CN108869949A - 一种管道内壁涂层检测与自动修补机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种管道内壁涂层检测与自动修补机器人，包括：主管体、行走机构、涂层测量装置和涂层修补装置；通过行走机构带动涂层测量装置、涂层修补装置在管道内壁沿轴线移动，旋转电机带动涂层测量装置、涂层修补装置沿管道圆周向移动，通过预压电机实现测量探头与被测管道内壁的涂层的接触与分离获得涂层膜厚数据，根据膜厚数据在涂层厚度不良位置处开启所述涂层修补装置的喷头进行喷涂，完成不良涂层的修补；能够自动完成涂层的检测和修补，修补效率高，修补成本低，大大提升钢结构抗腐蚀性能，提高钢结构稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂层检测修补装置，特别是一种管道内壁涂层检测与自动修补机器人。
背景技术
钢结构在船舶和建筑中占有重要的作用，钢制管道是一种非常常见的钢结构，应用相当广泛。钢结构为了防止腐蚀需要对其外壁和内腔进行涂装，因管道内壁空间狭窄，喷涂后的涂层容易发生不均匀或漏涂的状况，若涂装不彻底则漏涂部分会产生严重的腐蚀。目前市场上一般采用多次涂装的方法来避免漏涂，但这样会造成部分涂层过厚，造成严重的涂料浪费。故亟需一种能有效检测管道内壁涂层厚度并针对性进行修补作业的装置。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种管道内壁涂层检测与自动修补机器人。
为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种管道内壁涂层检测与自动修补机器人，包括：
主管体；
行走机构，其包括从主管体斜向外延伸且在圆周向成均匀分布的三组第一张紧杆和第二张紧杆，每组第一张紧杆和第二张紧杆交错设置，所述第一张紧杆的头部安装有行走电机，所述行走电机的转动轴上安装主动轮，所述第二张紧杆的头部安装有从动轮；
涂层测量装置，其垂直安装在主管体端部旋转电机的转动轴上，所述涂层测量装置包括伸缩杆、预压电机、夹具和测量仪表，所述伸缩杆根部连接在旋转电机的转动轴上，所述预压电机安装在伸缩杆的头部，所述预压电机的转轴上安装有夹具，所述测量仪表的测量探头安装在所述夹具上，所述测量仪表的主体设置在伸缩杆上的仪表盒内；
涂层修补装置，其垂直安装在主管体端部旋转电机的转动轴上，所述涂层修补装置包括喷头、连接杆、喷漆管、控制开关及流量控制阀，所述连接杆根部安装在旋转电机的转动轴上，所述喷头安装在连接杆的头部，所述喷漆管与所述喷头相连接，所述控制开关和流量控制阀均安装在喷漆管上。
本发明相较于现有技术，通过行走机构带动涂层测量装置、涂层修补装置在管道内壁沿轴线移动，旋转电机带动涂层测量装置、涂层修补装置沿管道圆周向移动，通过预压电机实现测量探头与被测管道内壁的涂层的接触与分离获得涂层膜厚数据，根据膜厚数据在涂层厚度不良位置处开启所述涂层修补装置的喷头进行喷涂，完成不良涂层的修补；能够自动完成涂层的检测和修补，修补效率高，大大提升钢结构抗腐蚀性能，提高钢结构稳定性。
进一步地，所述涂层测量装置和涂层修补装置均通过可拆卸式连接结构与主管体端部旋转电机的转动轴连接。
采用上述优选的方案，涂层测量装置和涂层修补装置可以分开安装，在涂层测量装置检测完成后，在发现不良厚度涂层的情况下再进行更换涂层修补装置予以修补。
进一步地，在主管体的两端部分别安装有一旋转电机，所述涂层测量装置和涂层修补装置分别安装在不同端旋转电机的转动轴上。
采用上述优选的方案，涂层测量装置和涂层修补装置同时安装在主管体上，在涂层测量装置检测到不良厚度涂层时，同步开启涂层修补装置予以修补，应防止涂料喷涂到检测装置上，必要时，涂层修补装置的开启可适当滞后，测量装置离开不良涂层并测量下一横截面的涂层膜厚时，涂层修补装置正好移动到问题涂层予以修补。
