CN111845993A - 转子爬行式的发电机膛内检测机器人装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电机检测设备技术领域，涉及一种转子爬行式的发电机膛内检测机器人装置，包括中心模块、动力吸附模块、后端模块、前端模块，所述动力吸附模块有两组，且两组动力吸附模块镜像布置于中心模块宽度方向的两侧，前端模块和后端模块分别固定在中心模块长度方向的两侧，动力吸附模块与前端模块、后端模块之间有多个安装孔，以调节动力吸附模块的安装位置。该机器人装置检测方便、效率高、精度高，只需少量工作人员操作便可完成发电机膛内检测工作。

Description

转子爬行式的发电机膛内检测机器人装置

技术领域

本发明属于电机检测设备技术领域，涉及一种转子爬行式的发电机膛内检测机器人装置。

背景技术

汽轮发电机的定期维护检修是保障设备安全稳定运行的一项核心内容之一。传统故障检修需将转子从发电机中抽出，其工艺复杂、周期长、成本高。本发明可在发电机不抽转子的情况下实现膛内可视化检测、视觉检测、EL-CID励磁检测，检测方便、效率高、精度高，减小了检测周期，较大降低了发电机检修成本。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种转子爬行式的发电机膛内检测机器人装置，该机器人装置检测方便、效率高、精度高，只需少量工作人员操作便可完成发电机膛内检测工作。

按照本发明的技术方案：一种转子爬行式的发电机膛内检测机器人装置，其特征在于：包括中心模块、动力吸附模块、后端模块、前端模块，所述动力吸附模块有两组，且两组动力吸附模块镜像布置于中心模块宽度方向的两侧，前端模块和后端模块分别固定在中心模块长度方向的两侧，动力吸附模块与前端模块、后端模块之间有多个安装孔，以调节动力吸附模块的安装位置。

作为本发明的进一步改进，所述前端模块包括前载板，前载板上安装第一可视化相机组件、抬升机构、接近传感器、侧方相机，前载板的上端固定前盖板；抬升机构一端与前载板转动连接，抬升机构的另一端能够围绕与前载板的连接端转动运动；

第一可视化相机组件设置于抬升机构与前载板形成的空间内，第一可视化相机组件用于提供相应视角的发电机内部影像，前载板上对应于第一可视化相机组件的两侧分别设置接近传感器；

前载板的两侧分别设置侧方相机，以提供侧方影像。

作为本发明的进一步改进，所述抬升机构包括气缸、连杆组、检测平台、固定座及第一弹簧，其中气缸和固定座安装在前载板上，气缸通过连杆组驱动检测平台升降运动；连杆组另一端转动连接于固定座上，第一弹簧设置于连杆组与固定座之间。

作为本发明的进一步改进，所述检测平台包括安装板、检测探头固定组件、接触滚轮、编码器、联轴器、检测探头，其中检测探头固定组件、编码器固定在安装板上，安装板的长度方向两端分别设置接触滚轮，编码器通过联轴器与其中一个接触滚轮的轴相连；

所述检测探头固定组件包括固定块、绝缘块、固定螺栓、第二弹簧，固定块安装于安装板上，且固定块位置可左右调节，绝缘块与固定块之间设置第二弹簧，固定螺栓设置于绝缘块上以实现对绝缘块上行的限位。

作为本发明的进一步改进，所述第一可视化相机组件包括相机模组、装盖、相机支架、微型步进电机，微型步进电机固定于前载板上，相机支架与微型步进电机的输出轴相连接，相机模组及装盖均安装于相机支架上，微型步进电机驱动相机支架转动，以实现相机模组对多个角度的影像获取。

