母12-1从而驱动平动法兰9-1沿空心导 杆14做平移运动,梯形丝杆12_2与梯形螺母丨2-1采用自锁式旋转传动配合。平动法兰9-1 推动第二推杆8_2、压簧8_3和第一推杆8-1—起做平移摆动。第一推杆8-丨的另一端推动履 带式行走装置7、第一连杆6-1和第二连杆6-2形成平行四边形机构做扩张平动,当履带式行 走装置7与管道内壁接触并涨紧后第二减速电机13停止工作,此时压簧8_3处于压缩状态, 且第一连杆6-1和第二连杆6-2在梯形丝杆11、梯形螺母12形成的自锁式螺旋传动副的作用 下处于锁定状态。当设备行走过程中遇到管内表面凸凹不平时,履带式行走装置7可以在压 黃8_3的作用下进行适应性调整,始终保持履带式行走装置7与管道内壁紧密接触,并产生 较大的摩擦力。三组履带式行走装置7可以独立进行调速控制,从而实现爬行器的过弯差速 动作。位于前端机座10端部的LED照明灯16为管内工作区域提供照明;操作者可以通过摄像 头3-1观察管道内部情况和焊缝的准确位置。当设备运行至焊缝位置时操作者通过摄像头 3-1操作整个设备前后移动,使射线管丨的射线发射口对准焊缝后驻车;检测成像过程中第 一减速电机5通过齿轮4-1驱动端面轴承4-2内圈和射线管〖旋转一定角度后停止,进行成 像,依次循环往复,完成对管道整个圆周的无损检测成像,在无损检测过程中确保了射线管 轴线与管道轴线重合,使射线方向始终与焊缝垂直,提高了射线成像质量,缩短了对焦调整 过程,提高了无损检测的工作效率和自动化程度。
[0071] 最后所应说明的是,以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制, 尽管参照实例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理5,可以对本发明 的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖 在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种管道内部射线探伤机器人,其特征在于,包括: 控制器; 射线管⑴; 摄像装置(3),设置在与所述射线管⑴的射线发射口对称的一侧上; 第一传动装置⑷,与所述射线管⑴连接; 前端机座(10),与所述第一传动装置⑷连接; 第一减速电机(5),设置在所述前端机座(10)内,所述第一减速电机(5)与所述第一传 动装置⑷连接; 至少三组连接装置(6),一端与所述前端机座(10)活动连接; 至少三组履带式行走装置⑺,与所述至少三组连接装置⑹的另一端活动连接; 至少三组推动装置⑻,一端与所述至少三组履带式行走装置⑺活动连接; 驱动装置⑼,与所述至少三组推动装置⑻的另一端活动连接; 第二传动装置(12),与所述驱动装置(9)连接,所述第二传动装置(12) —端与所述前端 机座(10)活动连接; 空心导杆(14),一端穿过所述驱动装置⑼与所述前端机座(10)连接; 后端机座(11),与所述空心导杆(14)的另一端连接; 第二减速电机(13),设置在所述后端机座(11)内,所述第二传动装置(12)另一端穿过 所述后端机座(11)与所述第二减速电机(13)连接; 电缆(16),分别与所述履带式行走装置(7)、第一减速电机(5)、第二减速电机(13)、射 线管⑴及摄像装置⑶连接; 线缆端子盒(15),与所述电缆(16)连接,所述线缆端子盒(15)与所述控制器连接; 所述驱动装置⑼包括: 平动法兰(9-1),与所述推动装置⑻的另一端活动连接; 滚珠导套(9-2),设置在所述平动法兰(9-1)的圆周上,所述滚珠导套(9-2)与所述空心 导杆(14)滑动导向配合; 所述第二传动装置(12)包括: 联轴器(12-3); 梯形螺母(12-1),设置在所述驱动装置⑼上; 梯形丝杆(12-2),与所述梯形螺母(12-1)活动连接,所述梯形丝杆(12-2)与所述梯形 螺母(12-1)为自锁式螺旋传动配合,所述梯形丝杆(12-2) —端穿过所述梯形螺母(12-1)与 所述前端机座(10)活动连接,所述梯形丝杆(12-2)穿过所述后端机座(11)通过所述联轴器 (12-3)与所述第二减速电机(13)连接; 其中,所述控制器通过所述线缆端子盒(15)向所述电缆(16)发送控制信号,所述电缆 (16)将控制信号传递给所述履带式行走装置(7)、第一减速电机(5)、第二减速电机(13)、射 线管(1)及摄像装置(3),所述履带式行走装置(7)在所述管道内部进行动作,所述第二减速 电机(13)带动所述第二传动装置(12)驱动所述驱动装置(9),所述驱动装置(9)推动所述推 动装置(8)动作,所述推动装置(8)推动所述履带式行走装置(7)及连接装置(6)做扩张平 动,将所述履带式行走装置(7)压紧在所述管道内壁上,所述第一减速电机(5)带动所述第 一传动装置(4)动作,所述第一传动装置(4)带动所述射线管(1)转动,所述摄像装置(3)进 行拍摄完成对所述管道内部圆周的无损检测成像。
2. 根据权利要求1所述的机器人,其特征在于: 所述前端机座(10)及所述后端机座(11)为圆形内空结构。
3. 根据权利要求1所述的机器人,其特征在于,所述摄像装置⑶包括: 摄像头(3-1),设置在所述射线管⑴射线发射口对称的一侧上。
4. 根据权利要求1所述的机器人,其特征在于,所述第一传动装置⑷包括: 、^ 端面轴承(4-2),设置在所述前端机座(10)的端面,所述端面轴承(4-2)的内圈与所述 射线管⑴连接; 齿轮(4-1),与第一减速电机(5)连接,所述齿轮(4-1)与所述端面轴承(4-2)的内圈口齿 合形成齿轮传动副。
5. 根据权利要求1所述的机器人,其特征在于,所述连接装置⑹包括: 第一连杆(6-D,一端与所述履带式行走装置(7)活动连接,另一端与所述前端机座 (10)活动连接; 、 第二连杆(6-2),一端与所述履带式行走装置(7)活动连接,另一端与所述前端机座 (10)活动连接,所述第一连杆(6-1)与所述第二连杆(6-2)平行。
6. 根据权利要求1所述的机器人,其特征在于,所述履带式行走装置⑺包括: 行走架(7-1),与所述连接装置的另一端活动连接; 行走电机,设置在所述行走架(7_1)内,所述行走电机与所述电缆(16)连接; 链轮,与所述行走电机连接; 履带(7-2),与所述链轮啮合。
7. 根据权利要求1所述的机器人,其特征在于,所述推动装置⑻包括: 第一推杆(8-1),一端与所述履带式行走装置⑺活动连接; 第二推杆(8-2),一端与所述第一推杆(8-1)套装滑动配合,另一端与所述驱动装置(9) 活动连接; 压簧(8-3),设置在所述第一推杆(8-1)与所述第二推杆(S-2)之间。
8. 根据权利要求1所述的机器人,其特征在于,还包括: LED照明灯⑵,设置在所述前端机座(1〇)的外圆面端部。
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