进一步地，所述预压电机的转动轴上套设有扭力限制器，所述夹具连接在扭力限制器外圈。
采用上述优选的方案，扭力限制器可以控制测量探头与预压电机间的扭矩值，在测量探头与管壁涂层的抵触力对预压电机所产生的扭矩超过扭力限制器标称扭矩时发生打滑，防止测量探头对涂层产生过大压力，为测量探头与管壁涂层间提供稳定的预压力。
进一步地，所述涂层测量装置的夹具上还夹持有不良点标记机构，所述涂层修补装置还包括用于检测所述不良点标记机构标记印记的图像采集装置。
采用上述优选的方案，可以更为精准地定位不良涂层的位置，提高修补的准确度。
进一步地，所述涂层测量装置的伸缩杆上设有倾角传感器，所述涂层修补装置的连接杆上设有倾角传感器。
采用上述优选的方案，可以精准的检知测量探头和喷头的圆周向位置。
进一步地，还包括控制装置和显示装置，所述控制装置和涂层测量装置、显示装置信号连接，所述显示装置上设有与涂层测量装置涂层检测采集点数量相一致的多个显示单元，所述控制单元接收所述涂层测量装置中测量仪表检测的涂层厚度数据，处理后通过显示装置的显示单元输出显示。
采用上述优选的方案，通过显示装置可以直观了解检测数据状态和不良涂层的位置。
进一步地，所述控制装置还与所述涂层修补装置信号连接，当涂层修补装置的喷头位置与不良厚度的涂层位置吻合时，控制装置发出控制所述涂层修补装置的控制开关及流量控制阀动作的指令信号。
采用上述优选的方案，控制装置根据涂层厚度数据自动控制涂层修补装置的动作以及喷头喷涂量的大小，以使修补后涂层厚度与标准厚度相一致。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种实施方式的结构示意图；
图2是本发明涂层测量装置一种实施方式的结构示意图；
图3是本发明另一种实施方式的结构示意图；
图4是本发明另一种实施方式的结构示意图；
图5是本发明显示装置一种实施方式的结构示意图。
图中数字和字母所表示的相应部件的名称：
1-主管体；11-旋转电机；2-行走机构；21-第一张紧杆；22-第二张紧杆；23-行走电机；24-主动轮；25-从动轮；3-涂层测量装置；31-伸缩杆；32-预压电机；33-夹具；34-测量仪表；35-测量探头；4-涂层修补装置；41-喷头；42-连接杆；5-控制装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，一种管道内壁涂层检测与自动修补机器人，包括：
主管体1；
行走机构2，其包括从主管体1斜向外延伸且在圆周向成均匀分布的三组第一张紧杆21和第二张紧杆22，每组第一张紧杆21和第二张紧杆22交错设置，第一张紧杆21的头部安装有行走电机23，行走电机23的转动轴上安装主动轮24，第二张紧杆22的头部安装有从动轮25；
涂层测量装置3，其垂直安装在主管体1端部旋转电机11的转动轴上，涂层测量装置3包括伸缩杆31、预压电机32、夹具33和测量仪表，伸缩杆31根部连接在旋转电机11的转动轴上，预压电机32安装在伸缩杆31的头部，预压电机32的转轴上安装有夹具33，所述测量仪表的测量探头35安装在夹具33上，所述测量仪表的主体设置在伸缩杆上的仪表盒34内；
涂层修补装置4，其垂直安装在主管体1端部旋转电机11的转动轴上，涂层修补装置4包括喷头41、连接杆42、喷漆管、控制开关及流量控制阀，连接杆42根部安装在旋转电机11的转动轴上，喷头41安装在连接杆42的头部，所述喷漆管与喷头41相连接，所述控制开关和流量控制阀均安装在喷漆管上。
