CN112710422A - 一种拉力检测装置及管道检测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拉力检测装置及管道检测机器人，包括壳体和设于壳体内的检测机构以及调节机构，检测机构的拉力传感器一端设有吊环，通过固定轴穿插于壳体与吊环上将壳体与检测机构连接，调节机构分别与拉力传感器和电缆线的套环连接，调节机构可沿壳体轴向移动以触动拉力传感器内部的应变片产生形变。本发明通过固定轴和吊环将检测机构与壳体连接，使得拉力传感器与壳体轴向定位固定，且吊环可带动拉力传感器绕固定轴轻微转动以及上下移动，以抵消调节机构和壳体配合时的径向偏差，从而确保了拉力传感器的灵敏度，为操作人员提供准确的数据，便于操作人员控制电缆线的收放速度，保证了设备的安全。

Description

一种拉力检测装置及管道检测机器人

技术领域

本发明涉及管道检测技术领域，尤其涉及一种拉力检测装置及管道检测机器人。

背景技术

随着社会的进步机器人的使用愈来愈普及，管道检测机器人作为一种新型机器人，可在管道内部自动行进、并展开检测作业。管道检测机器人主要由爬行器、摄像头组件、控制系统组成，使用时，操纵人员控制爬行器移动，通过爬行器搭载摄像头组件观察并拍摄管道内的情况，并通过电缆盘将拍照到的视频数据传输到控制系统，以便于操纵人员了解管道内的情况。

由于管道检测机器人主要是在结构复杂且埋设较深的管道内进行工作，而管道检测机器人与控制器之间是通过电缆线连接进行数据传输，随着爬行器在管道内不断前行，电缆线输出越来越长，而摄像头组件无法观察到电缆线的整体情况，使得操作人员无法准确把握收放电缆线的速度，易导致电缆线未及时放出或收回而造成线缆拉断或被爬行器压住，进而影响检测设备的工作和安全。因此，为保护检测机器人的正常使用，需要在检测机器人上安装线缆拉力检测装置。

现有技术中，有采用弹性件和磁性件来检测电缆线的拉力，但大多结构复杂，不便于拆装，且灵敏度不高，无法保证检测数据的准确性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种拉力检测装置及管道检测机器人。

本发明提供的一种拉力检测装置，应用于管道检测机器人上，该管道检测机器人具有连接于电缆线一端的套环，其特征在于，该拉力检测装置包括：

壳体，其内具有空腔一端具有开口部，所述壳体远离所述开口部的另一端设有固定轴，所述固定轴径向贯通所述壳体的圆周面与所述壳体活动连接；

检测机构，其设于所述壳体内且靠近所述固定轴一端，所述检测机构包括拉力传感器和设于所述拉力传感器一端的吊环，所述固定轴穿插于所述吊环内将所述检测机构与所述壳体轴向固定，所述吊环可绕所述固定轴转动或上下移动；

调节机构，其设于所述壳体内且靠近所述开口部一端，所述调节机构一端通过连接机构与所述拉力传感器连接另一端延伸至所述开口部外用于与套环连接，所述调节机构可沿所述壳体轴向移动以触动所述拉力传感器内部的应变片产生形变。

