CN111271544A - 一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人 - Google Patents

一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN111271544A
CN111271544A CN202010286740.1A CN202010286740A CN111271544A CN 111271544 A CN111271544 A CN 111271544A CN 202010286740 A CN202010286740 A CN 202010286740A CN 111271544 A CN111271544 A CN 111271544A
Authority
CN
China
Prior art keywords
worm
machine body
motor
robot
pipe diameters
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010286740.1A
Other languages
English (en)
Inventor
李长勇
李惠鹏
谢佳伟
李贵宾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xinjiang University
Original Assignee
Xinjiang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xinjiang University filed Critical Xinjiang University
Priority to CN202010286740.1A priority Critical patent/CN111271544A/zh
Publication of CN111271544A publication Critical patent/CN111271544A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/26—Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
    • F16L55/28—Constructional aspects
    • F16L55/30—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables
    • F16L55/32—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables being self-contained
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/26—Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
    • F16L55/28—Constructional aspects
    • F16L55/40—Constructional aspects of the body
    • F16L55/44—Constructional aspects of the body expandable
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L2101/00—Uses or applications of pigs or moles
    • F16L2101/30—Inspecting, measuring or testing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

本发明属于机器人领域，具体涉及一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人，主要包括前机体、中机体、后机体、支撑轮调节机构，涡轮蜗杆微调机构，电机变速换向机构、中机体旋转机构部分组成，后机体与前机体机构相同，可利用支撑轮调节机构、蜗轮蜗杆微调机构调节机器人对不同管径的适应性，通过电机变速换向机构为滚轮输出强劲的动力，通过中机体旋转机构是实现摄像机对管道焊缝进行360°的三维重建，通过控制电机的正反转来控制机器人的前进和后退，当机器人到达焊缝位置时，通过中机体旋转机构带摄像机和结构光发生器对焊缝进行三维重建，精确的对焊缝质量进行检测。

Description

一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人。
背景技术
随着我国城市现代化的进程的推进，随着人民生活水平的提高，人们对石油资源的需求越来越大，随着西气东输工程的启动，管道运输在运输气体和流体方面的越来越受到人们的青睐，但是在管道焊接完成之后，人们无法用无法得知管道的焊缝情况，直接运用超声波探伤，射线探伤、磁粉探伤等探伤方式对焊缝进行检测会增加工人工作量和成本，如何减少管道焊缝不必要的探伤次数，减少检测成本和检测时间一直是一个难以解决的问题，近年来，人们提出了采用视觉系统来对焊缝进行检测，这样有助于减少检测成本和检测环节，但是能搭载视觉系统的管道焊缝检测机器人价格昂贵，检测管道单一，环境适应性较差。
发明内容
为了解决现有管道焊缝检测机器人存在的问题，本发明提供了一种适用于焊缝三维重建和多管径检测的管道焊缝检测机器人。