采用上述技术方案的有益效果是：通过行走机构2带动涂层测量装置3、涂层修补装置4在管道内壁沿轴线移动，旋转电机11带动涂层测量装置3、涂层修补装置4沿管道圆周向移动，通过预压电机32实现测量探头35与被测管道内壁的涂层的接触与分离，得到涂层膜厚数据，并根据所得数据在涂层厚度不良位置处开启涂层修补装置4的喷头41进行喷涂，完成不良涂层的修补；能够自动完成涂层的检测和修补，修补效率高，大大提升钢结构抗腐蚀性能，提高钢结构稳定性。
在本发明的另一些实施方式中，涂层测量装置3和涂层修补装置4均通过可拆卸式连接结构与主管体1端部旋转电机11的转动轴连接。采用上述技术方案的有益效果是：涂层测量装置和涂层修补装置可以分开安装，在涂层测量装置检测完成后，在发现不良厚度涂层的情况下再进行更换涂层修补装置予以修补。
在本发明的另一些实施方式中，在主管体1的两端部分别安装有一旋转电机，涂层测量装置3和涂层修补装置4分别安装在不同端旋转电机的转动轴上。采用上述技术方案的有益效果是：涂层测量装置和涂层修补装置同时安装在主管体上，在涂层测量装置检测到不良厚度涂层时，同步开启涂层修补装置予以修补，应防止涂料喷涂到检测装置上，必要时，涂层修补装置的开启可适当滞后，测量装置离开不良涂层并测量下一横截面的涂层膜厚时，涂层修补装置正好移动到问题涂层予以修补，这需要注意涂层测量装置3和涂层修补装置4的前后顺序以及彼此的距离。
在本发明的另一些实施方式中，预压电机32的转动轴上套设有扭力限制器(未示出)，夹具33连接在扭力限制器外圈。采用上述技术方案的有益效果是：扭力限制器可以控制测量探头与预压电机间的扭矩值，在测量探头与管壁涂层的抵触力对预压电机所产生的扭矩超过扭力限制器标称扭矩时发生打滑，防止测量探头对涂层产生过大压力，为测量探头与管壁涂层间提供稳定的预压力。
在本发明的另一些实施方式中，涂层测量装置3的夹具33上还夹持有不良点标记机构(未示出)，涂层修补装置4还包括用于检测所述不良点标记机构标记印记的图像采集装置(未示出)。采用上述技术方案的有益效果是：可以更为精准地定位不良涂层的位置，提高修补的准确度。
在本发明的另一些实施方式中，涂层测量装置3的伸缩杆31上设有倾角传感器(未示出)，涂层修补装置4的连接杆42上设有倾角传感器(未示出)。采用上述技术方案的有益效果是：可以精准的检知测量探头和喷头的圆周向位置。
在本发明的另一些实施方式中，还包括控制装置5和显示装置，控制装置5和涂层测量装置3、显示装置信号连接，所述显示装置上设有与涂层测量装置涂层检测采集点数量相一致的多个显示单元，所述控制单元接收所述涂层测量装置中测量仪表检测的涂层厚度数据，处理后通过显示装置的显示单元输出显示。采用上述技术方案的有益效果是：通过显示装置可以直观了解检测数据状态和不良涂层的位置。
在本发明的另一些实施方式中，控制装置5还与所述涂层修补装置4信号连接，当涂层修补装置4的喷头41位置与不良厚度的涂层位置吻合时，控制装置发出控制所述涂层修补装置的控制开关及流量控制阀动作的指令信号。采用上述技术方案的有益效果是：控制装置根据涂层厚度数据自动控制涂层修补装置的动作以及喷头喷涂量的大小，同时也计算不良涂层膜厚与标准膜厚的差值，根据差值的大小通过流量控制阀来调节喷涂量，以使修补后涂层厚度与标准厚度相一致。
下面是本发明的涂层测量装置和涂层修补装置可拆卸更换式实施方式的主要工作原理和过程：
1.编写程序输入机器人控制装置，调整好机器人的行走机构，将机器人移入管道内，使行走机构的主动轮与从动轮紧贴管道内壁；
2.将测量仪表放入仪表盒内，并将测量探头安装在夹具上夹紧，调节涂层测量装置的伸缩杆，使得测量时测量探头能够紧贴管道内壁；
3.夹具通过预压电机驱动，测量时，预压电机转动使测量探头接触到管道内壁完成单点测量工作，测量完成后预压电机反向转动，使测量探头离开管道内壁，再通过旋转电机转动，进行管道内壁当前横截面其他测量点的膜厚数据，如管道内壁每个横截面测量12个点，则每测量一个膜厚数值，将涂层测量装置转动30°，直到完成全部12个点的测量；
