CN111022936A - 管道漏点定位装置、带压堵漏装置及管道漏点定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道漏点定位装置、带压堵漏装置及管道漏点定位方法，管道漏点定位装置包括底盘、机械臂、弹簧探针和控制柜；底盘上设有云台机构，云台机构上设有立体相机。使用时，立体相机能对发生泄漏的管道进行扫描、确认漏点的粗略位置，然后使用弹簧探针对粗略位置周围的区域进行多次检测，当管道待测点与弹簧探针尖端触碰时，弹簧探针如果没有发生挤压，则可以判断是漏点；通过触碰确定漏点的位置，不会受到水雾的影响；带压堵漏装置包括管道漏点定位装置和堵漏执行器，管道漏点定位装置对漏点进行精准的定位后，机械臂把堵漏执行器移动到漏点处进行堵漏。

Description

管道漏点定位装置、带压堵漏装置及管道漏点定位方法

技术领域

本发明涉及管道堵漏设备领域，特别是涉及一种管道漏点定位装置、带压堵漏装置及管道漏点定位方法。

背景技术

在实际高炉生产中水管道、煤气管道、氮气管道和空气管道等能源介质管道均有发生泄漏的情况，一方面是管道焊接中的焊渣没清理干净出现砂眼造成的泄漏，另一方面是焊缝裂开造成的泄漏等，出现上述能源介质泄漏的情况后，可采取立即停机处理，但大多数地方或管道不能停机更不能泄压，必须要立即承压处理，比如高炉本体的水系统，基本上开炉后是不能停水的，直到高炉炉役结束；再比如高炉的煤气管道或公共管网的煤气管道，平时是不能停煤气的，除非是大修或整个公司停产的时候，而且如果不处理会出现煤气泄漏造成的安全事故。因此在不停产不卸压的情况下处理能源介质管道的泄漏是平时生产工作中必须要面对的问题。

目前的带压堵漏是由人工携带工具现场操作完成的，操作过程中除了保障泄漏部位和系统安全外，还要保障操作者自身的安全。由于操作者与泄漏介质最近距离的接触，极易受到泄漏介质的各种伤害和由泄漏介质引起的各种事故。

采用带压堵漏机器人系统完成带压堵漏操作是未来发展的趋势，人员不需要进入堵漏危险区域，其中，泄漏点的准确定位是采用机器人完成带压堵漏的关键环节；由于漏点可能会喷出水雾，单独采用工业相机进行的图像识别定位中，视觉检测会或多或少受到影响，难以实现精确定位。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种管道漏点定位装置，其能对漏点精准定位。

本发明还提出一种带压堵漏装置。

本发明还提出一种管道漏点定位方法。

根据本发明实施例的管道漏点定位装置，包括底盘、机械臂、弹簧探针和控制柜，所述机械臂设置于所述底盘上，所述机械臂的末端与所述弹簧探针相连接；所述底盘上设有云台机构，所述云台机构上设有立体相机；所述控制柜内设有工控机，所述弹簧探针、所述机械臂、所述云台机构、所述立体相机分别与所述工控机电性连接。

根据本发明实施例的管道漏点定位装置，至少具有如下技术效果：使用时，立体相机能对发生泄漏的管道进行扫描、确认漏点的粗略位置，然后使用弹簧探针对粗略位置周围的区域进行多次检测，当管道待测点与弹簧探针尖端触碰时，弹簧探针如果受压压缩，则可以确定是管道的表面，弹簧探针如果没有发生挤压，则可以判断是漏点；通过触碰确定漏点的位置，不会受到水雾的影响，因此能对漏点精准定位。

根据本发明的一些实施例，所述机械臂为六轴机械臂。

根据本发明的一些实施例，所述底盘上设有履带行走机构，所述履带行走机构与所述工控机电性连接；所述控制柜设于所述底盘上，所述控制柜内设有电池，所述工控机、所述弹簧探针、所述机械臂、所述云台机构、所述立体相机、所述履带行走机构均与所述电池电性连接。

根据本发明的一些实施例，所述管道漏点定位装置还包括控制面板，所述控制面板与所述工控机有线连接或无线连接。

根据本发明实施例的带压堵漏装置，包括根据本发明上述实施例的管道漏点定位装置，还包括堵漏执行器，所述机械臂的末端与所述堵漏执行器相连接，所述堵漏执行器与所述工控机电性连接。