作为本发明的进一步改进，所述中心模块包括连接支架，连接支架上安装视觉相机，中心盖板固定于连接支架上端。

作为本发明的进一步改进，所述动力吸附模块包括动力部件和吸附部件，动力部件固定于吸附部件上，动力部件为机器人提供驱动力。

作为本发明的进一步改进，所述吸附部件包括动力支架，动力支架的安装槽中布置轭铁及永磁体，并通过导向板压紧，动力支架的两端分别固定连接板，每块连接板上分别固定一根转动轴，其中一根转动轴与前载板转动连接，另一根转动轴与后端模块连接，以实现动力吸附模块能够进行转动；

所述动力部件包括同步带、同步带轮、微型电机及齿轮组，同步带轮、微型电机固定在动力支架上，微型电机通过齿轮组、同步带轮驱动同步带运转。

作为本发明的进一步改进，所述后端模块包括后载板，后载板上安装第二可视化相机组件及顶撑机构，后载板上端固定后盖板，顶撑机构一端与后载板转动连接，顶撑机构另一端能够围绕与后载板的连接端转动，并从后盖板上的槽口中伸出。

作为本发明的进一步改进，所述顶撑机构包括第一舵机，第一舵机安装于后载板上，第一舵机的输出轴端安装顶撑杆，顶撑杆的另一端安装顶撑滚轮。

本发明的技术效果在于：本发明的一种转子爬行式的发电机膛内检测机器人，通过微型电机驱动机器人在发电机膛内的转子表面轴向爬行，配备5个方向的可视化相机对发电机膛内外观进行可视化检测，底部的视觉检测相机对通风孔进行异物检测；通过气缸驱动抬升机构升高使得检测探头与定子铁芯接触，从而完成对发电机定子铁芯的EL-CID励磁检测，与现有技术相比，本发明可在转子上爬行，且厚度更薄，可检测更小型号的发电机，无需反复将机器人取出便可完成整个流程的检测。提高了检测效率和检测精度，极大降低发电机检修成本。

附图说明

图1为本发明的一种转子爬行式的发电机膛内检测机器人的结构示意图。

图2为本发明的投放装置的结构示意图。

图3为本发明的前端模块的结构示意图。

图4为本发明的中心模块的结构爆炸示意图。

图5为本发明的动力吸附模块的结构示意图。

图6为本发明的后端模块的结构示意图。

图7为本发明的抬升机构的结构示意图。

图8为本发明的可视化组件的结构示意图。

图9为本发明的吸附组件的结构爆炸示意图。

图10为本发明的动力组件的结构示意图。

图11为本发明的顶撑机构的结构示意图。

图12为本发明的抓手组件的结构示意图。

图13为本发明的投放动力组件的结构示意图。

图14为本发明的固定组件的结构示意图。

图15为本发明的固定组件的结构示意图。

图16为本发明的紧绳机构的结构示意图。

图17为本发明的检测探头固定组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

如图1和图2所示，本发明的一种转子爬行式的发电机膛内检测机器人，包括中心模块2、动力吸附模块3、前端模块1、后端模块4、投放装置5。所述动力吸附模块3有左右两个，镜像布置于中心模块2两侧，前端模块1和后端模块4分别固定在中心模块2两端，且与动力吸附模块3连接，动力与吸附模3块与前端模块1、后端模块4之间有多个安装孔，可调节其安装位置从而调节机器人整体宽度。

如图3所示，所述前端模块1，由抬升机构12、前载板14、前盖板16、可视化相机组件11、侧方相机模组15和接近传感器13组成。抬升机构12、前盖板16、可视化相机组件11、侧方相机模组15和接近开关13直接固定在前载板上，可视化相机组件11提供前方视角的发电机内部影像，侧方相机模组15提供侧方影像。

如图4所示，所述中心模块2包括连接支架21、视觉相机22、中心盖板23，视觉相机22安装在连接支架21中，中心盖板23与连接支架21固定，起密封作用，中心模块2是各模块动力、信号线的途经通道。

如图5所示，所述动力吸附模块3包括动力组件32和吸附组件31，动力组件32固定于吸附组件31上。动力组件32为机器人提供驱动力，吸附组件31为机器人与转子表面的提供磁吸附力。

