CN112147141B - 一种加热线检测和断点衔接机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油加热线管道内检测和维修技术领域，一种加热线检测和断点衔接机器人系统，其特征在于，包括爬行机器人、接线机器人、送线机及工控机；该机器人系统利用爬行机器人沿加热线爬行，通过内部的检测机构对加热线检测，能够得到加热线表面和次表面的信息，并实时传输，能够对加热线的老化状况进评价，同时可准确定位故障点；对于加热线断裂的管路，爬行机器人携带接线机器人共同作业，先寻找断点，然后捕捉断点线头，最后将两个线头对接并接线，完成加热线的修复工作。机器人携带高速旋转的刷头，可对管道内壁结构层进行物理清理。该机器人系统的开发和利用能有效提高加热线检测效率，同时降低加热线检测和重新铺设的成本。
Description
技术领域
本发明属于石油加热线管道内检测和维修技术领域，具体涉及一种加热线检测和断点衔接机器人系统。
背景技术
随着经济和工业化的快速发展，石油作为最基本的资源需求量日益剧增，石油产量和拥有量越来越左右着一个经济体的发展。管道运输是陆上原油输送的主要方式，由于原油管道通常深埋地下或置于地表之上，原油作为一种液体混合物，在低温下会凝固，造成管道堵塞，需要在管道内置加热线的方式进行加热保温，保证原油输送的畅通。确保内置加热线的正常工作是低温下原油输送的保障，然而对加热线的检测一直是一个难题，传统的检测和维修方式，效率低，成本高，并且对管道存在破坏。为有效解决加热线检测和重新铺设难题，我们设计出了一种加热线检测和断点衔接机器人系统，可对加热线进行检测，同时还能维修加热线。
发明内容
1．要解决的技术问题
本发明目的针对现有技术中存在的问题，提供一种加热线检测和断点衔接机器人系统，有效解决加热线检测和重新铺设难题，开发了加热线检测机器人系统，可对加热线进行检测，同时还能维修加热线，该款机器人系统的开发和利用能有效提高加热线检测效率，同时降低加热线检测和重新铺设的成本。
2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种加热线检测和断点衔接机器人系统，其特征在于:包括爬行机器人、接线机器人、送线机及工控机；
爬行机器人与接线机器人通过万向连接器可拆卸连接；
爬行机器人包括外壳，外壳周外侧均匀开设有第一伸出孔，外壳与接线机器人连接的一端均匀设置有旋转清洗刷，外壳的另一端设置有旋转式线头捕捉器，旋转式线头捕捉器外侧均匀设置有伸缩式加热网；
爬行机器人内部依次设置有干冰除垢装置、前线啮合轮、CCD相机、驱动电机、检测机构、后线啮合轮及第一电缆插孔；干冰除垢装置位于外壳上伸缩式加热网的一端，前线啮合轮与后线啮合轮分别由三个互相啮合的弹性轮构成并可将检测加热线包围其中；前线啮合轮与后线啮合轮分别与驱动电机动力连接；爬行机器人内部铰接有若干第一导向运动轮，第一导向运动轮穿过对应的第一伸出孔；
接线机器人包括万向连接器、第二导向运动轮及外壳体；外壳体的周外侧均匀开设有第二伸出孔，万向连接器固定设置在外壳体的一端；爬行机器人内部依次设置有前输线轮、前剥线器、接线器、接线夹定位器、后剥线器、后输线轮及第二电缆插孔；前输线轮靠近万向连接器；爬行机器人内部铰接有若干第二导向运动轮，第二导向运动轮穿过对应的第二伸出孔；
送线机包括送线电机与线盘；线盘的数量为二，线盘上分别绕有加热线绕圈与电缆绕圈；送线机通过通信电缆与工控机电性连接。
优选地，检测机构由上下两个向中间挤压的随动轮和压力传感器组成。
优选地，第一导向运动轮与第二导向运动轮均为旋转伸缩式，通过旋转一定角度可改变导向轮外缘直径。
优选地，接线器内设置有瞬时放电装置和热塑器，接线夹定位器内装有固定夹。
优选地，第一电缆插孔的一端穿过外壳，第二电缆插孔的一端穿过外壳体。
优选地，外壳与外壳体均为密封式、水滴式曲面结构。
3.有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明提供了一种新的技术思路。
二、本发明中加热线检测和断点衔接机器人系统，其结构紧凑科学，便于拆卸安装。
三、本发明中加热线检测和断点衔接机器人系统，可对加热线进行检测，同时还能维修加热线，有效解决加热线检测和重新铺设难题，并能有效提高加热线检测效率，同时降低加热线检测和重新铺设的成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明爬行机器人外部结构示意图；
图3为本发明爬行机器人内部结构示意图；
图4为本发明接线机器人外部结构示意图；
图5为本发明接线机器人内部结构示意图；
图6为本发明送线机接结构示意图；