根据本发明实施例的带压堵漏装置，至少具有如下技术效果：使用时，管道漏点定位装置能对漏点进行精准的定位，然后机械臂把堵漏执行器移动到漏点处进行堵漏。

根据本发明的一些实施例，所述堵漏执行器包括气冲锤、定位块和夹取模块，所述定位块与所述机械臂的末端固接，所述定位块内设有竖向设置的第一通孔，所述气冲锤与所述定位块固接，所述气冲锤具有竖向设置的撞针，所述撞针设于所述第一通孔内；所述夹取模块包括两个卡爪机构，两个所述卡爪机构分别设于所述定位块的左侧、右侧，两个所述卡爪机构结构左右对称；所述卡爪机构包括弯臂和竖向设置的第一气缸，所述定位块的底部设于所述第一气缸的底部的下方，所述弯臂具有连接段和折弯段，所述折弯段设于所述定位块下方，所述折弯段与所述定位块之间的区域称为夹取区，所述第一气缸的固定端与所述定位块固接，所述第一气缸的活动端与所述连接段固接。

根据本发明实施例的管道漏点定位方法，使用管道漏点定位装置进行漏点定位，所述管道漏点定位装置包括底盘、机械臂、弹簧探针和控制柜，所述机械臂设置于所述底盘上，所述机械臂的末端与所述弹簧探针相连接；所述底盘上设有云台机构，所述云台机构上设有立体相机；所述控制柜内设有工控机，所述弹簧探针、所述机械臂、所述云台机构、所述立体相机分别与所述工控机电性连接；所述管道漏点定位方法包括以下步骤：步骤a、移动管道漏点定位装置至发生泄露的管道处；步骤b、立体相机对发生泄漏的管道进行扫描，把扫描得到的信息传输到工控机；步骤c、工控机对发生泄漏的管道进行仿真建模，仿真建模中漏点的位置以及漏点的位置周围的区域称为检测区；步骤d、工控机发送指令到机械臂，使得机械臂驱动弹簧探针对检测区中的多个位置进行探测。

根据本发明实施例的管道漏点定位方法，至少具有如下技术效果：使用时，立体相机能对发生泄漏的管道进行扫描、确认漏点的粗略位置，然后使用弹簧探针对粗略位置周围的区域进行多次检测，当管道待测点与弹簧探针尖端触碰时，弹簧探针如果受压压缩，则可以确定是管道的表面，弹簧探针如果没有发生挤压，则可以判断是漏点；通过触碰确定漏点的位置，不会受到水雾的影响，因此能对漏点精准定位。

根据本发明的一些实施例，所述管道漏点定位装置还包括控制面板，所述控制面板与所述工控机有线连接或无线连接；所述管道漏点定位方法还包括设于步骤c前的步骤e、控制面板对工控机输送发生泄漏的管道的外径参数。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的管道漏点定位装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的带压堵漏装置的结构示意图；

图3是图2中的堵漏执行器的结构示意图。

附图标记：

机械臂010、立体相机020、云台机构030、控制柜040、履带行走机构050、底盘060、弹簧探针070、堵漏执行器100、发生泄漏的管道110、折弯段121、连接段122、气冲锤131、定位块132、撞针133、第一气缸134。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面参考图1描述根据本发明实施例的管道漏点定位装置。

根据本发明实施例的管道漏点定位装置，包括底盘060、机械臂010、弹簧探针和控制柜040，机械臂010设置于底盘060上，机械臂010的末端与弹簧探针相连接；底盘060上设有云台机构030，云台机构030上设有立体相机020；控制柜040内设有工控机，弹簧探针、机械臂010、云台机构030、立体相机020分别与工控机电性连接。

例如，如图1所示，机械臂010设置于底盘060的前侧，控制柜040设置于底盘060的后侧，云台机构030设置于控制柜040与机械臂010之间；其中，控制柜040也可设置在远离底盘060的地方，工控机通过电缆线与弹簧探针、机械臂010、云台机构030、立体相机020连接；底盘060上可设置能驱动底盘060移动的行走机构，便于管道漏点定位装置的移动，当然管道漏点定位装置也可由操作人员搬动到发生泄漏的管道110处；弹簧探针可使用PL50-B1型探针。

使用时，立体相机020能对发生泄漏的管道110进行扫描、确认漏点的粗略位置，然后使用弹簧探针对粗略位置周围的区域进行多次检测，当管道待测点与弹簧探针尖端触碰时，弹簧探针如果受压压缩，则可以确定是管道的表面，弹簧探针如果没有发生挤压，则可以判断是漏点；通过触碰确定漏点的位置，不会受到水雾的影响，因此能对漏点精准定位。

