CN111486300A - 管道探伤机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种管道探伤机器人，包括带有水平控制器和4个HYDJ12‑200推力支杆的行走机构的框架；其特征在于在行走机构的框架后端上面装有γ源发收驱动机构和DKC‑Y110‑B44可编程步进伺服电机控制器；在前侧装有γ源解锁机构和由DL‑ⅡAγ源探伤机、曝光头组成的γ源曝光机构；在行走机构的中部并列地装有220V交流适配器、550型直流电源控制器、DM860H步进电机驱动器和SMRC‑S20遥控信号收发器；在行走机构的中后部安装有蓄电池组；前后厢板中部位置均安装有旋转摄像头和LED照明灯。本发明解决了对人体辐射的伤害，劳动强度低，检测速度快，效率高。

Description

管道探伤机器人

技术领域

本发明属于机器人，特别涉及一种采用射线内部检测长输管线的管道探伤机器人。

背景技术

在长输管线的检测中，同样类型的焊口比较多，且95％以上的焊口处于水平吊口状态，由于管线多数已经处于就位状态，管道内空气流通不畅甚至管径较小，人员不可能在管线内长距离爬行，甚至根本无法进入管线内部，如果采用射线检测只能采取双壁双影的透照方式，双壁双影透照与中心透照相比如果曝光时间相同，射线能量上要提高8-16倍，透照工作量要增加6-16倍，在同样防护距离的情况下工作人员受到的辐射剂量会多出400-4000倍以上，一般整体工作时间会是中心透照的10-30倍，如果采用X射线机作为射线源则机器自身的寿命会缩短到原来的3％，针对上述情况且很多工程时间紧、任务重、人员少、中标价格低的情况，特此设计此管道专用探伤机器人来代替大部分人工操作，进而改善工作环境、大幅降低劳动强度、大幅减少辐射剂量、延长设备使用寿命、提高探伤效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种行走机构和水平控制器实现机器人的平稳前进、后退、转弯、过沟坎功能，把射源运输到需要透照的精确位置并在可视遥控机构的操控下进行中心找正，通过γ源发收驱动机构、γ源解锁机构和γ源曝光机构实现γ源探伤机的解锁、γ源发、收及锁定一系列操作来完成指定部位的曝光工作,实现半自动化的一种管道探伤机器人。

本发明所采用的技术方案是：一种管道探伤机器人，包括由前厢板、后厢板、左厢板、右厢板和下厢板固定在一起构成的行走机构的框架，在行走机构框架下面的前后装有轮轴，在轮轴的两端均安装有驱动轮；其特征在于在下厢板后端安装有γ源发收驱动机构，通过软足钢丝与固定在下厢板前端的γ源曝光机构的探伤机源链相连，软足护管则是通过软足护管快速接头与DL-ⅡAγ源探伤机机身后端相连；DL-ⅡAγ源探伤机的前端则与穿过前厢板的曝光头通过曝光头快速接头相连，曝光头通过固定在行走机构框架前面的曝光头伸缩支架进行固定和支撑；在DL-ⅡAγ源探伤机左侧装有γ源解锁机构，γ源解锁机构的拨叉与探伤机安全锁相连；在γ源发收驱动机构左侧的行走机构框架上装有DKC-Y110-B44可编程步进伺服电机控制器；在前厢板左右居中的位置固定有前侧旋转摄像头支架，其上端安装有前侧旋转摄像头和前侧LED照明灯，在后厢板上左右居中的位置固定有后侧旋转摄像头支架，其上端安装有后侧旋转摄像头和后侧LED照明灯；在γ源发收驱动机构前侧下厢板上装有蓄电池组；在蓄电池组前端下厢板上并列地装有220V交流适配器、550型直流电源控制器、DM860H步进电机驱动器和上端带有遥控信号天线的SMRC-S20遥控信号收发器。

所述的行走机构，包括驱动轮安装在轮轴的两端的端部摆动轮轴上，在驱动轮的内侧均安装有550型变速齿轮箱，550型变速齿轮箱的另一端里侧固定有550型驱动电机；在前后轮轴的中部均安装有与其配套的套装12V550转向控制器，通过转向拉线连接在摆动轮轴上；在左厢板和右厢板前后内侧对称地固定有四个HYDJ12-200推力支杆，其下端均固定一个万向轮；在前厢板上端安装有水平控制器，水平控制器包括在密封的水平控制器壳体的两端装有V-154-1C25压力探测开关和探测开关探测头，在中间装有一个探测球；在左厢板中部靠前位置的上端安装有左侧定位微磁力开关、在右厢板中部靠前位置的上端安装有右侧定位微磁力开关。

所述的γ源发收驱动机构，包括在行走机构后端下厢板上固定一个γ源发收驱动器固定板，在其上面右侧用四个固定螺丝固定一个软足驱动盒，在软足驱动盒的右上端固定有软足盒手柄，在软足驱动盒的右侧轴上安装有手动摇柄，在软足驱动盒的中间活动地安装一个带有轴间连接栓的软足驱动轮，软足驱动轮上设有轮齿，在软足驱动轮的圆周上缠绕有软足钢丝，软足钢丝的一端为自由状态，另一端与γ源曝光机构的探伤机源链相连，软足护管则是通过软足护管快速接头与DL-ⅡAγ源探伤机机身后端相连；在γ源发收驱动器固定板的左侧装有一个近似方形的压板锁定器，压板锁定器由上下对称布置的两个可绕压板锁定器轴转动的活动部分组成，每个活动部分由压板锁定器立板、压板锁定器压板、压板锁定器加压板和压板锁定器锁定板构成一个整体，并通过压板锁定器手动锁紧螺母锁定在压板锁定器锁紧螺柱上；86BYGH250步进电机通过86BYGH250步进电机底座上的四个孔被限制在γ源发收驱动器固定板上的四个步进电机定位导柱上，并通过压板锁定器施加在压板锁定器压板上的压力锁定在γ源发收驱动器固定板上；86BYGH250步进电机的轴与轴间连接栓连接，把动力施加在软足驱动盒的轴上。

