CN114941763A - 一种在役管道抗干扰探伤机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在役管道抗干扰探伤机器人，涉及管道探伤装备技术领域；为了解决伸缩驱动轮装置带动装置行走的过程中会产生振动，这种振动产生的干扰信号会淹没检测信号中幅值较小的缺陷信号，从而导致测量结果不够准确的问题；具体包括前部径向胀缩机构、中部径向胀缩机构、后部径向胀缩机构、第一轴向伸缩机构和第二轴向伸缩机构，第一轴向伸缩机构连接于前部径向胀缩机构与中部径向胀缩机构之间，第二轴向伸缩机构连接于中部径向胀缩机构与后部径向胀缩机构之间。本发明设置有三组径向胀缩机构和两组轴向伸缩机构，使得探伤装置进行探伤时机器人相对管壁不移动，能够检测到幅值较小的缺陷信号，进而获得较为精准的测量结果。

Description

一种在役管道抗干扰探伤机器人

技术领域

本发明涉及管道探伤装备技术领域，尤其涉及一种在役管道抗干扰探伤机器人。

背景技术

随着国内外油气管道的增加，对管道检测的需求量也逐渐增加，油气管爆炸事故日益增多，导致这些事故的很大一部分原因是管道缺陷，常见缺陷有裂纹与腐蚀，为提高油气管道的安全性，需要定期对油气管道进行缺陷检测。

经检索，中国专利申请号为202010387718.6的专利，公开了一种金属管道内壁探伤机器人，包括内部设有驱动腔的机器人机体，所述机器人机体的上下端面内左右对称安装伸缩轮座，所述伸缩轮座远离所述机器人机体的一侧端面内设有与所述驱动腔连通的伸缩腔，所述伸缩腔内滑动安装有能够驱动所述机器人机体在金属管道内移动的伸缩驱动轮装置。上述专利中的一种金属管道内壁探伤机器人存在以下不足：该探伤机器人通过伸缩驱动轮装置驱动机器人沿管道内壁行走，一边行走一边进行检测，但是伸缩驱动轮装置带动装置行走的过程中会产生振动，这种振动产生的干扰信号会淹没检测信号中幅值较小的缺陷信号，从而导致测量结果不够准确。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种在役管道抗干扰探伤机器人。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种在役管道抗干扰探伤机器人，包括前部径向胀缩机构、中部径向胀缩机构、后部径向胀缩机构、第一轴向伸缩机构和第二轴向伸缩机构，第一轴向伸缩机构连接于前部径向胀缩机构与中部径向胀缩机构之间，第二轴向伸缩机构连接于中部径向胀缩机构与后部径向胀缩机构之间；

所述前部径向胀缩机构包括：

第一安装板，第一安装板上周向分布有滑槽，第一安装板的中间上侧一体成型有凸台，凸台上一体成型有连接柱；

第一齿轮，第一齿轮转动连接于连接柱上；

滑杆，滑杆滑动连接于滑槽中，滑杆上远离于第一安装板的中心的一端固定有衬垫；

转盘，转盘的中部设置有第二齿轮，转盘上周向分布有弧形槽；

连接板，连接板固定于连接柱的顶端，连接柱上固定有电动机；

第三齿轮，第三齿轮固定于电动机的输出轴上。

优选的：所述弧形槽的槽口周围一体成型有沉槽，所述滑杆靠近于第一安装板的一端安装有轴承，所述轴承滚动连接于沉槽内；所述转盘的中间一体成型有转孔，所述转盘通过转孔转动连接于凸台，所述第二齿轮与第一齿轮形成传动配合，所述第一齿轮与第三齿轮形成传动配合。

进一步的：所述连接板上一体成型有第一安装孔、第二安装孔和通孔，所述电动机通过螺钉固定于第一安装孔，所述连接板通过螺钉和第二安装孔固定于连接柱的顶端。

进一步优选的：所述中部径向胀缩机构包括第二安装板，所述后部径向胀缩机构包括第三安装板；所述中部径向胀缩机构和后部径向胀缩机构与前部径向胀缩机构的结构相同。

作为本发明一种优选的：所述第一轴向伸缩机构包括第三摇臂、第四摇臂、第一尾板和第二尾板，所述第二轴向伸缩机构包括第一摇臂、第二摇臂、第三尾板和第四尾板，所述第一尾板、第二尾板、第三尾板和第四尾板上均一体成型有安装槽。

作为本发明进一步优选的：所述第一尾板和第四尾板上固定有舵机，所述舵机固定于安装槽的一侧，所述舵机的输出轴转动连接于安装槽靠近于中心的一端。

作为本发明再进一步的方案：所述第四摇臂的一端固定于第一尾板上的舵机的输出轴上，所述第四摇臂的另一端转动连接于第三摇臂的一端，所述第三摇臂的另一端转动连接于第二尾板上的安装槽内。