为了解决上述的技术问题，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人主要包括前机体、中机体、后机体、蜗轮蜗杆微调机构、支撑轮调节机构、电机变速换向机构、中机体旋转机构部分组成，其特征在于：所述前机体的后方安装有蜗轮蜗杆微调机构，前机体的前方安装有电机变速换向机构，前机体上安装有三个支撑轮调节机构，所述中机体上安装有载物台，载物台上安装有摄像机和结构光发生器，中间体的内部设置有中间体旋转机构，所述后机体与前机体的结构基本相同，与中机体连接。
所述前机体由支撑轮调节机构，蜗轮蜗杆微调机构，电机变速换向机构、同步带传动机构组成；所述前机体通过支撑架与支撑轮调节机构相连接；在前机体的外侧分布有3组相同的支撑轮调节机构。
所述支撑轮调剂机构由支撑架、滚轮、同步带、同步带轮、滚轮架构成；所述支撑架设置有位置可调安装孔，支撑架的下部设置有锥形滑块，所述滚轮上设置有均匀的滚花，所述同步带轮与滚轮同轴安装。
所述电机变速换向机构由电机、电机架、减速器，锥齿轮变速换向箱构成，所述减速器安装在电机的上方，所述减速器的上方设置有锥齿轮变速换向箱，输出轴与同步带轮相连接。
所述涡轮蜗杆微调机构由外壳、滑轨盘、蜗轮蜗杆和后壳组成，所述滑轨盘安装在外壳的内部，所述蜗轮蜗杆安装在滑轨盘的后方，通过键与涡轮相连，所述蜗杆的一端安装有轴承，另一端设置有旋转螺母。
所述中间体旋转机构由下外壳、上外壳、圆锥滚子轴承、连接杆、连接轴、中间连接器、电机、小齿轮组成，所述电机与小齿轮通过键连接，电机固定在中间连接器上，所述下外壳和上外壳的内部设置有内齿轮，内齿轮与小齿轮进行啮合，所述连接杆将两个连接轴与中间连接器连接成一个整体，所述中间连接器上分布着三个相同的连接杆，所述连接轴与圆锥滚子轴承配合安装。
本发明的有益效果在于：
本发明不同于其他形式的管道机器人的传动方式，主要利用同步带作为传动机构，支撑轮调节机构，蜗轮蜗杆微调机构来增加了管道机器人对于不同管径的适应性，可调整支撑架的长度，更换传送带的长度，利用蜗轮蜗杆微调机构来适应不同的管径的工作环境，同时中间体安装有旋转机构，可实现摄像机对于管道进行360°的三维重建工作，通过前机体和后机体的两个电机，为整个机器人提供强有力的动力，本发明易于操作，易于拆卸，便于维修，成本较低，对环境的适应性较强
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的前机体结构示意图。
图3为本发明的电机变速换向机构示意图。
图4为本发明的支撑轮调节机构示意图。
图5为本发明的蜗轮蜗杆微调机构组件分解示意图。
图6为本发明的中机体结构示意图。
图7为本发明的中机体旋转机构示意图。
1.前机体，2.中机体，3.后机体，1-1.电机变速换向机构，1-2.支撑轮调节机构，1-3.蜗轮蜗杆微调机构，1-1-1.电机固定架，1-1-2.电机，1-1-3.联轴器，1-1-4.变速器，1-1-5.锥齿轮箱，1-1-6.锥齿轮，1-1-7.同步带轮，1-1-8螺栓，1-2-1.滚轮轴，1-2-2.螺母，1-2-3.滚轮，1-2-4.滚轮架，1-2-5.长同步带，1-2-6.长同步带轮，1-2-7.短同步带，1-2-8.长同步带轴，1-2-9.滚针轴承，1-2-10.短同步带，1-2-11.深沟球轴承，1-2-12滚轮处同步带轮，1-3-1.支撑架，1-3-2.锥形块，1-3-3.外壳，1-3-4.滑轨盘，1-3-5.键，1-3-6.旋转螺母，1-3-7.蜗杆，1-3-8.万向节连接器，1-3-9.后壳，1-3-10涡轮，1-3-11小轴承，2-1.摄像机，2-2.结构光发生器，2-3.载物台，2-4.中机体旋转机构，2-4-1.连接轴，2-4-2.圆锥滚子轴承，2-4-3.中间连接器，2-4-4.连接杆，2-4-5.下外壳，2-4-6.下齿轮，2-4-7.小电机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施对本发明进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照说明书附图，一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人，主要由前机体1、中机体2、后机体3、蜗轮蜗杆微调机构1-3、支撑轮调节机构1-2、电机变速换向机构1-1、中机体旋转机构2-4组成，所述前机体1的外侧均匀分布3组支撑轮调节机构1-2，所述支撑轮调节机构1-2的内部设置有长同步带1-2-6，所述长同步带1-2-6的端部连接着同步带轮，所述支撑轮调节机构1-2的端部设置有滚轮1-2-3，所述前机体1的前端安装有电机变速换向机构1-1，所述前机体1的后端设置有蜗轮蜗杆微调机构1-3，所述蜗轮蜗杆微调机构1-3的内部设置有滑轨盘1-3-4，所述滑轨盘1-3-4的后方设置有涡轮1-3-10，所述涡轮1-3-10的上方设置有蜗杆1-3-7，所述蜗杆1-3-7的两端设置有旋转螺母1-3-6和小轴承1-3-11，所述蜗轮蜗杆微调机构1-3的后方设置有万向节连接器。所述中机体2的上方设置有载物台2-3，所述载物台2-3的上方设置有摄像机2-1和结构光发生器2-2，所述中机体2的下方设置有中间体旋转机构2-4，所述中间体旋转机构2-4的前端和后端设置有角接触球轴承2-4-2，所述中间体旋转机构2-4的外壳2-4-5的内部设置有内齿，所示中间体旋转机构2-4的内部设置有中间体连接器2-4-3，所述中间体连接器2-4-3上安装有小电机2-4-7，所述小电器2-4-7的前端安装有小齿轮2-4-6。