优选地，所述壳体包括：

第一壳体，所述检测机构设于所述第一壳体内，所述第一壳体一端圆周面上设有径向贯通的通孔，所述固定轴连接于所述通孔内；

第二壳体，其一端与所述第一壳体远离所述通孔的一端连接，所述调节机构设于所述第二壳体内。

优选地，所述调节机构与所述第二壳体之间设有限位机构，所述限位机构用于限制所述调节机构轴向移动的位移。

优选地，所述限位机构包括：

限位槽，设于所述第二壳体靠近所述第一壳体的端面；

限位块，设于所述调节机构一端，所述限位块卡设于所述限位槽内且可沿所述限位槽前后移动。

优选地，所述壳体与所述调节机构接触的内圆面上设有第一密封圈。

优选地，所述壳体与管道检测机器人接触的外圆面上设有第二密封圈。

优选地，所述调节机构与套环连接的一端设有支耳部，所述支耳部与套环通过紧固件连接。

优选地，所述壳体靠近所述开口部的一端面上设有用于与管道检测机器人本体连接的固定盘，所述支耳部延伸至所述固定盘外侧。

优选地，所述连接机构包括：

螺杆，其两端分别与所述拉力传感器和调节机构连接；

第一限位螺母，设于所述螺杆上用于对所述拉力传感器与所述螺杆之间限位固定；

第二限位螺母，设于所述螺杆上用于对所述调节机构与所述螺杆之间限位固定。

本发明还提供一种管道检测机器人，包括：

爬行器；

控制器；

电缆线，设于所述爬行器和控制器之间，所述电缆线一端设有套环；

如上述任意一种拉力检测装置，所述拉力检测装置设于所述爬行器上与所述套环连接。

本发明提供的一种拉力检测装置，其结构简单，操作方便，通过将检测机构和调节机构设于壳体内，不仅可便于拆装且可对检测机构进行保护，防止因外物碰撞导致拉力传感器损坏，通过固定轴和吊环将检测机构与第一壳体连接，以将拉力传感器与第一壳体轴向定位固定，吊环可带动拉力传感器绕固定轴轻微转动以及上下移动，以抵消调节机构和壳体配合时的径向偏差，从而确保了拉力传感器的灵敏度，为操作人员提供准确的拉力数据，以便于操作人员控制电缆线的收放速度，避免电缆线损坏，确保检测机器人的安全性以及数据传输的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种拉力检测装置的立体结构示意图；

图2为图1另一角度立体结构示意图；

图3为本发明提供的一种拉力检测装置连接结构示意图；

图4为本发明提供的一种拉力检测装置的爆炸图；

图5为本发明提供的一种拉力检测装置中连接机构立体结构示意图；

图6为本发明提供的一种拉力检测装置中第二壳体与调节机构装配立体结构示意图；

图7为本发明提供的一种拉力检测装置中第二壳体与固定盘的立体结构示意图；

图8为本发明提供的一种拉力检测装置中调节机构的立体结构示意图；

图9为本发明提供的一种拉力检测装置中第一壳体的立体结构示意图；

图10为本发明提供的一种拉力检测装置中检测机构的立体结构示意图。

图中：1-壳体、2-检测机构、3-调节机构、4-固定轴、5-连接机构、6-套环、7-紧固件、11-第一壳体、12-第二壳体、13-固定盘、21-拉力传感器、22-吊环、31-限位块、32-支耳部、51-螺杆、52-第一限位螺母、53-第二限位螺母、111-通孔、121-限位槽。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-10所示，本实施方式提供的一种拉力检测装置，应用于管道检测机器人上，该管道检测机器人具有电缆线和设于电缆线一端的套环6，该拉力检测装置包括：

壳体1，其内具有空腔一端具有开口部，壳体1远离开口部的另一端设有固定轴4，固定轴4径向贯通壳体1的圆周面与壳体1活动连接；

检测机构2，其设于壳体1内且靠近固定轴4一端，检测机构2包括拉力传感器21和设于拉力传感器21一端的吊环22，固定轴4穿插于吊环22内将检测机构2与壳体1轴向固定，吊环22可绕固定轴4转动或上下移动；

调节机构3，其设于壳体1内且靠近开口部一端，调节机构3一端通过连接机构5与拉力传感器21连接另一端延伸至开口部外用于与套环6连接，调节机构3可沿壳体1轴向移动以触动拉力传感器21内部的应变片产生形变。

本实施方式中壳体1可以是内部为空腔的圆柱体或立方体，其空腔内用于安装检测机构2和调节机构3，固定轴4可以是销轴，其一端径向贯穿于壳体1的圆周面并通过开口销固定。

本实施方式中检测机构2用于检测电缆线与管道检测机器人之间的拉力，并将检测到的数据传输至控制终端，以便于操作人员控制电缆线的收放速度。

其中，拉力传感器21为本领域技术公知的常规技术，在此不再赘述，吊环22可以与拉力传感器21一端螺纹连接，通过固定轴4穿插于吊环22内可以限制拉力传感器21沿壳体1轴向移动，且吊环22可带动拉力传感器21绕固定轴4的中心轴轻微转动或者沿固定轴4上下略微移动，该结构可抵消调节机构3和壳体1配合时的径向偏差，以确保拉力传感器21的灵敏度，进而保证检测数据的准确性。