在前述方案的基础上：所述第一摇臂的一端固定于第四尾板上的舵机的输出轴上，所述第一摇臂的另一端转动连接于第二摇臂的一端，所述第二摇臂的另一端转动连接于第三尾板上的安装槽内。

在前述方案的基础上优选的：所述第一安装板的右侧固定有第一连接管，所述第二安装板的右侧固定有第三连接管，所述第三安装板的左侧固定有第四连接管；所述第一尾板固定于第一连接管的右端，所述第三尾板固定于第三连接管的右端，所述第四尾板固定于第四连接管的左端。

在前述方案的基础上进一步优选的：所述第二安装板的左侧固定有第二连接管，所述第二尾板固定于第二连接管的左端，所述第二连接管内设置有测控电路，所述第二连接管的侧壁上周向分布有探伤装置。

本发明的有益效果为：

1.本发明通过设置三组径向胀缩机构和两组轴向伸缩机构，能够使得探伤装置进行探伤时机器人相对管壁不移动，能够检测到幅值较小的缺陷信号，进而能够获得较为精准的测量结果。

2.本发明通过设置三组径向胀缩机构和两组轴向伸缩机构，能够使得机器人模拟蚯蚓的步态在管道中移动，从而实现管内检测，可以避免开挖等操作。

3.本发明设置有径向胀缩机构，能够适用于内径在胀缩范围之内的所有管道，具有较高的通用性。

4.本发明的中部径向胀缩机构上固定有能搭载不同检测装置的安装空间，能够适用于各种探伤装置，是一种通用性较高的管内检测机器人。

5.本发明通过径向胀缩机构和轴向伸缩机构的交替运动实现前进，可以不受管壁上附着污垢的影响，保持装置前进状态的平稳性。

附图说明

图1为本发明提出的一种在役管道抗干扰探伤机器人的整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种在役管道抗干扰探伤机器人的前部径向胀缩机构爆炸图；

图3为本发明提出的一种在役管道抗干扰探伤机器人的中部径向胀缩机构爆炸图；

图4图3中A处放大图；

图5为本发明提出的一种在役管道抗干扰探伤机器人的第一安装板结构示意图；

图6为本发明提出的一种在役管道抗干扰探伤机器人的转盘结构示意图；

图7为本发明提出的一种在役管道抗干扰探伤机器人的连接板结构示意图；

图8为本发明提出的一种在役管道抗干扰探伤机器人的第一尾板结构示意图；

图9为本发明提出的一种在役管道抗干扰探伤机器人的使用准备状态结构示意图；

图10为本发明提出的一种在役管道抗干扰探伤机器人的运动过程示意图。

图中：1-第一安装板、2-滑杆、3-衬垫、4-第一连接管、5-第一尾板、6-第二尾板、7-第二连接管、8-第二安装板、9-第三连接管、10-第三尾板、11-第四尾板、12-第四连接管、13-第三安装板、14-第一摇臂、15-第二摇臂、16-探伤装置、17-第三摇臂、18-第四摇臂、19-轴承、20-转盘、21-第一齿轮、22-连接板、23-电动机、24-安装槽、25-测控电路、26-第二齿轮、27-第三齿轮、28-滑槽、29-凸台、30-连接柱、31-弧形槽、32-沉槽、33-转孔、34-第一安装孔、35-第二安装孔、36-通孔、37-舵机。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本专利和简化描述，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专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

一种在役管道抗干扰探伤机器人，如图1-8所示，包括前部径向胀缩机构、中部径向胀缩机构、后部径向胀缩机构、第一轴向伸缩机构和第二轴向伸缩机构，第一轴向伸缩机构连接于前部径向胀缩机构与中部径向胀缩机构之间，第二轴向伸缩机构连接于中部径向胀缩机构与后部径向胀缩机构之间；

所述前部径向胀缩机构包括：

第一安装板1，第一安装板1上周向分布有滑槽28，第一安装板1的中间上侧一体成型有凸台29，凸台29上一体成型有连接柱30；

第一齿轮21，第一齿轮21转动连接于连接柱30上；

滑杆2，滑杆2滑动连接于滑槽28中，滑杆2上远离于第一安装板1的中心的一端固定有衬垫3，所述衬垫3的材料为具有耐磨性的高分子材料，本实施例中，优选的，为橡胶材质；

转盘20，转盘20的中部设置有第二齿轮26，转盘20上周向分布有弧形槽31；

连接板22，连接板22固定于连接柱30的顶端，连接柱30上固定有电动机23；

第三齿轮27，第三齿轮27固定于电动机23的输出轴上。

通过设置前部径向胀缩机构、中部径向胀缩机构、后部径向胀缩机构、第一轴向伸缩机构和第二轴向伸缩机构，使得装置能够实现模拟尺蠖、蚯蚓爬行的步态前进,在前进过程中当前部径向胀缩机构和后部径向胀缩机构固定在管道内时，装置相对于管道无运动，所以不会产生震动，进而避免了干扰信号，能够提高测量结果的准确性。