所述的γ源解锁机构，包括在行走机构内装有固定支座，在固定支座前侧上部固定有推力支杆固定轴，在推力支杆固定轴上活动地装有HYDJ12-150推力支杆，HYDJ12-150推力支杆前端用链接螺栓与旋转臂铰连接；旋转臂另一端焊接在升降柱上，在旋转臂上方升降柱上焊接有拨叉预紧滑板，升降柱通过螺纹咬合活动地安装在升降管内，升降管上下两侧固定有升降管固定翼板，并通过翼板固定螺栓固定在滑板上；滑板的上下通过滑板滑轮滑动地安装在解锁器固定立板左侧上下的滑板滑道内，滑板前侧中部固定一个滑板推力卡块，在滑板推力卡块上侧固定一个旋转臂限位卡块；在升降柱上端用拔叉锁定螺栓活动地固定一个拔叉；在拨叉对应位置前侧滑板上固定有拨叉释放器支座，拨叉释放器锁舌通过释放器弹簧活动地安装在拨叉释放器支座上的释放器轴上；拨叉左端下侧固定有拨叉预紧卡块，拨叉横穿滑板和解锁器固定立板的孔洞活动地安装在解锁器固定立板右侧拨叉滑道内的拨叉滑道座上，拨叉滑道座的右端安装有拨叉弹簧盒，拨叉弹簧盒内部与拨叉外侧之间装有拨叉预紧弹簧，拨叉弹簧施压板与拨叉固定在一起，在拨叉预紧弹簧的作用下在拨叉弹簧盒内部沿着拨叉移动槽移动；在解锁器固定立板上侧滑板滑道下方设有一个垂直限位槽和一个水平限位槽；在解锁器固定立板左侧前端滑板推力卡块对应的位置固定一个JLXK1-111滑板行程限位器；在解锁器固定立板左侧左端拨叉释放器锁舌对应的位置固定一个上端向后突出的释放器释放块。

所述γ源曝光机构，包括DL-ⅡAγ源探伤机，在其上设有探伤机手柄，探伤机手柄下面的DL-ⅡAγ源探伤机机身上方装有探伤机安全锁，机身中间活动地装有探伤机源链；DL-ⅡAγ源探伤机前端探伤机源链出口通过曝光头快速接头安装有曝光头，曝光头内部前端装有永磁体弹簧，永磁体弹簧的右端活动地装有一个圆柱永磁体；在探伤机源链前端所到达位置曝光头的外侧装有一个ZLM200L650-BD22激光定位器，在ZLM200L650-BD22激光定位器的左侧装有γ源到位微磁力保护开关；在曝光头的下面用曝光头固定夹与倾斜的曝光头伸缩支架活动连接，曝光头伸缩支架下端通过伸缩支架轴与下厢板铰连接。

本发明的有益效果是，提供了一种高效快速的检测方法，用探伤机器人代替人工在管道中心透照，大幅降低了检测人员的劳动强度和辐射的伤害，延长了探伤设备使用寿命。检测速度快，效率高。

附图说明

以下结合附图，以实施例具体说明。

图1是管道探伤机器人三维图；

图2是图1中γ源发收驱动机构手动部分的主视图；

图3是图1中γ源发收驱动机构电动部分三维图；

图4是图1中行走机构的三维图；

图5是图4中水平控制器主视图；

图6是图1中γ源解锁机构三维图；

图7是图6中γ源解锁机构拨叉部分三维图；

图8是图6中γ源解锁机构滑板和固定立板部分三维图；

图9是图6中γ源解锁机构拨叉释放器部分三维图；

图10是图1中γ源曝光机构主视图。

图中：1、γ源发收驱动机构；1-1、软足盒手柄；1-2、手动摇柄；1-3、软足驱动盒；1-4、轴间连接栓；1-5、软足驱动轮；1-6、固定螺丝；1-7、γ源发收驱动器固定板；1-8、软足钢丝；1-9、压板锁定器；1-9-1、压板锁定器轴；1-9-2、压板锁定器立板；1-9-3、压板锁定器压板；1-9-4、压板锁定器加压板；1-9-5、压板锁定器锁定板；1-9-6、压板锁定器锁紧螺柱；1-9-7、压板锁定器手动锁紧螺母；1-10、86BYGH250步进电机底座；1-11、步进电机定位导柱；1-12、86BYGH250步进电机；1-13、软足护管；1-14、软足护管快速接头；2、DKC-Y110-B44可编程步进伺服电机控制器；3、行走机构；3-1、后厢板；3-2、驱动轮；3-3、转向拉线；3-4、轮轴；3-5、12V550转向控制器；3-6、550型驱动电机；3-7、HYDJ12-200推力支杆；3-8、550型变速齿轮箱；3-9、万向轮；3-10、左厢板；3-11、前厢板；3-12、端部摆动轮轴；3-13、右厢板；3-14、下厢板；3-15、左侧定位微磁力开关；3-16、右侧定位微磁力开关；3-17、水平控制器；3-17-1、V-154-1C25压力探测开关；3-17-2、探测开关探测头；3-17-3、水平控制器壳体；3-17-4、探测球；4、220V交流适配器；5、γ源解锁机构；5-1、拨叉；5-2、解锁器固定立板；5-3、滑板；5-4、旋转臂；5-5、链接螺栓；5-6、HYDJ12-150推力支杆；5-7、推力支杆固定轴；5-8、固定支座；5-9、升降管固定翼板；5-10、升降管；5-11、滑板滑道；5-12、滑板滑轮；5-13、翼板固定螺栓；5-14、升降柱；5-15、滑板推力卡块；5-16、拨叉预紧卡块；5-17、旋转臂限位卡块；5-18、拨叉释放器支座；5-19、拨叉释放器锁舌；5-20、JLXK1-111滑板行程限位器；5-21、垂直限位槽；5-22、释放器释放块；5-23、拨叉滑道；5-24、拨叉移动槽；5-25、拨叉预紧滑板；5-26、拨叉锁定螺栓；5-27、水平限位槽；5-28、拨叉滑道座；5-29、拨叉预紧弹簧；5-30、拨叉弹簧施压板；5-31、拨叉弹簧盒；5-32、释放器轴；5-33、释放器弹簧；6、γ源曝光机构；6-1、探伤机手柄；6-2、探伤机安全锁；6-3、探伤机源链；6-4、DL-ⅡAγ源探伤机；6-5、伸缩支架轴；6-6、曝光头伸缩支架；6-7、曝光头固定夹；6-8、圆柱永磁体；6-9、曝光头；6-10、永磁体弹簧；6-11、ZLM200L650-BD22激光定位器；6-12、γ源到位微磁力保护开关；6-13、曝光头快速接头；7、前侧LED照明灯；8、前侧旋转摄像头；9、前侧旋转摄像头支架；10、SMRC-S20遥控信号收发器；11、DM860H步进电机驱动器；12、550型直流电源控制器；13、遥控信号天线；14、蓄电池组；15、后侧LED照明灯；16、后侧旋转摄像头；17、后侧旋转摄像头支架。