如图6所示，所述后端模块4包括顶撑机构41、可视化相机组件42、后盖板43及后载板44。顶撑机构41、后盖板43与可视化相机组件42都固定在后载板44上，顶撑机构41可顶住定子铁芯，平衡抬升机构12的顶撑力。

如图2所示，所述投放装置5包括主体框架54、抓手组件51、推杆56、限位块55、直线滑轨58、直线滑块59、投放动力组件57、滚轮52和固定组件53。抓手组件51与位于主体框架54前端，与推杆56、直线滑块59连接，在直线滑轨58和直线滑块59导向下可前后运动，抓手组件51的作用是抓取检测机器人，将机器人投放到发电机膛内；投放动力组件57、限位块55、滚轮52、直线滑轨58和固定组件53都固定在主体框架54上，投放动力组件57为投放装置5提供沿发电机护环周向转动的驱动力，固定组件53作用是将投放装置5固定在护环上。

如图7所示，所述抬升机构12包括气缸125、连杆组123、弹簧121、检测平台124、固定座122。气缸125和固定座122安装在前载板44上，气缸125通过连杆组123驱动检测平台124高度变化，从而控制检测平台124与定子铁芯接触进行励磁检测；连杆组123另一端固定在固定座122上，弹簧121也安装在固定座122上，防止连杆组123出现死点。

如图3、7所示，连接杆组123包括固定于气缸125活塞杆端的拨叉件，拨叉件与第一连杆的一端转动连接，第一连杆的另一端与第二连杆转动连接，第二连杆一端连接检测平台124，另一端与固定座122转动连接。

如图8所示，所述可视化组件11包括相机模组113、装盖111、相机支架114、微型步进电机112，微型步进电机112固定于前/后载板上，相机支架114与步进电机112输出轴固定，相机模组113和装盖111都安装在相机支架114上。微型步进电机112驱动相机支架114转动，从而达到相机对多个角度的影像获取。

如图9所示，所述吸附组件31包括动力支架313、永磁体315、轭铁314、导向板316、涨紧块312、连接板311、及转动轴317。永磁体315及轭铁314布置在动力支架313安装槽中，由导向板316压紧，导向板316还有防止同步带偏移的作用，涨紧块312为同步带的安装提供张紧作用；连接板311固定在动力支架313两端，转动轴317其中一端固定在连接板311上，另一端与前（后）载板连接，并带动动力吸附模块3整体转动，调整吸附角度。

如图10所示，所述动力组件32包括同步带322、同步带轮321、微型电机323和齿轮组324。同步带轮321、微型电机323固定在动力支架313上，微型电机323通过齿轮组324、同步带轮321将驱动力传递给同步带322，从而带动机器人前后运动。

如图11所示，所述顶撑机构41包括小舵机413、顶撑杆412、顶撑滚轮411，小舵机413固定在后载板44上，顶撑杆412一端固定于小舵机413输出轴，另一端安装顶撑滚轮411。舵机413驱动顶撑杆412转动一定角度使得顶撑滚轮411与定子铁芯接触，达到辅助顶撑的效果。

如图12所示，所述抓手组件51，由抓手512、转动臂513和舵机511组成，舵机511固定在主体框架54上，其输出端连接转动臂513一端，抓手512则固定在两个转动臂513上，舵机511驱动转动臂513转动从而达到抓手512高度调节的作用。

如图13所示，所述投放动力组件57由伺服电机573、减速器572、联轴器571组成，减速器572直接装在伺服电机573轴端，联轴器571装在减速器572输出轴，减速器571作用是放大驱动转矩。

如图14所示，所述固定组件53由若干轮组531、尼龙宽绳532和紧绳机构533组成，紧绳机构533固定在主体框架54一侧，尼龙宽绳532一端固定于主体框架54另一侧，将若干轮组531串起来，宽绳532另一端固定在紧绳机构533上，并由紧绳机构533拉紧，从而使得投放装置5固定在护环上。