所述弧形槽31的槽口周围一体成型有沉槽32，所述滑杆2靠近于第一安装板1的一端安装有轴承19，所述轴承19滚动连接于沉槽32内；

为了使得电动机23固定于第一安装板1上的同时实现传动；所述连接板22上一体成型有第一安装孔34、第二安装孔35和通孔36，所述电动机23所的输出轴穿设于通孔36中，所述电动机23通过螺钉固定于第一安装孔34，所述连接板22通过螺钉和第二安装孔35固定于连接柱30的顶端。

为了能够通过电动机23控制转盘20的转动；所述转盘20的中间一体成型有转孔33，所述转盘20通过转孔33转动连接于凸台29，所述第二齿轮26与第一齿轮21形成传动配合，所述第一齿轮21与第三齿轮27形成传动配合。

所述中部径向胀缩机构包括第二安装板8，所述后部径向胀缩机构包括第三安装板13；所述中部径向胀缩机构和后部径向胀缩机构与前部径向胀缩机构的结构相同。

所述第一轴向伸缩机构包括第三摇臂17、第四摇臂18、第一尾板5和第二尾板6，所述第二轴向伸缩机构包括第一摇臂14、第二摇臂15、第三尾板10和第四尾板11，所述第一尾板5、第二尾板6、第三尾板10和第四尾板11上均一体成型有安装槽24。

为了给轴向伸缩机构提供伸缩的动力；所述第一尾板5和第四尾板11上固定有舵机37，所述舵机37固定于安装槽24的一侧，所述舵机37的输出轴转动连接于安装槽24靠近于中心的一端。

所述第四摇臂18的一端固定于第一尾板5上的舵机37的输出轴上，所述第四摇臂18的另一端转动连接于第三摇臂17的一端，所述第三摇臂17的另一端转动连接于第二尾板6上的安装槽24内，所述第三摇臂17转动连接于安装槽24靠近于第二尾板6的圆心的一端。

所述第一摇臂14的一端固定于第四尾板11上的舵机37的输出轴上，所述第一摇臂14的另一端转动连接于第二摇臂15的一端，所述第二摇臂15的另一端转动连接于第三尾板10上的安装槽24内。

所述第二安装板8的左侧固定有第二连接管7，所述第二尾板6固定于第二连接管7的左端，所述第二连接管7内设置有测控电路25，所述第二连接管7的侧壁上周向分布有探伤装置16，所述探伤装置16可以是CCD摄像头，也可以是漏磁检测装置，还可以是相控阵超声检测装置，还可以是三种装置同时使用，本实施例中，优选的，为三个呈圆周分布的CCD摄像头。

所述第一安装板1的右侧固定有第一连接管4，所述第二安装板8的右侧固定有第三连接管9，所述第三安装板13的左侧固定有第四连接管12；所述第一尾板5固定于第一连接管4的右端，所述第三尾板10固定于第三连接管9的右端，所述第四尾板11固定于第四连接管12的左端。

本实施例在使用时,将通信与供电电缆连接于测控电路25上，再通过管外的控制平台控制机器人的第二轴向伸缩机构收缩、第一轴向伸缩机构伸展，同时使得前部径向胀缩机构、中部径向胀缩机构和后部径向胀缩机构均处于收缩状态，如图9所示，然后将装置放入待测管道内。

机器人的工作时先将前部径向胀缩机构和后部径向胀缩机构伸出，如图10中a图所示，此时位于中部径向胀缩机构上的探伤装置16可以对管道内壁进行探伤，此时机器人相对于管道没有移动，不会产生行走振动，进而使得探伤装置16能够捕获幅值较小的缺陷信号，进而能够获得准确的测量结果；再将第一轴向伸缩机构收缩，第二轴向伸缩机构伸展，如图10中b图所示，此时位于中部径向胀缩机构上的探伤装置16可以对管道内壁的下一段进行探伤；再将中部径向胀缩机构伸出，如图10中c图所示；再将后部径向胀缩机构收缩，如图10中d图所示；再将第二轴向伸缩机构收缩，如图10中e图所示；再将后部径向胀缩机构胀开，如图10中f图所示；再将前部径向胀缩机构收缩，如图10中g图所示；再将第一轴向伸缩机构伸展，如图10中h图所示；再将前部径向胀缩机构胀开，如图10中i图所示；再将中部径向胀缩机构收缩，如图10中a图所示；如此循环，能够实现装置沿管道内壁的交替移动，移动过程中当装置处于图10中a和b图所示状态时能够进行抗干扰的探伤。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种在役管道抗干扰探伤机器人，包括前部径向胀缩机构、中部径向胀缩机构、后部径向胀缩机构、第一轴向伸缩机构和第二轴向伸缩机构，其特征在于，第一轴向伸缩机构连接于前部径向胀缩机构与中部径向胀缩机构之间，第二轴向伸缩机构连接于中部径向胀缩机构与后部径向胀缩机构之间；