具体实施方式

实施例，参照附图，一种管道探伤机器人，包括由前厢板3-11、后厢板3-1、左厢板3-10、右厢板3-13和下厢板3-14固定在一起构成的行走机构3的框架，在行走机构3框架下面的前后装有轮轴3-4，在轮轴3-4的两端均安装有驱动轮3-2；其特征在于在下厢板3-14后端安装有γ源发收驱动机构1，通过软足钢丝1-8与固定在下厢板3-14前端的γ源曝光机构6的探伤机源链6-3相连，软足护管1-13则是通过软足护管快速接头1-14与DL-ⅡAγ源探伤机6-4机身后端相连；DL-ⅡAγ源探伤机6-4的前端则与穿过前厢板3-11的曝光头6-9通过曝光头快速接头6-13相连，曝光头6-9通过固定在行走机构3框架前面的曝光头伸缩支架6-6进行固定和支撑；在DL-ⅡAγ源探伤机6-4左侧装有γ源解锁机构5，γ源解锁机构5的拨叉5-1与探伤机安全锁6-2相连；在γ源发收驱动机构1左侧的行走机构3框架上装有DKC-Y110-B44可编程步进伺服电机控制器2；在前厢板3-11左右居中的位置固定有前侧旋转摄像头支架9，其上端安装有前侧旋转摄像头8和前侧LED照明灯7，在后厢板3-1上左右居中的位置固定有后侧旋转摄像头支架17，其上端安装有后侧旋转摄像头16和后侧LED照明灯15；在γ源发收驱动机构1前侧下厢板3-14上装有蓄电池组14；在蓄电池组14前端下厢板3-14上并列地装有220V交流适配器4、550型直流电源控制器12、DM860H步进电机驱动器11和上端带有遥控信号天线13的SMRC-S20遥控信号收发器10。

所述的行走机构3(见附图4、5)，包括驱动轮3-2安装在轮轴3-4的两端的端部摆动轮轴3-12上，在驱动轮3-2的内侧均安装有550型变速齿轮箱3-8，550型变速齿轮箱3-8的另一端里侧固定有550型驱动电机3-6；在前后轮轴3-4的中部均安装有与其配套的套装12V550转向控制器3-5，通过转向拉线3-3连接在摆动轮轴3-12上；在左厢板3-10和右厢板3-13前后内侧对称地固定有四个HYDJ12-200推力支杆3-7，其下端均固定一个万向轮3-9；在前厢板3-11上端安装有水平控制器3-17，水平控制器3-17包括在密封的水平控制器壳体3-17-3的两端装有V-154-1C25压力探测开关3-17-1和探测开关探测头3-17-2，在中间装有一个探测球3-17-4；在左厢板3-10中部靠前位置的上端安装有左侧定位微磁力开关3-15、在右厢板3-13中部靠前位置的上端安装有右侧定位微磁力开关3-16。

所述的γ源发收驱动机构1(见附图2、3)，包括在行走机构3后端下厢板3-14上固定一个γ源发收驱动器固定板1-7，在其上面右侧用四个固定螺丝1-6固定一个软足驱动盒1-3，在软足驱动盒1-3的右上端固定有软足盒手柄1-1，在软足驱动盒1-3的右侧轴上安装有手动摇柄1-2，在软足驱动盒1-3的中间活动地安装一个带有轴间连接栓1-4的软足驱动轮1-5，软足驱动轮1-5上设有轮齿，在软足驱动轮1-5的圆周上缠绕有软足钢丝1-8，软足钢丝1-8的一端为自由状态，另一端与γ源曝光机构6的探伤机源链6-3相连，软足护管1-13则是通过软足护管快速接头1-14与DL-ⅡAγ源探伤机6-4机身后端相连；在γ源发收驱动器固定板1-7的左侧装有一个近似方形的压板锁定器1-9，压板锁定器1-9由上下对称布置的两个可绕压板锁定器轴1-9-1转动的活动部分组成，每个活动部分由压板锁定器立板1-9-2、压板锁定器压板1-9-3、压板锁定器加压板1-9-4和压板锁定器锁定板1-9-5构成一个整体，并通过压板锁定器手动锁紧螺母1-9-7锁定在压板锁定器锁紧螺柱1-9-6上；86BYGH250步进电机1-12通过86BYGH250步进电机底座1-10上的四个孔被限制在γ源发收驱动器固定板1-7上的4个步进电机定位导柱1-11上，并通过压板锁定器1-9施加在压板锁定器压板1-9-3上的压力锁定在γ源发收驱动器固定板1-7上；86BYGH250步进电机1-12的轴与轴间连接栓1-4连接，把动力施加在软足驱动盒1-3的轴上。