图中：1、爬行机器人，101、旋转式线头捕捉器，102、伸缩式加热网，103、第一导向运动轮，104、外壳，1041、第一伸出孔，105、旋转清洗刷，106、干冰除垢装置，107、CCD相机，108、后线啮合轮，109、第一电缆插孔，110、检测机构，111、驱动电机，112、前线啮合轮，2、接线机器人，201、万向连接器，202、第二导向运动轮，203、外壳体，2031、第二伸出孔，204、前输线轮，205、前剥线器，206、接线器，207、接线夹定位器，208、后剥线器，209、后输线轮，210、第二电缆插孔，3、送线机，301、送线电机，302、加热线绕圈，303、电缆绕圈，304、线盘，305、通信电缆，4、工控机，5、地面，6、输油管道。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请实施例中的附图:图中不同种类的剖面线不是按照国标进行标注的，也不对元件的材料进行要求，是对图中元件的剖视图进行区分。
请参阅图1-6所示的一种加热线检测和断点衔接机器人系统，它是针对原油加热线置于管道内部，人工检测和维修较难进行，开发了加热线检测和断点衔接机器人系统，系统由爬行机器人、接线机器人、工控机和送线机组成。该机器人系统利用爬行机器人沿加热线爬行，通过内部的检测机构对加热线检测，能够得到加热线表面和次表面的信息，并实时传输，能够对加热线的老化状况进行评价，同时可准确定位故障点；对于加热线断裂的管路，爬行机器人携带接线机器人共同作业，先寻找断点，然后捕捉断点线头，最后将两个线头对接并接线，完成加热线的修复工作。机器人携带高速旋转的刷头，可对管道内壁结构层进行物理清理。机器人在工作过程中携带一根电缆和一根加热线，由送线机同步输送，整个系统由工控机控制的一种加热线检测和断点衔接机器人系统。具体地，一种加热线检测和断点衔接机器人系统，包括爬行机器人1、接线机器人2、送线机3及工控机4。
爬行机器人1与接线机器人2通过万向连接器可拆卸连接；
爬行机器人1包括外壳104，外壳104周外侧均匀开设有第一伸出孔1041，外壳104与接线机器人2连接的一端均匀设置有旋转清洗刷105，外壳104的另一端设置有旋转式线头捕捉器101，旋转式线头捕捉器101外侧均匀设置有伸缩式加热网102。伸缩式加热网102的功能是对凝固的原油进行加热以保证机器人的顺利通过，加热器的温度最高可达400℃，能够在较短时间将凝固的石油液化。当伸缩式加热网102加热时利用伸缩的功能形成漏斗形的空间，而伸张时则会形成椭球形状。伸缩式加热网102收缩时，在机器人往前走的时候，线头被推到这个漏斗状的空间内，辅助旋转式线头捕捉器101捕捉断点线头。旋转清洗刷105为伸缩式，通过高速旋转可对管道内壁结垢层进行清理。
爬行机器人1内部依次设置有干冰除垢装置106、前线啮合轮112、CCD相机107、驱动电机111、检测机构110、后线啮合轮108及第一电缆插孔109；干冰除垢装置106位于外壳104上伸缩式加热网102的一端。前线啮合轮112与后线啮合轮108分别与驱动电机111动力连接；爬行机器人1内部铰接有若干第一导向运动轮103，第一导向运动轮103穿过对应的第一伸出孔1041；干冰除垢装置106喷射干冰粉末，利用低温凝固加热线表层油垢，利用柔性摩擦轮摩擦清除油垢；前线啮合轮112与后线啮合轮108分别由三个互相啮合的弹性轮构成并可将加热线包围其中紧密贴合，同时在驱动电机111的驱动下，前、后啮合机构同一方向旋转，从而与加热线摩擦前进；左右两台CCD相机107实时检测加热线表层信息并传输；驱动电机111通过传动装置给前线啮合轮112和后线啮合轮108提供动力；检测机构110由上下两个向中间挤压随动轮和压力传感器组成，运行过程中，检测加热线置于两个随动轮之间。
接线机器人2包括万向连接器201、第二导向运动轮202及外壳体203。外壳体203的周外侧均匀开设有第二伸出孔2031，万向连接器201固定设置在外壳体203的一端。接线机器人2内部依次设置有前输线轮204、前剥线器205、接线器206、接线夹定位器207、后剥线器208、后输线轮209及第二电缆插孔210；前输线轮204靠近万向连接器201。接线机器人2内部铰接有若干第二导向运动轮202，第二导向运动轮202穿过对应的第二伸出孔2031。前输线轮204将捕捉的加热线送入前剥线器205内，切齐线头，剥去加热线的外层线皮，露出内部铜芯。后输线轮209将断裂加热线另一端送入后剥线器208内，切齐线头，剥去加热线的外层线皮，露出内部铜芯.前、后剥线器同时运动，将加热线送入接线器206内，定位接触对准铜芯，然后接线器206对铜芯接头处瞬时放电，融化接头处铜芯，同时前、后输线轮同步相向运动，稍微挤压铜芯接触点，使铜芯接头熔融在一起；在完成铜芯对接后，接线器206重新定位加热线对接处，利用接线器206内的热塑器，利用塑料颗粒包裹对接处，用热塑器将对接后的铜芯密封，达到防水、防腐、防漏电的效果；接线夹定位器207将密封后的加热线外层在添加一层固定夹，固定夹通过机械扣固定在加热线上，以增加对接处的机械强度。