所述前部径向胀缩机构包括：

第一安装板(1)，第一安装板(1)上周向分布有滑槽(28)，第一安装板(1)的中间上侧一体成型有凸台(29)，凸台(29)上一体成型有连接柱(30)；

第一齿轮(21)，第一齿轮(21)转动连接于连接柱(30)上；

滑杆(2)，滑杆(2)滑动连接于滑槽(28)中，滑杆(2)上远离于第一安装板(1)的中心的一端固定有衬垫(3)；

转盘(20)，转盘(20)的中部设置有第二齿轮(26)，转盘(20)上周向分布有弧形槽(31)；

连接板(22)，连接板(22)固定于连接柱(30)的顶端，连接柱(30)上固定有电动机(23)；

第三齿轮(27)，第三齿轮(27)固定于电动机(23)的输出轴上。

2.根据权利要求1所述的一种在役管道抗干扰探伤机器人，其特征在于，所述弧形槽(31)的槽口周围一体成型有沉槽(32)，所述滑杆(2)靠近于第一安装板(1)的一端安装有轴承(19)，所述轴承(19)滚动连接于沉槽(32)内；所述转盘(20)的中间一体成型有转孔(33)，所述转盘(20)通过转孔(33)转动连接于凸台(29)，所述第二齿轮(26)与第一齿轮(21)形成传动配合，所述第一齿轮(21)与第三齿轮(27)形成传动配合。

3.根据权利要求2所述的一种在役管道抗干扰探伤机器人，其特征在于，所述连接板(22)上一体成型有第一安装孔(34)、第二安装孔(35)和通孔(36)，所述电动机(23)通过螺钉固定于第一安装孔(34)，所述连接板(22)通过螺钉和第二安装孔(35)固定于连接柱(30)的顶端。

4.根据权利要求3所述的一种在役管道抗干扰探伤机器人，其特征在于，所述中部径向胀缩机构包括第二安装板(8)，所述后部径向胀缩机构包括第三安装板(13)；所述中部径向胀缩机构和后部径向胀缩机构与前部径向胀缩机构的结构相同。

5.根据权利要求4所述的一种在役管道抗干扰探伤机器人，其特征在于，所述第一轴向伸缩机构包括第三摇臂(17)、第四摇臂(18)、第一尾板(5)和第二尾板(6)，所述第二轴向伸缩机构包括第一摇臂(14)、第二摇臂(15)、第三尾板(10)和第四尾板(11)，所述第一尾板(5)、第二尾板(6)、第三尾板(10)和第四尾板(11)上均一体成型有安装槽(24)。

6.根据权利要求5所述的一种在役管道抗干扰探伤机器人，其特征在于，所述第一尾板(5)和第四尾板(11)上固定有舵机(37)，所述舵机(37)固定于安装槽(24)的一侧，所述舵机(37)的输出轴转动连接于安装槽(24)靠近于中心的一端。

7.根据权利要求6所述的一种在役管道抗干扰探伤机器人，其特征在于，所述第四摇臂(18)的一端固定于第一尾板(5)上的舵机(37)的输出轴上，所述第四摇臂(18)的另一端转动连接于第三摇臂(17)的一端，所述第三摇臂(17)的另一端转动连接于第二尾板(6)上的安装槽(24)内。

8.根据权利要求7所述的一种在役管道抗干扰探伤机器人，其特征在于，所述第一摇臂(14)的一端固定于第四尾板(11)上的舵机(37)的输出轴上，所述第一摇臂(14)的另一端转动连接于第二摇臂(15)的一端，所述第二摇臂(15)的另一端转动连接于第三尾板(10)上的安装槽(24)内。

9.根据权利要求8所述的一种在役管道抗干扰探伤机器人，其特征在于，所述第一安装板(1)的右侧固定有第一连接管(4)，所述第二安装板(8)的右侧固定有第三连接管(9)，所述第三安装板(13)的左侧固定有第四连接管(12)；所述第一尾板(5)固定于第一连接管(4)的右端，所述第三尾板(10)固定于第三连接管(9)的右端，所述第四尾板(11)固定于第四连接管(12)的左端。

10.根据权利要求9所述的一种在役管道抗干扰探伤机器人，其特征在于，所述第二安装板(8)的左侧固定有第二连接管(7)，所述第二尾板(6)固定于第二连接管(7)的左端，所述第二连接管(7)内设置有测控电路(25)，所述第二连接管(7)的侧壁上周向分布有探伤装置(16)。

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