所述的γ源解锁机构5(见附图6、7、8、9)，包括在行走机构3内装有固定支座5-8，在固定支座5-8前侧上部固定有推力支杆固定轴5-7，在推力支杆固定轴5-7上活动地装有HYDJ12-150推力支杆5-6，HYDJ12-150推力支杆5-6前端用链接螺栓5-5与旋转臂5-4铰连接；旋转臂5-4另一端焊接在升降柱5-14上，在旋转臂5-4上方升降柱5-14上焊接有拨叉预紧滑板5-25，升降柱5-14通过螺纹咬合活动地安装在升降管5-10内，升降管5-10上下两侧固定有升降管固定翼板5-9，并通过翼板固定螺栓5-13固定在滑板5-3上；滑板5-3的上下通过滑板滑轮5-12滑动地安装在解锁器固定立板5-2左侧上下的滑板滑道5-11内，滑板5-3前侧中部固定一个滑板推力卡块5-15，在滑板推力卡块5-15上侧固定一个旋转臂限位卡块5-17；在升降柱5-14上端用拔叉锁定螺栓5-26活动地固定一个拔叉5-1；在拨叉5-1对应位置前侧滑板5-3上固定有拨叉释放器支座5-18，拨叉释放器锁舌5-19通过释放器弹簧5-33活动地安装在拨叉释放器支座5-18上的释放器轴5-32上；拨叉5-1左端下侧固定有拨叉预紧卡块5-16，拨叉5-1横穿滑板5-3和解锁器固定立板5-2的孔洞活动地安装在解锁器固定立板5-2右侧拨叉滑道5-23内的拨叉滑道座5-28上，拨叉滑道座5-28的右端安装有拨叉弹簧盒5-31，拨叉弹簧盒5-31内部与拨叉5-1外侧之间装有拨叉预紧弹簧5-29，拨叉弹簧施压板5-30与拨叉5-1固定在一起，在拨叉预紧弹簧5-29的作用下在拨叉弹簧盒5-31内部沿着拨叉移动槽5-24移动；在解锁器固定立板5-2上侧滑板滑道5-11下方设有一个垂直限位槽5-21和一个水平限位槽5-27；在解锁器固定立板5-2左侧前端滑板推力卡块5-15对应的位置固定一个JLXK1-111滑板行程限位器5-20；在解锁器固定立板5-2左侧左端拨叉释放器锁舌5-19对应的位置固定一个上端向后突出的释放器释放块5-22。

所述γ源曝光机构6(见附图10)，包括DL-ⅡAγ源探伤机6-4，在其上设有探伤机手柄6-1，探伤机手柄6-1下面的DL-ⅡAγ源探伤机6-4机身上方装有探伤机安全锁6-2，机身中间活动地装有探伤机源链6-3；DL-ⅡAγ源探伤机6-4前端探伤机源链6-3出口通过曝光头快速接头6-13安装有曝光头6-9，曝光头6-9内部前端装有永磁体弹簧6-10，永磁体弹簧6-10的右端活动地装有一个圆柱永磁体6-8；在探伤机源链6-3前端所到达位置曝光头6-9的外侧装有一个ZLM200L650-BD22激光定位器6-11，在ZLM200L650-BD22激光定位器6-11的左侧装有γ源到位微磁力保护开关6-12；在曝光头6-9的下面用曝光头固定夹6-7与倾斜的曝光头伸缩支架6-6活动连接，曝光头伸缩支架6-6下端通过伸缩支架轴6-5与下厢板3-14铰连接。

该发明在前厢板3-11上的前侧旋转摄像头支架9、前侧旋转摄像头8、前侧LED照明灯7；固定在后厢板3-1上的右侧旋转摄像头支架17、后侧旋转摄像头16、后侧LED照明灯15；固定在下厢板3-14中间位置右侧的SMRC-S20遥控信号收发器10、遥控信号天线13，均为可视遥控作用。

装在前厢板3-11上端的水平控制器3-17、装在左厢板3-10上端的左侧定位微磁力开关3-15、装在右厢板3-13上端的右侧定位微磁力开关3-16；同时也包括装在曝光头6-9上的γ源到位微磁力保护开关6-12、固定86BYGH250步进电机1-12的压板锁定器1-9、γ源解锁机构5中的JLXK1-111滑板行程限位器5-20和DL-ⅡAγ源探伤机6-4上的探伤机安全锁6-2；还包括蓄电池组14的电力剩余情况显示，均起保护作用。

并列布置在下厢板3-14中间位置的220V交流适配器4、550型直流电源控制器12、DM860H步进电机驱动器11、布置在下厢板3-14后侧的蓄电池组14、布置在后厢板3-1左侧的DKC-Y110-B44可编程步进伺服电机控制器2；均对电源进行控制。

所述的220V交流适配器4、蓄电池组14、550型直流电源控制器12、DM860H步进电机驱动器11、SMRC-S20遥控信号收发器10两两之间均有导线相连；后侧两个550型驱动电机3-6、四个HYDJ12-200推力支杆3-7、前侧旋转摄像头8、前侧LED照明灯7、后侧旋转摄像头16、后侧LED照明灯15、两个12V550转向控制器3-5均与550型直流电源控制器12中的各个单元有导线相连；前侧两个550型驱动电机3-6经过水平控制器3-17与550型直流电源控制器12中的对应单元有导线相连；DKC-Y110-B44可编程步进伺服电机控制器2与DM860H步进电机驱动器11之间有导线相连通过PLC进行自动控制；86BYGH250步进电机1-12通过γ源到位微磁力保护开关6-12与DM860H步进电机驱动器11之间有导线相连；HYDJ12-150推力支杆5-6通过JLXK1-111滑板行程限位器5-20与DM860H步进电机驱动器11之间有导线相连；左侧定位微磁力开关3-15与右侧定位微磁力开关3-16串联与SMRC-S20遥控信号收发器10之间有导线相连。