在本发明的一些实施例中，机械臂010为六轴机械臂。六轴机械臂也称为六轴关节机器人臂，其有很高的自由度，适合于几乎任何轨迹或角度的工作，能使弹簧探针沿发生泄漏的管道110的径向进行探测，探测的结果更准确。

在本发明的一些实施例中，底盘060上设有履带行走机构050，履带行走机构050与工控机电性连接；控制柜040设于底盘060上，控制柜040内设有电池，工控机、弹簧探针、机械臂010、云台机构030、立体相机020、履带行走机构050均与电池电性连接。控制柜040设于底盘060上且控制柜040内设有电池，这样本发明的移动灵活，能在一些不方便拉设电源线和控制线的场所工作；其中，如图1所示，履带行走机构050包括设置在底盘060两侧的两条履带，可独立控制两条履带的速度使本发明直行或转向，与轮胎相比，履带停驻时不易发生位置偏移，漏点的定位更准确。

为了便于操控管道漏点定位装置以及输入管道的外径、内径等参数，在本发明的一些实施例中，管道漏点定位装置还包括控制面板，控制面板与工控机有线连接或无线连接，当然，控制面板可直接设置在控制柜040上。

参考图1至图3，根据本发明实施例的带压堵漏装置，包括根据本发明上述实施例的管道漏点定位装置，还包括堵漏执行器100，机械臂010的末端与堵漏执行器100相连接，堵漏执行器100与工控机电性连接。由于对漏点的定位和堵漏是先后进行的，堵漏执行器100与弹簧探针可设置在同一个机械臂010上，使用时，管道漏点定位装置能对漏点进行精准的定位，然后机械臂010把堵漏执行器100移动到漏点处进行堵漏。

在本发明的一些实施例中，堵漏执行器100包括气冲锤131、定位块132和夹取模块，定位块132与机械臂010的末端固接，定位块132内设有竖向设置的第一通孔，气冲锤131与定位块132固接，气冲锤131具有竖向设置的撞针133，撞针133设于第一通孔内；夹取模块包括两个卡爪机构，两个卡爪机构分别设于定位块132的左侧、右侧，两个卡爪机构结构左右对称；卡爪机构包括弯臂和竖向设置的第一气缸134，定位块132的底部设于第一气缸134的底部的下方，弯臂具有连接段122和折弯段121，折弯段121设于定位块132下方，折弯段121与定位块132之间的区域称为夹取区，第一气缸134的固定端与定位块132固接，第一气缸134的活动端与连接段122固接。

例如，如图2和图3所示，定位块132的后端与机械臂010的末端固接，定位块132的左端、右端分别与两个第一气缸134固接，弯臂呈“C”型，第一气缸134设于弯臂的内侧，第一气缸134的活塞杆由上至下抵住弯臂的顶部且与弯臂的顶部固接，弯臂的底部即弯臂的折弯段121，定位块132的底部可设置成倒置的“V”型，折弯段121上可设置滚轮，使夹紧管道时更牢固；其中，气冲锤131与第一气缸134可分别通过电磁阀进行动作控制，电磁阀与工控机电性连接，则工控机可控制气冲锤131与第一气缸134的动作。

管道漏点定位完成后，进行堵漏时，机械臂010驱动堵漏执行器100移动，使得夹取区移动到管道所在的位置，然后两个第一气缸134分别驱动两个弯臂向上移动，即完成夹管操作，然后气冲锤131运行，撞针133对漏点进行捻打，完成堵漏。

根据本发明实施例的管道漏点定位方法，使用管道漏点定位装置进行漏点定位，管道漏点定位装置包括底盘060、机械臂010、弹簧探针和控制柜040，机械臂010设置于底盘060上，机械臂010的末端与弹簧探针相连接；底盘060上设有云台机构030，云台机构030上设有立体相机020；控制柜040内设有工控机，弹簧探针、机械臂010、云台机构030、立体相机020分别与工控机电性连接；

管道漏点定位方法包括以下步骤：

步骤a、移动管道漏点定位装置至发生泄露的管道处；

步骤b、立体相机对发生泄漏的管道进行扫描，把扫描得到的信息传输到工控机；

步骤c、工控机对发生泄漏的管道进行仿真建模，仿真建模中漏点的位置以及漏点的位置周围的区域称为检测区；进行仿真建模时，根据立体相机扫描的到的信息能得出漏点的位置，但由于立体相机扫描时可能会受到水雾、温度的影响，因此这个位置不够精确，这个位置称为粗略位置；