本实施方式中的调节机构3用于连接检测机构2与套环6，当电缆线受外力拉扯时，可带动调节机构3沿壳体1轴向移动从而触动拉力传感器21的应变片产生形变，进而得出电缆线与管道检测机器人之间的拉力数据。调节机构3可以是与壳体1内腔相适配的圆柱体或者方形体。

其中，连接机构5用于连接拉力传感器21与调节机构3，参见图4和图5所示，连接机构5可以包括螺杆51、第一限位螺母52以及第二限位螺母53，螺杆51两端分别与拉力传感器21和调节机构3连接，第一限位螺母52和第二限位螺母53连接于螺杆51上，第一限位螺母52用于对拉力传感器21与螺杆51之间限位固定，第二限位螺母53用于对调节机构3与螺杆51之间限位固定。

可见，本实施式方式提供的一种拉力检测装置，其结构简单，操作方便，通过拉力传感器可实时检测拉力数据，且通过固定轴和吊环将检测机构与第一壳体连接，以将拉力传感器与第一壳体轴向定位固定，吊环可带动拉力传感器绕固定轴轻微转动以及上下移动，以抵消调节机构和壳体配合时的径向偏差，从而确保了拉力传感器的灵敏度，为操作人员提供准确的拉力数据，以便于操作人员控制电缆线的收放速度，避免电缆线损坏或被压住，确保检测机器人的安全性以及数据传输的稳定性。同时通过将检测机构和调节机构设于壳体内，可防止因外物碰撞导致拉力传感器损坏，进一步提高了检测设备的安全性。

参见图3至图4所示，为便于检测机构2以及调节机构3的拆装，壳体1可以包括第一壳体11和第二壳体12，检测机构2设于第一壳体11内，第一壳体11一端圆周面上设有径向贯通的通孔111，固定轴4连接于该通孔111内，第二壳体12与第一壳体11远离通孔111的一端连接，两者可以相互套接并通过螺栓固定，调节机构3设于第二壳体12内。

进一步地，为便于控制调节机构3轴向移动的位移，调节机构3与第二壳体12之间可以设置限位机构。

具体地，参见图6至图8所示，限位机构可以包括限位槽121和限位块31，限位槽121设于第二壳体12靠近第一壳体11的端面上，限位块31设于调节机构3一端卡设于限位槽121内且可沿限位槽121前后移动。

作为本实施方式的进一步优选，壳体1与调节机构3接触的内圆面上设有第一密封圈，壳体1与管道检测机器人接触的外圆面上设有第二密封圈，使用时将壳体1固定于管道检测机器人上，通过两个密封圈将检测机构2隔离在管道检测机器人内部，可避免拉力检测装置在潮湿环境中工作时，污水进入壳体1内损坏拉力传感器21，进一步对拉力传感器21进行了有效保护。

进一步地，调节机构3与套环6连接的一端可以设置支耳部32，支耳部32与套环6通过紧固件7连接。

其中，支耳部32可以是对称设于调节机构3端面上的两块支耳板，两块支耳板之间具有卡接套环6的通槽，紧固件7可以为销轴，穿插于两块支耳板与套环6上以将调节机构3与电缆线固定，且套环6可绕销轴转动，使得电缆线可自由转动，避免其与调节机构3摩擦损坏。

为便于将该拉力检测装置与管道检测机器人本体连接，在壳体1靠近开口部的一端面上可以设置固定盘13，固定盘13可以与壳体1设为一体成型，当然也可以通过焊接的方式与壳体1固定，固定盘13中心设有与壳体1空腔相匹配的通孔，支耳部32可自该通孔内延伸至固定盘13外侧，固定盘13周边表面上可以设置螺纹孔，通过螺栓穿插于该螺纹孔中以将固定盘13与管道检测机器人固定连接。

使用时，通过固定盘13将该拉力检测装置安装于管道检测机器人上，将电缆线的套环6与拉力检测装置的调节机构3连接。当管道检测机器人行走时，电缆线对调节机构3会产生一个作用力从而触动拉力传感器21内部的应变片产生形变，拉力传感器21通过测量电路将这一变化转化为电信号传输至控制器，操作人员即可通过控制器实时读取管道检测机器人与电缆线之间的拉力数据，从而控制电缆线的收放速度。例如，当该拉力数据大于预设的正常拉力值时，可加快放线速度或者减慢收线速度，当该拉力数据小于预设的正常拉力值时，可减慢放线速度或者加快收线速度。