该发明的工作原理及操作方法

前期安装：在每次工作前首先要把装有指定源强的DL-ⅡAγ源探伤机6-4固定在行走机构3的下厢板3-14上并锁紧，并使γ源解锁机构5的拨叉5-1与DL-ⅡAγ源探伤机6-4的探伤机安全锁6-2正确紧密相连；根据管径选择合适长度的曝光头6-9，并在其内部按顺序装入永磁体弹簧6-10和圆柱永磁体6-8后通过曝光头快速接头6-13连接到DL-ⅡAγ源探伤机6-4的前端；在曝光头6-9外侧永磁体弹簧6-10压缩三分之一时圆柱永磁体6-8中心所到达的位置固定上γ源到位微磁力保护开关6-12；紧挨着γ源到位微磁力保护开关6-12靠近DL-ⅡAγ源探伤机6-4侧的曝光头6-9的外侧安装ZLM200L650-BD22激光定位器6-11；调整曝光头伸缩支架6-6的长度使曝光头6-9内γ源工作时定位的位置刚好在管道切面圆心的位置，并用曝光头固定夹6-7锁定；DL-ⅡAγ源探伤机6-4的探伤机源链6-3在后端与软足钢丝1-8通过锁扣相连，软足护管1-13则通过软足护管快速接头1-14与DL-ⅡAγ源探伤机6-4的后端相连。

设定参数：根据管径、壁厚、源强计算出透照参数，即该源强下的曝光时间；测量ZLM200L650-BD22激光定位器6-11顺着曝光头6-9到达DL-ⅡAγ源探伤机6-4中心的距离，根据此数值和软足驱动轮1-5的直径加上软足钢丝1-8的1倍直径计算出软足驱动轮1-5所要旋转的圆心角，从而根据86BYGH250步进电机1-12的采样频率计算出γ源从DL-ⅡAγ源探伤机6-4到达ZLM200L650-BD22激光定位器6-11位置的脉冲数；在DKC-Y110-B44可编程步进伺服电机控制器2上对DM860H步进电机驱动器11和对γ源解锁机构5的HYDJ12-150推力支杆5-6进行编程，设定控制动作顺序、作用时间、间隔时间、计算出来的脉冲数量，完成参数的设定，设定完成后要在有防护且安全的场所验证软足钢丝1-8伸出的距离及各个阶段设定的时间、动作的步骤符合要求。

设备运输：短距离平路运输管道探伤机器人可在遥控器的操控下让其自行前进，前进速度可以在2-10公里范围内调节；也可以伸出HYDJ12-200推力支杆3-7用绳子牵引前进；同时也可以用其它运输工具运输到指定地点，但要做好减震处理工作。

管道内爬行、拐弯：到达管道口后可以利用斜坡或者人工放入管道口，保证有曝光头6-9一侧(机器人的前端)朝向管内；利用遥控器向机器人发送行进指令，机器人经过遥控信号天线13接收并传递给SMRC-S20遥控信号收发器10，接收到指令信号经处理后通过550型直流电源控制器12向行走机构3的550型驱动电机3-6开始供电，电机的动力通过550型变速齿轮箱3-8施加到四个驱动轮3-2上，机器人开始前进，可以根据管道的长度使用不同的前进档位控制驱动电机的供电电压的高低来调节前进速度；管道内如果没有照明可以利用遥控器打开LED探照灯7和15进行照明；行进过程中利用前侧旋转摄像头8负责路况监控，利用后侧旋转摄像头16监控机身行进过程中的状态；当管道内存在拐弯时，可以利用遥控器上的转向键发出相对应的转向指令，管道探伤机器人接收后通过550型直流电源控制器12向12V550转向控制器3-5发出正或反向电压信号以产生相应的力矩，经过转向拉线3-3作用在两个端部摆动轮轴3-12上，驱动轮3-2则跟随一起偏转，直至完成转弯动作，此命令可以单独作用在前侧或后侧12V550转向控制器3-5上，也可以同时作用在前后侧12V550转向控制器3-5上以实现机器人的平行位移或原地转圈；

管道内过坎：当管道探伤机器人在管道内行进中遇到障碍物时，如膨胀节或衬板等，要利用管道探伤机器人的过沟坎功能来完成，此机器人可以越过15cm以内的沟或坎；过凸出的坎时使机器人的前驱动轮3-2靠近坎的边缘并停止前进，此时用遥控器同时启动前面左右侧的HYDJ12-200推力支杆3-7向下伸出，此时每个推力支杆可以产生1500N的向下推力，使万向轮3-9与下管壁接触并把机器人的前部抬起，使机器人的两个前驱动轮3-2略高出坎的高度，启动前进指令，使机器人在两个后驱动轮3-2的驱动下缓慢前进，当两个前驱动轮3-2到达坎的上方位置时，用遥控指令收回前侧的两个HYDJ12-200推力支杆3-7，机器人的两个前驱动轮3-2则落在坎的上方，继续使用前进指令，使布置在后方的两个HYDJ12-200推力支杆3-7前进到坎的上方，并同时启动这两个推力支杆伸出万向轮3-9把整个机器人的后部抬起，当两个后驱动轮3-2略高于坎的标高时，启动前进指令，此时机器人在两个前驱动轮3-2的驱动下继续前进，使两个后驱动轮3-2到达坎的上方后，缓缓收回后面的两个HYDJ12-200推力支杆3-7即完成了过坎的动作。