步骤d、工控机发送指令到机械臂，使得机械臂驱动弹簧探针对检测区中的多个位置进行探测；这些检测位置称为待测点，当管道待测点与弹簧探针尖端触碰时，弹簧探针如果受压压缩，则可以确定是管道的表面，弹簧探针如果没有发生挤压，则可以判断是漏点；可设置多个待测点均匀分布在检测区，若所有待测点均没有不是漏点，可继续设置更多的待测点直至找出漏点，也可根据多次碰触的结果和步骤c中得出的粗略位置，从检测区中排除大部分区域，检测区中剩余的小块区域即判断为漏点，气冲锤的撞针完全能够覆盖小块区域，虽然没有直接探出漏点位置，但也比单独使用相机确定的漏点位置更精准。

在本发明的一些实施例中，管道漏点定位装置还包括控制面板，控制面板与工控机有线连接或无线连接；管道漏点定位方法还包括设于步骤c前的步骤e、控制面板对工控机输送发生泄漏的管道的外径参数。这样工控机进行仿真建模的依据增加了外径参数，仿真建模的精确度更高，步骤e可设于步骤a前、或步骤a与步骤b之间、或步骤b与步骤c之间。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种管道漏点定位装置，其特征在于：包括底盘、机械臂、弹簧探针和控制柜，所述机械臂设置于所述底盘上，所述机械臂的末端与所述弹簧探针相连接；所述底盘上设有云台机构，所述云台机构上设有立体相机；所述控制柜内设有工控机，所述弹簧探针、所述机械臂、所述云台机构、所述立体相机分别与所述工控机电性连接。

2.根据权利要求1所述的管道漏点定位装置，其特征在于：所述机械臂为六轴机械臂。

3.根据权利要求1所述的管道漏点定位装置，其特征在于：所述底盘上设有履带行走机构，所述履带行走机构与所述工控机电性连接；所述控制柜设于所述底盘上，所述控制柜内设有电池，所述工控机、所述弹簧探针、所述机械臂、所述云台机构、所述立体相机、所述履带行走机构均与所述电池电性连接。

4.根据权利要求3所述的管道漏点定位装置，其特征在于：还包括控制面板，所述控制面板与所述工控机有线连接或无线连接。

5.一种带压堵漏装置，其特征在于：包括权利要求1至4中任一项所述的管道漏点定位装置，还包括堵漏执行器，所述机械臂的末端与所述堵漏执行器相连接，所述堵漏执行器与所述工控机电性连接。

6.根据权利要求5所述的带压堵漏装置，其特征在于：所述堵漏执行器包括气冲锤、定位块和夹取模块，所述定位块与所述机械臂的末端固接，所述定位块内设有竖向设置的第一通孔，所述气冲锤与所述定位块固接，所述气冲锤具有竖向设置的撞针，所述撞针设于所述第一通孔内；所述夹取模块包括两个卡爪机构，两个所述卡爪机构分别设于所述定位块的左侧、右侧，两个所述卡爪机构结构左右对称；所述卡爪机构包括弯臂和竖向设置的第一气缸，所述定位块的底部设于所述第一气缸的底部的下方，所述弯臂具有连接段和折弯段，所述折弯段设于所述定位块下方，所述折弯段与所述定位块之间的区域称为夹取区，所述第一气缸的固定端与所述定位块固接，所述第一气缸的活动端与所述连接段固接。

7.一种管道漏点定位方法，其特征在于：使用管道漏点定位装置进行漏点定位，所述管道漏点定位装置包括底盘、机械臂、弹簧探针和控制柜，所述机械臂设置于所述底盘上，所述机械臂的末端与所述弹簧探针相连接；所述底盘上设有云台机构，所述云台机构上设有立体相机；所述控制柜内设有工控机，所述弹簧探针、所述机械臂、所述云台机构、所述立体相机分别与所述工控机电性连接；

所述管道漏点定位方法包括以下步骤：

步骤a、移动管道漏点定位装置至发生泄露的管道处；

步骤b、立体相机对发生泄漏的管道进行扫描，把扫描得到的信息传输到工控机；

步骤c、工控机对发生泄漏的管道进行仿真建模，仿真建模中漏点的位置以及漏点的位置周围的区域称为检测区；

步骤d、工控机发送指令到机械臂，使得机械臂驱动弹簧探针对检测区中的多个位置进行探测。

8.根据权利要求7所述的管道漏点定位方法，其特征在于：所述管道漏点定位装置还包括控制面板，所述控制面板与所述工控机有线连接或无线连接；所述管道漏点定位方法还包括设于步骤c前的步骤e、控制面板对工控机输送发生泄漏的管道的外径参数。

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