如图15所示，所述检测平台124包括安装板1241、检测探头固定组件1242、编码器1244、联轴器1245、接触滚轮1243、检测探头1246。其中检测探头固定组件1242和编码器1244固定在安装板1241上，检测探头固定组件1242是EL-CID励磁检测的关键部件，起到固定检测探头1246的作用；编码器1244通过联轴器1245与其中一个接触滚轮1243的轴相连，可检测到接触滚轮1243的滚动距离，即检测探头1246的检测距离。

如图16所示，所述紧绳机构533包括连接架5331、卷绳筒5332、棘轮5333，卷绳筒5332固定在连接架5331一端，可将宽绳532卷起，棘轮5333安装在卷绳筒5332轴端，起到单向转动作用，卷绳筒5332的单向转动使得宽绳532拉紧。

如图17所示，所述检测探头固定组件1242包括固定块12421、绝缘块12422、固定螺栓12423、弹簧12424，固定块12421安装在安装板1241上，固定块12421位置左右可调，绝缘块12422与固定块12421之间内置弹簧12424，固定螺栓12423对绝缘块12422起到限位作用，固定弹簧12424还起到调节检测探头1246高度作用。

使用时，根据发电机转子齿齿距调整动力吸附模块3安装位置，将检测机器人装入抓手512中，将装入机器人的投放装置5放置在一端护环上，直到限位块55抵住护环外侧端部，调节固定组件53使投放装置5与护环紧固，推动推杆56使抓手512带动检测机器人进入膛内，进入膛内后舵机511驱动转动臂513转动，使得抓手512带动机器人降落到转子表面，此时气缸125驱动抬升机构12的检测平台124升高，检测探头1246与定子铁芯接触开始进行EL-CID励磁检测，检测机器人一边检测一边爬出抓手512，完全爬出抓手512后，顶撑机构41的小舵机413驱动顶撑杆412摆动，使得顶撑滚轮411与定子铁芯接触；机器人对发电机第一排转子通风孔进行一个来回检测后回到抓手512，收回抬升机构12及顶撑机构41；完全进入抓手512后，投放装置5的伺服电机573驱动整体周向旋转，定位到第二排通风孔检测位置，重复上一排通风孔的检测流程；全部检测完毕后回到抓手512中，抓手组件51的舵机511驱动抓手512及检测机器人由转子表面抬升至护环高度，然后拉动推杆将机器人取出。

本发明的应用不限于上述的举例，本领域普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行改进或等同替换，所有这些改进和等同替换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1. 一种转子爬行式的发电机膛内检测机器人装置，其特征在于：包括中心模块（2）、动力吸附模块（3）、后端模块（4）、前端模块（1），所述动力吸附模块（3）有两组，且两组动力吸附模块（3）镜像布置于中心模块（2）宽度方向的两侧，前端模块（1）和后端模块（4）分别固定在中心模块（2）长度方向的两侧，动力吸附模块（3）与前端模块 （1）、后端模块（4）之间有多个安装孔，以调节动力吸附模块（3）的安装位置。

2.如权利要求1所述的转子爬行式的发电机膛内检测机器人装置，其特征在于：所述前端模块（1）包括前载板（14），前载板（14）上安装第一可视化相机组件（11）、抬升机构（12）、接近传感器（13）、侧方相机（15），前载板（14）的上端固定前盖板（16）；抬升机构（12）一端与前载板（14）转动连接，抬升机构（12）的另一端能够围绕与前载板（14）的连接端转动运动；

第一可视化相机组件（11）设置于抬升机构（12）与前载板（14）形成的空间内，第一可视化相机组件（11）用于提供相应视角的发电机内部影像，前载板（14）上对应于第一可视化相机组件（11）的两侧分别设置接近传感器（13）；