管道内过沟：如果是下凹的沟，例如从膨胀节上下来，同样让机器人的两个前轮3-2行进到沟的边缘停下，然后启动前方的两个HYDJ12-200推力支杆3-7略微抬起机器人的前部，启动前进指令使机器人在两个后驱动轮3-2的驱动下把两个前方HYDJ12-200推力支杆3-7的万向轮送达到沟的边缘，此时缓缓收回前端的两个HYDJ12-200推力支杆3-7，使机器人的两个前驱动轮3-2落在沟里，此时继续前进使后方的两个HYDJ12-200推力支杆3-7刚好进入沟的上方，启动后方的两个HYDJ12-200推力支杆3-7使机器人的两个后轮略微抬离，然后启动前进指令，在两个前驱动轮3-2的驱动下使两个后轮进入沟的上方，此时收回后方的两个HYDJ12-200推力支杆3-7，完成过沟的操作。

平衡的控制：由于管道的弧度、机器人两侧动力的不均衡、障碍物或者驱动轮3-2之间直径的偏差会导致行进过程中产生偏斜的现象，为了防止过度倾斜而倾倒，在机器人的前厢板3-11上安装了水平控制器3-17，从550型直流电源控制器12发出的前驱指令经过水平控制器3-17才可到达两个前侧的550型驱动电机3-6，当机器人左右倾斜在20°以内时水平控制器3-17不动作，当倾斜达到20°角以上时，探测球3-17-4会滚动到位置较低的一侧并与探测开关探测头3-17-2碰撞，从而引起V-154-1C25压力探测开关3-17-1动作切断位置低侧的550型驱动电机3-6的电力，由于550型变速齿轮箱3-8的阻力致使低侧的驱动轮3-2停止转动，机器人在位置较高一侧驱动轮3-2的驱动下绕着较低一侧静止的驱动轮3-2完成轻微转体动作，相当于转向功能，当倾斜角小于20°时探测球3-17-4与探测开关探测头3-17-2压力减弱，V-154-1C25压力探测开关3-17-1闭合，低侧的驱动轮3-2恢复动力，完成倾斜的矫正；当水平控制器3-17动作的同时会向遥控端发出警报以提示操作者降低行进速度、注意机器人的水平姿态。

定位：通过可视遥控机构观察使机器人到达工作地点并利用遥控器停止机器人的前进，为了防止人为疏忽可以在工作地点的管道外侧与左侧定位微磁力开关3-15和右侧定位微磁力开关3-16等高的位置布置强磁装置，当左侧定位微磁力开关3-15或右侧定位微磁力开关3-16感知到磁场信号时将发出警报通知操控人员注意位置，防止迷失了方位；因为使用的是高倍率的550型变速齿轮箱3-8，当停止行进时四个驱动轮3-2靠阻力作用自动锁定，到达指定位置后需进行微调保证机器人处于水平状态并保证曝光头6-9处于整个管道圆周的中心位置，并观察ZLM200L650-BD22激光定位器6-11发出的一字型红色激光，当激光束与要透照焊缝基本重合或者与焊缝形成两个焦点的连线经过管道的中心时即表明曝光头6-9的射源位置已经位于管道的中心位置了，完成定位工作。

解锁：在完成上述定位工作和焊口管子外部的布置工作后，通过遥控指令启动DKC-Y110-B44可编程步进伺服电机控制器2，它按照事先设定的程序按顺序启动γ源解锁机构5的HYDJ12-150推力支杆5-6在旋转臂上施加推力，旋转臂5-4推动升降柱5-14在升降管5-10内转动并带动拨叉5-1在水平限位槽5-27内带着DL-ⅡAγ源探伤机6-4的探伤机安全锁6-2一起提升，此时由于水平限位槽5-27的限制滑板5-3不能移动；提升到位拨叉5-1则摆脱水平限位槽5-27的限制，同时旋转臂限位卡块5-17受到旋转臂5-4的作用力带动滑板5-3及所属附件在上下两个滑板滑道5-11内向前滑动，拨叉5-1则沿着垂直限位槽5-21在拨叉滑道5-23内同时向前滑动；当拨叉释放器锁舌5-19与释放器释放块5-22接触时，拨叉5-1被释放，拨叉5-1在拨叉预紧弹簧5-29弹簧力的作用下对探伤机安全锁6-2产生向右的作用力，滑板5-3继续向前移动一点达到解锁位置时，探伤机安全锁6-2则在拨叉预紧弹簧5-29弹簧力的作用下向右移动完成DL-ⅡAγ源探伤机6-4的解锁功能；此时滑板推力卡块5-15触发JLXK1-111滑板行程限位器5-20切断HYDJ12-150推力支杆5-6的前进电力并触发收回HYDJ12-150推力支杆5-6的命令；此时HYDJ12-150推力支杆5-6带动旋转臂5-4和滑板5-3一起返回，但由于拨叉预紧滑板5-25受到拨叉预紧弹簧5-29作用在拨叉预紧卡块5-16上力的作用，滑板5-3在上下滑板滑道5-11内的作用力又小，旋转臂5-4还未与拨叉5-1在一条线时就已带动滑板返回了，所以拨叉5-1则与探伤机安全锁6-2前后脱离，而不至于拨叉返回时带着探伤机安全锁6-2重新锁定，此时探伤机安全锁6-2处于开启状态；当拨叉5-1移动到水平限位槽5-27的末端时，滑板5-3停止运动，此时HYDJ12-150推力支杆5-6带动旋转臂5-4克服拨叉预紧弹簧5-29通过拨叉预紧卡块5-16作用在拨叉预紧滑板5-25上的力继续以升降柱5-14为轴旋转下降，拨叉5-1则一起下降到水平限位槽5-27内，同时拨叉5-1则在拨叉预紧滑板5-25力的作用下开始压缩拨叉预紧弹簧5-29并左移，当HYDJ12-150推力支杆5-6完全收回时拨叉预紧滑板5-25达到远离轴心的最大值，拨叉释放器锁舌5-19落入拨叉5-1上的限位槽内锁定拨叉5-1，拨叉5-1的右端回到探伤机安全锁6-2的起始位置，此时一套完整的解锁工作完成。