参照图2、图3，所述支撑轮调节机构1-2的内部设置有长同步带1-2-8，所述支撑轮调节机构1-2的外侧设置有滚轮架1-2-4，所述滚轮架1-2-4的内部设置有长同步带轮1-2-6和短同步带1-2-10，所述滚轮架1-2-4的中间安装有滚轮1-2-3，所述滚轮1-2-3上设置有滚花，所述长同步带1-2-8和短同步带1-2-7的结合为滚轮1-2-3传递动力，可以使机器人与管壁之间有更大的摩擦力，使机器人在管道内运行的更平稳，所述支撑轮调节机构1-2的前端设置有支撑架1-3-1，所述支撑架1-3-1分为两段，每段的上方都设置有安装孔，所述支撑架1-3-1可通过不同的安装孔来调节支撑架1-3-1的长度，实现对不同管径的适应。
所述电机变速换向机构1-1的外侧设置有电机固定架1-1-1，所述电机固定架1-1-1的前端安装有电机1-1-2，所述电机1-1-2的前端设置有联轴器1-1-3，所述联轴器1-1-3的前端设置有减速器1-1-4，所述减速器1-1-4可实现一根轴的输入，三根轴的输出，所述减速器1-1-4的输出轴的上方安装有锥齿轮箱1-1-5，所述锥齿轮箱1-1-5的内部安装有锥齿轮1-1-6和同步带轮1-1-7，所述同步带轮1-1-7输出动力，为三个滚轮提供动力，所述电机固定架1-1-1的凸起端设置有螺纹孔，通过螺栓1-1-8将电机变速换向机构与涡轮蜗杆微调机构连接在一起。
所述蜗轮蜗杆微调机构3的前端设置有外壳1-3-3，所述外壳的内部安装有滑轨盘1-3-4，所述滑轨盘1-3-4的上方设置有滑槽，所述支撑架1-3-1的末端安装有锥形块1-3-2，所述锥形块1-3-2可与滑槽准确的配合，可在滑槽内滑动，所述滑轨盘的后方设置有涡轮1-3-10，所述涡轮1-3-10与滑轨盘1-3-4通过键1-3-5连接，所诉涡轮的上方设置有蜗杆1-3-7，所述蜗杆1-3-7的一段设置有小轴承，另一端设置有旋转螺母1-3-6，所述涡轮1-3-7的后方设置有后壳1-3-9，所述后壳1-3-9的后方设置有万向节连接器1-3-8，通过转动旋转螺母1-3-6来带动蜗杆1-3-7的旋转，通过蜗杆1-3-7的旋转带动涡轮1-3-10转动，涡轮1-3-10转动通过键连接将动力传递给滑轨盘1-3-4，滑轨盘1-3-4通过带动滑槽内的锥形块1-3-2带动支撑架1-3-1进行微调，可适应多种尺寸的管径，在工作过程中具有很强的适应性。
所述中机体2的上方安装有载物台2-3，所述载物台2-3的上方安装有摄像机2-1和结构光发生器2-2，所述载物台2-3的上部设置有滑槽，可在滑槽内安装摄像机2-1和结构光发生器2-2，可在滑槽中精确的调节摄像机2-1与结构光发生器2-2的位置，有利于后期三维重建工作的进行，所述中机体2的下方设置有中机体旋转机构2-4，所述中机体旋转机构2-4设置有下外壳2-4-5，所述下外壳2-4-5的上方设置有与之机构对称的上外壳，所诉下外壳2-4-5的内部设置有内齿，在下外壳2-4-5的两侧设置有连接台，所述下外壳的的两端安装有角接触球轴承2-4-2，所述角接触球轴承2-4-2的内部安装有连接轴2-4-1，所述连接轴2-4-1的前端与万向节连接器1-3-8相连，所述连接轴2-4-1的后端安装有连接杆2-4-4，连接轴2-4-1上均匀分布三组连接杆2-4-4，所述连接杆2-4-4的中间安装有中间连接器2-4-3，所述中间连接器2-4-3的一侧安装有小电机2-4-7，所述小电机2-4-7的输出轴安装有小齿轮2-4-6，所述小齿轮2-4-6与下外壳2-4-5上的内齿相互啮合，通过小电机2-4-7的旋转，从而带动下外壳2-4-5和上外壳的转动，调动载物台2-3上的摄像机2-1和结构光发生器2-2旋转，通过中机体旋转机构2-4可以使摄像机360°的对管道内的焊缝进行重建，从而进一步判定焊缝的质量。
以上实施仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人主要包括前机体、中机体、后机体、蜗轮蜗杆微调机构、支撑轮调节机构、电机变速换向机构、中机体旋转机构部分组成，其特征在于：所述前机体的后方安装有蜗轮蜗杆微调机构，前机体的前方安装有电机变速换向机构，前机体上安装有三个支撑轮调节机构；所述中机体上安装有载物台，载物台上安装有摄像机和结构光发生器，中间体的内部设置有中间体旋转机构，所述后机体与前机体的机构基本相同，与中间体连接。
2.根据权利要求1所述的一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人，其特征在于：所述前机体主要由支撑轮调节机构，蜗轮蜗杆微调机构，电机变速换向机构、同步带传动机构组成；所述前机体通过支撑架与支撑轮调节机构相连接；在前机体的外侧分布有3组相同的支撑轮调节机构。
3.根据权利要求1所述的一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人，其特征在于：所述支撑轮调节机构主要由支撑架、滚轮、同步带、同步带轮、滚轮架构成；所述支撑架设置有位置可调安装孔，支撑架的下部设置有锥形滑块；所述滚轮上设置有均匀的滚花；所述同步带轮与滚轮同轴安装。
4.根据权利要求1所述的一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人，其特征在于：所述电机变速换向机构由电机、电机架、减速器，锥齿轮变速换向箱构成：所述减速器安装在电机的上方；所述减速器的上方设置有锥齿轮变速换向箱，输出轴与同步带轮相连接。
5.根据权利要求1所述的一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人，其特征在于：所述涡轮蜗杆微调机构由外壳、滑轨盘、蜗轮蜗杆和后壳组成；所述滑轨盘安装在外壳的内部；所述蜗轮蜗杆安装在滑轨盘的后方，通过键涡轮相连；所述蜗杆的一端安装有轴承，另一端设置有旋转机构。