本发明还提供一种管道检测机器人，包括：

爬行器；

控制器；

电缆线，设于爬行器和控制器之间，电缆线一端设有套环6；

如上述任意一种的拉力检测装置，拉力检测装置设于爬行器上与套环6连接。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种拉力检测装置，应用于管道检测机器人上，该管道检测机器人具有电缆线和设于电缆线一端的套环(6)，其特征在于，该拉力检测装置包括：

壳体(1)，其内具有空腔一端具有开口部，所述壳体(1)远离所述开口部的另一端设有固定轴(4)，所述固定轴(4)径向贯通所述壳体(1)的圆周面与所述壳体(1)活动连接；

检测机构(2)，其设于所述壳体(1)内且靠近所述固定轴(4)一端，所述检测机构(2)包括拉力传感器(21)和设于所述拉力传感器(21)一端的吊环(22)，所述固定轴(4)穿插于所述吊环(22)内将所述检测机构(2)与所述壳体(1)轴向固定，所述吊环(22)可绕所述固定轴(4)转动或上下移动；

调节机构(3)，其设于所述壳体(1)内且靠近所述开口部一端，所述调节机构(3)一端通过连接机构(5)与所述拉力传感器(21)连接另一端延伸至所述开口部外用于与套环(6)连接，所述调节机构(3)可沿所述壳体(1)轴向移动以触动所述拉力传感器(21)内部的应变片产生形变。

2.根据权利要求1所述的拉力检测装置，其特征在于，所述壳体(1)包括：

第一壳体(11)，所述检测机构(2)设于所述第一壳体(11)内，所述第一壳体(11)一端圆周面上设有径向贯通的通孔(111)，所述固定轴(4)连接于所述通孔(111)内；

第二壳体(12)，其一端与所述第一壳体(11)远离所述通孔(111)的一端连接，所述调节机构(3)设于所述第二壳体(12)内。

3.根据权利要求2所述的拉力检测装置，其特征在于，所述调节机构(3)与所述第二壳体(12)之间设有限位机构，所述限位机构用于限制所述调节机构(3)轴向移动的位移。

4.根据权利要求3所述的拉力检测装置，其特征在于，所述限位机构包括：

限位槽(121)，设于所述第二壳体(12)靠近所述第一壳体(11)的端面；

限位块(31)，设于所述调节机构(3)一端，所述限位块(31)卡设于所述限位槽(121)内且可沿所述限位槽(121)前后移动。

5.根据权利要求1所述的拉力检测装置，其特征在于，所述壳体(1)与所述调节机构(3)接触的内圆面上设有第一密封圈。

6.根据权利要求5所述的拉力检测装置，其特征在于，所述壳体(1)与管道检测机器人接触的外圆面上设有第二密封圈。

7.根据权利要求1所述的拉力检测装置，其特征在于，所述调节机构(3)与套环(6)连接的一端设有支耳部(32)，所述支耳部(32)与套环(6)通过紧固件(7)连接。

8.根据权利要求7所述的拉力检测装置，其特征在于，所述壳体(1)靠近所述开口部的一端面上设有用于与管道检测机器人本体连接的固定盘(13)，所述支耳部(32)延伸至所述固定盘(13)外侧。

9.根据权利要求1所述的拉力检测装置，其特征在于，所述连接机构(5)包括：

螺杆(51)，其两端分别与所述拉力传感器(21)和调节机构(3)连接；

第一限位螺母(52)，设于所述螺杆(51)上用于对所述拉力传感器(21)与所述螺杆(51)之间限位固定；

第二限位螺母(53)，设于所述螺杆(51)上用于对所述调节机构(3)与所述螺杆(51)之间限位固定。

10.一种管道检测机器人，其特征在于，包括：

爬行器；

控制器；

电缆线，设于所述爬行器和控制器之间，所述电缆线一端设有套环(6)；

如权利1至9任意一项所述的拉力检测装置，所述拉力检测装置设于所述爬行器上与所述套环(6)连接。

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