曝光：拨叉5-1归位后DKC-Y110-B44可编程步进伺服电机控制器2向DM860H步进电机驱动器11发送指令启动86BYGH250步进电机1-12，通过轴间连接栓1-4把旋转动力施加在软足驱动轮1-5上，软足钢丝1-8则推动DL-ⅡAγ源探伤机6-4的探伤机源链6-3开始在曝光头6-9内前进，当达到设定的脉冲数时86BYGH250步进电机1-12停止运转并锁定，或者当γ源到位微磁力保护开关6-12感知到圆柱永磁体6-8的磁场信号时将切断86BYGH250步进电机1-12的电源，保证γ源锁定在指定的位置而不至于由于力量过大损坏曝光头6-9导致γ源脱落事故，此时开始曝光，DKC-Y110-B44可编程步进伺服电机控制器2开始计时；完成曝光后，DKC-Y110-B44可编程步进伺服电机控制器2向DM860H步进电机驱动器11发送指令反相启动86BYGH250步进电机1-12收回γ源，γ源到位后DL-ⅡAγ源探伤机6-4的探伤机安全锁6-2将自动锁定，探伤机安全锁6-2重新回到拨叉5-1的叉槽内，完成了整个曝光过程。

完成工作返回时，把后轮作为前轮，退出机器人即可，因为前后采取了相同的对称布置，所以前进、后退以及过沟坎的操作过程是完全一样，只是后退时把后部当做前部对待即可。

卡源事故处理：卡源事故是使用γ源探伤过程中最危险的事故，当由于设备故障或者电力不足导致出来的源无法收回时，工作人员首先穿好防护服，然后控制机器人退出或者用牵引绳拉出机器人到管道口，此时工作人员要迅速拧下压板锁定器1-9上的压板锁定器手动锁紧螺母1-9-7，抬起压板锁定器1-9，卸下86BYGH250步进电机1-12，然后摇动手动摇柄1-2收回γ源。

此机器人也适用于其它型号的γ源探伤机，只是软足与γ源解锁机构5内部细节也要做相应尺寸的调整。

Claims (5)

1.一种管道探伤机器人，包括由前厢板(3-11)、后厢板(3-1)、左厢板(3-10)、右厢板(3-13)和下厢板(3-14)固定在一起构成的行走机构3的框架，在行走机构3框架下面的前后装有轮轴(3-4)，在轮轴(3-4)的两端均安装有驱动轮(3-2)；其特征在于在下厢板(3-14)后端安装有γ源发收驱动机构(1)，通过软足钢丝(1-8)与固定在下厢板(3-14)前端的γ源曝光机构(6)的探伤机源链6-3相连，软足户管1-13则是通过软足护管快速接头(1-14)与DL-ⅡAγ源探伤机(6-4)机身后端相连；DL-ⅡAγ源探伤机(6-4)前端则与穿过前厢板(3-11)的曝光头(6-9)通过曝光头快速接头(6-13)相连，曝光头(6-9)通过固定在行走机构(3)框架前面的曝光头伸缩支架(6-6)进行固定和支撑；在DL-ⅡAγ源探伤机(6-4)左侧装有γ源解锁机构(5)，γ源解锁机构(5)的拨叉(5-1)与探伤机安全锁(6-2)相连；在γ源发收驱动机构(1)左侧的行走机构(3)框架上装有DKC-Y110-B44可编程步进伺服电机控制器(2)；在前厢板(3-11)左右居中的位置固定有前侧旋转摄像头支架(9)，其上端安装有前侧旋转摄像头(8)和前侧LED照明灯(7)，在后厢板(3-1)上左右居中的位置固定有侧旋转摄像头支架(17)，其上端安装有后侧旋转摄像头(16)和后侧LED照明灯(15)；在γ源发收驱动机构(1)前侧下厢板(3-14)上装有蓄电池组(14)；在蓄电池组(14)前端下厢板(3-14)上并列地装有220V交流适配器(4)、550型直流电源控制器(12)、DM860H步进电机驱动器(11)和上端带有遥控信号天线(13)的SMRC-S20遥控信号收发器(10)。

2.根据权利要求1所述的管道探伤机器人，其特征在于行走机构(3)，包括驱动轮(3-2)安装在轮轴(3-4)的两端的端部摆动轮轴(3-12)上，在驱动轮(3-2)的内侧均安装有550型变速齿轮箱(3-8)，550型变速齿轮箱(3-8)的另一端里侧固定有550型驱动电机(3-6)；在前后轮轴(3-4)的中部均安装有与其配套的套装12V55转向控制器(3-5)，通过转向拉线(3-3)连接在摆动轮轴(3-12)上；在左厢板(3-10)和右厢板(3-13)前后内侧对称地固定有四个HYDJ12-200推力支杆(3-7)，其下端均固定一个万向轮(3-9)；在前厢板(3-11)上端安装有水平控制器(3-17)，水平控制器(3-17)包括在密封的水平控制器壳体(3-17-3)的两端装有V-154-1C25压力探测开关(3-17-1)和探测开关探测头(3-17-2)，在中间装有一个探测球(3-17-4)；在左厢板(3-10)中部靠前位置的上端安装有左侧定位微磁力开关(3-15)、在右厢板(3-13)中部靠前位置的上端安装有右侧定位微磁力开关(3-16)。