前载板（14）的两侧分别设置侧方相机（15），以提供侧方影像。

3.如权利要求2所述的转子爬行式的发电机膛内检测机器人装置，其特征在于：所述抬升机构（12）包括气缸（125）、连杆组（123）、检测平台（124）、固定座（122）及第一弹簧（121），其中气缸（125）和固定座（122）安装在前载板（14）上，气缸（125）通过连杆组（123）驱动检测平台（124）升降运动；连杆组（123）另一端转动连接于固定座（122）上，第一弹簧（121）设置于连杆组（123）与固定座（122）之间。

4.如权利要求3所述的转子爬行式的发电机膛内检测机器人装置，其特征在于：所述检测平台（124）包括安装板（1241）、检测探头固定组件（1242）、接触滚轮（1243）、编码器（1244）、联轴器（1245）、检测探头（1246），其中检测探头固定组件（1242）、编码器（1244）固定在安装板（1241）上，安装板（1241）的长度方向两端分别设置接触滚轮（1243），编码器（1244）通过联轴器（1245）与其中一个接触滚轮（1243）的轴相连；

所述检测探头固定组件（1242）包括固定块（12421）、绝缘块（12422）、固定螺栓（12423）、第二弹簧（12424），固定块（12421）安装于安装板（1241）上，且固定块（12421）位置可左右调节，绝缘块（12422）与固定块（12421）之间设置第二弹簧（12424），固定螺栓（12423）设置于绝缘块（12422）上以实现对绝缘块（12422）上行的限位。

5.如权利要求2所述的转子爬行式的发电机膛内检测机器人装置，其特征在于：所述第一可视化相机组件（11）包括相机模组（113）、装盖（111）、相机支架（114）、微型步进电机（112），微型步进电机（112）固定于前载板（14）上，相机支架（114）与微型步进电机（112）的输出轴相连接，相机模组（113）及装盖（111）均安装于相机支架（114）上，微型步进电机（112）驱动相机支架（114）转动，以实现相机模组（113）对多个角度的影像获取。

6.如权利要求1所述的转子爬行式的发电机膛内检测机器人装置，其特征在于：所述中心模块（2）包括连接支架（21），连接支架（21）上安装视觉相机（22），中心盖板（23）固定于连接支架（21）上端。

7.如权利要求1所述的转子爬行式的发电机膛内检测机器人装置，其特征在于：所述动力吸附模块（3）包括动力部件（32）和吸附部件（31），动力部件（32）固定于吸附部件（31）上，动力部件（32）为机器人提供驱动力。

8.如权利要求7所述的转子爬行式的发电机膛内检测机器人装置，其特征在于：所述吸附部件（31）包括动力支架（313），动力支架（313）的安装槽中布置轭铁（314）及永磁体（315），并通过导向板（316）压紧，动力支架（313）的两端分别固定连接板（311），每块连接板（311）上分别固定一根转动轴（317），其中一根转动轴与前载板（14）转动连接，另一根转动轴与后端模块（4）连接，以实现动力吸附模块（3）能够进行转动；

所述动力部件（32）包括同步带（322）、同步带轮（321）、微型电机（323）及齿轮组（324），同步带轮（321）、微型电机（323）固定在动力支架（313）上，微型电机（323）通过齿轮组（324）、同步带轮（321）驱动同步带（322）运转。

9.如权利要求1所述的转子爬行式的发电机膛内检测机器人装置，其特征在于：所述后端模块（4）包括后载板（44），后载板（44）上安装第二可视化相机组件（42）及顶撑机构（41），后载板（44）上端固定后盖板（43），顶撑机构（41）一端与后载板（44）转动连接，顶撑机构（41）另一端能够围绕与后载板（44）的连接端转动，并从后盖板（43）上的槽口中伸出。

10.如权利要求9所述的转子爬行式的发电机膛内检测机器人装置，其特征在于：所述顶撑机构（41）包括第一舵机（413），第一舵机（413）安装于后载板（44）上，第一舵机（413）的输出轴端安装顶撑杆（412），顶撑杆（412）的另一端安装顶撑滚轮（411）。

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