4.当前横截面的测量完成后，行走电机驱动主动轮使机器人在管道内轴向移动，移动到下一个待测点进行该横截面上12个点的测量，然后重复上述动作，直到完成整个管道的测量；
5.控制装置将产生的各测点数据通过显示装置以可视化的方式表达，如图5所示，每个圆代表一个测点，根据各测点的涂层膜厚测量数据，用不同颜色的圆来区分合格与不良，不良涂层中，不同膜厚范围的涂层(不合格的程度)，也可用不同颜色的圆来区分；
6.将涂层测量装置更换为涂层修补装置，行走机构沿轴向移动到不良厚度涂层所在横截面位置处，旋转电机转动到不良测点处，打开涂层修补装置的控制开关并调节流量控制阀对不良涂层处进行喷涂，然后再进行其他不良涂层点位的修补，直至完成整个管道内壁的修补工作。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种管道内壁涂层检测与自动修补机器人，其特征在于，包括：
主管体；
行走机构，其包括从主管体斜向外延伸且在圆周向成均匀分布的三组第一张紧杆和第二张紧杆，每组第一张紧杆和第二张紧杆交错设置，所述第一张紧杆的头部安装有行走电机，所述行走电机的转动轴上安装主动轮，所述第二张紧杆的头部安装有从动轮；
涂层测量装置，其垂直安装在主管体端部旋转电机的转动轴上，所述涂层测量装置包括伸缩杆、预压电机、夹具和测量仪表，所述伸缩杆根部连接在旋转电机的转动轴上，所述预压电机安装在伸缩杆的头部，所述预压电机的转轴上安装有夹具，所述测量仪表的测量探头安装在所述夹具上，所述测量仪表的主体设置在伸缩杆上的仪表盒内；
涂层修补装置，其垂直安装在主管体端部旋转电机的转动轴上，所述涂层修补装置包括喷头、连接杆、喷漆管、控制开关及流量控制阀，所述连接杆根部安装在旋转电机的转动轴上，所述喷头安装在连接杆的头部，所述喷漆管与所述喷头相连接，所述控制开关和流量控制阀均安装在喷漆管上。
2.根据权利要求1所述的管道内壁涂层检测与自动修补机器人，其特征在于，所述涂层测量装置和涂层修补装置均通过可拆卸式连接结构与主管体端部旋转电机的转动轴连接。
3.根据权利要求1所述的管道内壁涂层检测与自动修补机器人，其特征在于，在主管体的两端部分别安装有一旋转电机，所述涂层测量装置和涂层修补装置分别安装在不同端旋转电机的转动轴上。
4.根据权利要求2或3所述的管道内壁涂层检测与自动修补机器人，其特征在于，所述预压电机的转动轴上套设有扭力限制器，所述夹具连接在扭力限制器外圈。
5.根据权利要求4所述的管道内壁涂层检测与自动修补机器人，其特征在于，所述涂层测量装置的夹具上还夹持有不良点标记机构，所述涂层修补装置还包括用于检测所述不良点标记机构标记印记的图像采集装重。
6.根据权利要求5所述的管道内壁涂层检测与自动修补机器人，其特征在于，所述涂层测量装置的伸缩杆上设有倾角传感器，所述涂层修补装置的连接杆上设有倾角传感器。
7.根据权利要求6所述的管道内壁涂层检测与自动修补机器人，其特征在于，还包括控制装置和显示装置，所述控制装置和涂层测量装置、显示装置信号连接，所述显示装置上设有与涂层测量装置涂层检测采集点数量相一致的多个显示单元，所述控制单元接收所述涂层测量装置中测量仪表检测的涂层厚度数据，处理后通过显示装置的显示单元输出显示。
8.根据权利要求7所述的管道内壁涂层检测与自动修补机器人，其特征在于，所述控制装置还与所述涂层修补装置信号连接，当涂层修补装置的喷头位置与不良厚度的涂层位置吻合时，控制装置发出控制所述涂层修补装置的控制开关及流量控制阀动作的指令信号。
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