3.根据权利要求1所述的管道探伤机器人，其特征在于γ源发收驱动机构(1)，包括在行走机构(3)后端下厢板(3-14)上固定一个γ源发收驱动器固定板(1-7)，在其上面右侧用四个固定螺丝(1-6)固定一个软足驱动盒(1-3)，在软足驱动盒(1-3)的右上端固定有软足盒手柄(1-1)，在软足驱动盒(1-3)的右侧轴上安装有手动摇柄(1-2)，在软足驱动盒(1-3)的中间活动地安装一个带有轴间连接栓(1-4)的软足驱动轮(1-5)，软足驱动轮(1-5)上设有轮齿，在软足驱动轮(1-5)的圆周上缠绕有软足钢丝(1-8)，软足钢丝(1-8)的一端为自由状态，另一端与γ源曝光机构(6)的探伤机源链(6-3)相连，软足护管(1-13)则是通过软足护管快速接头(1-14)与DL-ⅡAγ源探伤机(6-4)机身后端相连；在γ源发收驱动器固定板(1-7)的左侧装有一个近似方形的压板锁定器(1-9)，压板锁定器(1-9)由上下对称布置的两个可绕压板锁定器轴(1-9-1)转动的活动部分组成，每个活动部分由压板锁定器立板(1-9-2)、压板锁定器压板(1-9-3)、压板锁定器加压板(1-9-4)和压板锁定器锁定板(1-9-5)构成一个整体，并通过压板锁定器手工锁紧螺母(1-9-7)锁定在压板锁定器锁紧螺柱(1-9-6)上；86BYGH250步进电机(1-12)通过86BYGH250步进电机底座(1-10)上的四个孔被限制在γ源发收驱动器固定板(1-7)上的四个步进电机定位导柱(1-11)上，并通过压板锁定器(1-9)施加在压板锁定器压板(1-9-3)上的压力锁定在γ源发收驱动器固定板(1-7)上，86BYGH250步进电机(1-12)的轴与轴间连接栓(1-4)连接，把动力施加在软足驱动盒(1-3)的轴上。

4.根据权利要求1所述的管道探伤机器人，其特征在于γ源解锁机构(5)，包括在行走机构(3)内装有固定支座(5-8)，在固定支座(5-8)前侧上部固定有推力支杆固定轴(5-7)，在推力支杆固定轴(5-7)上活动地装有HYDJ12-150推力支杆(5-6)，HYDJ12-150推力支杆(5-6)前端用链接螺栓(5-5)与旋转臂(5-4)铰连接；旋转臂(5-4)另一端焊接在升降柱(5-14)上，在旋转臂(5-4)上方升降柱(5-14)上焊接有拨叉预紧滑板(5-25)，升降柱(5-14)通过螺纹咬合活动地安装在升降管(5-10)内，升降管(5-10)上下两侧固定有升降管固定翼板(5-9)，并通过翼板固定螺栓(5-13)固定在滑板(5-3)上；滑板(5-3)的上下通过滑板滑轮(5-12)滑动地安装在解锁器固定立板(5-2)左侧上下的滑板滑道(5-11)内，滑板(5-3)前侧中部固定一个滑板推力卡块(5-15)，在滑板推力卡块(5-15)上侧固定一个旋转臂限位卡块(5-17)；在升降柱(5-14)上端用拨叉锁定螺栓(5-26)活动地固定一个拨叉(5-1)；在拨叉(5-1)对应位置前侧滑板(5-3)上固定有拨叉释放器支座(5-18)，拨叉释放器锁舌(5-19)通过释放器弹簧(5-33)活动地安装在拨叉释放器支座(5-18)上的释放器轴(5-32)上；拨叉(5-1)左端下侧固定有拨叉预紧卡块(5-16)，拨叉(5-1)横穿滑板(5-3)和解锁器固定立板(5-2)的孔洞活动地安装在解锁器固定立板(5-2)右侧拨叉滑道(5-23)内的拨叉滑道座(5-28)上，拨叉滑道座(5-28)的右端安装有拨叉弹簧盒(5-31)，拨叉弹簧盒(5-31)内部与拨叉(5-1)外侧之间装有拨叉预警弹簧(5-29)，拨叉弹簧施压板(5-30)与拨叉(5-1)固定在一起，在拨叉预警弹簧(5-29)的作用下在拨叉弹簧盒(5-31)内部沿着拨叉移动槽(5-24)移动；在解锁器固定立板(5-2)上侧滑板滑道(5-11)下方设有一个垂直限位槽(5-21)和一个水平限位槽(5-27)；在解锁器固定立板(5-2)左侧前端滑板推力卡块(5-15)对应的位置固定一个JLXK1-111滑板行程限位器(5-20)；在解锁器固定立板(5-2)左侧左端拨叉释放器锁舌(5-19)对应的位置固定一个上端向后突出的释放器释放块(5-22)。

5.根据权利要求1所述的管道探伤机器人，其特征在于γ源曝光机构(6)，包括DL-ⅡAγ源探伤机(6-4)，在其上设有探伤机手柄(6-1)，探伤机手柄(6-1)下面的DL-ⅡAγ源探伤机(6-4)机身上方装有探伤机安全锁(6-2)，机身中间活动地装有探伤机源链(6-3)；DL-ⅡAγ源探伤机(6-4)前端探伤机源链(6-3)出口通过曝光头快速接头(6-13)安装有曝光头(6-9)，曝光头(6-9)内部前端装有永磁体弹簧(6-10)，永磁体弹簧(6-10)的右端活动地装有一个圆柱永磁体(6-8)；在探伤机源链(6-3)前端所到达位置曝光头(6-9)的外侧装有一个ZLM200L650-BD22激光定位器(6-11)，在ZLM200L650-BD22激光定位器(6-11)的左侧装有γ源到位微磁力保护开关(6-12)；在曝光头(6-9)的下面用曝光头固定夹(6-7)与倾斜的曝光头伸缩支架(6-6)活动连接，曝光头伸缩支架(6-6)下端通过伸缩支架轴(6-5)与下厢板(3-14)铰连接。

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