送线机3包括送线电机301与线盘304，线盘304的数量为二，分别绕有加热线绕圈302与电缆绕圈303。送线机3通过通信电缆305与工控机4电性连接。送线机3由送线电机301驱动，速度与爬行机器人的运行速度保持一致，送线机3上的电缆绕圈303一端与工控机4相连，另一端与爬行机器人1连接。加热线绕圈302上的加热线只需一端与爬行机器人1连接。只进行检测作业时，可将加热线绕圈302侧的线盘304拆卸，只使用电缆绕圈303线盘，以便于设备的移动和操作。在更换管道内加热线作业时，左右两个线盘304同时运作。
第一导向运动轮103与第二导向运动轮202均为旋转伸缩式，通过旋转一定角度可改变导向轮外缘直径。导向运动轮可以机器人在运行过程中保证壳体不与管壁发生碰撞和摩擦，确保运行的通畅，同时可为机器人提供向前动力。
第一电缆插孔109的一端穿过外壳104，第二电缆插孔210的一端穿过外壳体203。电缆插孔有两个，一个是爬行机器人1与接线机器人2的供电和控制线，另一个是加热线。
外壳104与外壳体203均为密封式、水滴式曲面结构，这样有较好的密封性和通过性。
以上所述；仅为本申请较佳的具体实施方式；但本申请的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内；根据本申请的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本申请的保护范围内。
Claims (1)
1.一种加热线检测和断点衔接机器人系统，其特征在于:包括爬行机器人（1）、接线机器人（2）、送线机（3）及工控机（4）；爬行机器人（1）与接线机器人（2）通过万向连接器可拆卸连接；爬行机器人（1）包括外壳（104），外壳（104）周外侧均匀开设有第一伸出孔（1041），外壳（104）与接线机器人（2）连接的一端均匀设置有旋转清洗刷（105），外壳（104）的另一端设置有旋转式线头捕捉器（101），旋转式线头捕捉器（101）外侧均匀设置有伸缩式加热网（102）；当伸缩式加热网（102）加热时利用收缩的功能形成漏斗形的空间，而伸张时则会形成椭球形状；伸缩式加热网（102）收缩时，在机器人往前走的时候，线头被推到这个漏斗状的空间内，辅助旋转式线头捕捉器（101）捕捉断点线头；爬行机器人（1）内部依次设置有干冰除垢装置（106）、前线啮合轮（112）、CCD相机（107）、驱动电机（111）、检测机构（110）、后线啮合轮（108）及第一电缆插孔（109）；干冰除垢装置（106）位于外壳（104）上伸缩式加热网（102）的一端，前线啮合轮（112）与后线啮合轮（108）分别由三个互相啮合的弹性轮构成并可将检测加热线包围其中；前线啮合轮（112）与后线啮合轮（108）分别与驱动电机（111）动力连接；爬行机器人（1）内部铰接有若干第一导向运动轮（103），第一导向运动轮（103）穿过对应的第一伸出孔（1041）；接线机器人（2）包括万向连接器（201）、第二导向运动轮（202）及外壳体（203）；外壳体（203）的周外侧均匀开设有第二伸出孔（2031），万向连接器（201）固定设置在外壳体（203）的一端；接线机器人（2）内部依次设置有前输线轮（204）、前剥线器（205）、接线器（206）、接线夹定位器（207）、后剥线器（208）、后输线轮（209）及第二电缆插孔（210）；前输线轮（204）靠近万向连接器（201）；接线机器人（2）内部铰接有若干第二导向运动轮（202），第二导向运动轮（202）穿过对应的第二伸出孔（2031）；送线机（3）包括送线电机（301）与线盘（304）；线盘（304）的数量为二，线盘（304）上分别绕有加热线绕圈（302）与电缆绕圈（303）；送线机（3）通过通信电缆（305）与工控机（4）电性连接；检测机构（110）由上下两个向中间挤压的随动轮和压力传感器组成；第一导向运动轮（103）与第二导向运动轮（202）均为旋转伸缩式，通过旋转一定角度可改变导向轮外缘直径；接线器（206）内设置有瞬时放电装置和热塑器，接线夹定位器（207）内装有固定夹；第一电缆插孔（109）的一端穿过外壳（104），第二电缆插孔（210）的一端穿过外壳体（203）； 外壳（104）与外壳体（203）均为密封式、水滴式曲面结构。
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