6.根据权利要求1所述的一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人，其特征在于：所述中间体旋转机构由下外壳、上外壳、圆锥滚子轴承、连接杆、连接轴、中间连接器、电机、小齿轮组成；所述电机与小齿轮通过键连接，电机固定在中间连接器上，所述下外壳和上外壳的内部设置有内齿轮，内齿轮与小齿轮进行啮合；所述连接杆将两个连接轴与中间连接器连接成一个整体；所述中间连接器上分布着三个相同的连接。
CN202010286740.1A 2020-04-13 2020-04-13 一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人 Pending CN111271544A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010286740.1A CN111271544A (zh) 2020-04-13 2020-04-13 一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010286740.1A CN111271544A (zh) 2020-04-13 2020-04-13 一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111271544A true CN111271544A (zh) 2020-06-12

Family

ID=71001022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010286740.1A Pending CN111271544A (zh) 2020-04-13 2020-04-13 一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111271544A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111795256A (zh) * 2020-07-29 2020-10-20 抚州市抚北天然气有限公司 天然气管道质量检测装置
CN113369763A (zh) * 2021-08-16 2021-09-10 烟台蓬莱区鑫鹏机械有限公司 锅炉筒体焊接同步探伤检测装置
CN114857404A (zh) * 2022-03-17 2022-08-05 宁波明峰检验检测研究院股份有限公司 一种大直径管道内部质量检测行走装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111795256A (zh) * 2020-07-29 2020-10-20 抚州市抚北天然气有限公司 天然气管道质量检测装置
CN111795256B (zh) * 2020-07-29 2022-04-26 抚州市抚北天然气有限公司 天然气管道质量检测装置
CN113369763A (zh) * 2021-08-16 2021-09-10 烟台蓬莱区鑫鹏机械有限公司 锅炉筒体焊接同步探伤检测装置
CN113369763B (zh) * 2021-08-16 2021-10-15 烟台蓬莱区鑫鹏机械有限公司 锅炉筒体焊接同步探伤检测装置
CN114857404A (zh) * 2022-03-17 2022-08-05 宁波明峰检验检测研究院股份有限公司 一种大直径管道内部质量检测行走装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111271544A (zh) 一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人
CN108480333B (zh) 一种管道可变径清洗机器人
CN105855766B (zh) 一种对接管式的焊接机器人
CN105135151B (zh) 一种具有主动适应和自适应功能的履带式管道机器人
CN101264604B (zh) 关节式机械手腕节
CN110814598B (zh) 一种用于复杂环境的爬管焊接装置及方法
CN102979988A (zh) 一种主动驱动的螺旋管道机器人
CN105563477A (zh) 一种旋转适配器及具有该旋转适配器的机械手
CN212107469U (zh) 一种适用于多管径的管道焊缝检测机器人
CN210417963U (zh) 一种用于钢管生产的牵引装置
CN205600392U (zh) 一种双伺服攻丝动力头
CN107457777A (zh) 一种水平多关节scara型协作机器人
CN107398921A (zh) 一种关节机器人的关节结构
CN112720568A (zh) 一种带力感知的双模组集成关节
CN205702972U (zh) 一种对接管式的焊接机器人
WO2023226806A1 (zh) 一种管道行走机器人
CN214446511U (zh) 一种带力感知的双模组集成关节
CN207036315U (zh) 蜗轮蜗杆减速器效率测试装置
CN206177891U (zh) 一种管外环焊缝扫查器
AU2018247298A1 (en) Cartesian Pipe Facer
CN207335655U (zh) 一种用于油管接箍的检验装置
CN216143121U (zh) 一种柔性清洁传动装置
CN205733170U (zh) 法兰锥孔加工设备
CN211423283U (zh) 回转式谐波齿轮减速器
CN208814559U (zh) 一种转角联接内藏式提升卷扬装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination