CN117250198A - 一种双臂协同式检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于自动化检测技术领域，具体说是一种双臂协同式检测装置及其检测方法，包括：导轨、砧材、滑块、舵机连接件、固定台、收发检测装置、检测器、回收器以及电磁发射系统；导轨与砧材交叉设置，导轨固定于砧材上方；导轨上滑动设有滑块，滑块顶面上固设有固定台，以带动固定台在导轨上实现位移；收发检测装置固设于固定台上，且收发检测装置与电磁发射系统连接；收发检测装置内设有与其连接的检测器；所述回收器与检测器连接，用于放置于收发检测装置中，通过电磁发射系统将回收器发射对回收器进行回收。本发明能够自动控制检测器的发射和回收，利用电磁发射系统在很短的时间内将检测器加速到一个比较理想的速度，迅速到达细长管的底部。
Description
技术领域
本发明属于自动化检测技术领域，具体说是一种双臂协同式检测装置及其检测方法。
背景技术
随着工业化、城镇化的发展，工业、企业与居民对管道类需求量逐年增多，而且对于管道的直径和长度要求也更加严格，然而管道在制造加工的过程中，需要对管道的内部进行检测，而细长管内部的检测一直是个难题，因其结构的特殊性不容易对其进行检测。现有技术中，对细长管进行检测时，往往需要人工将检测器缓慢放入长管内，等到达底部之后再通过卷线器慢慢收回，这样操作会消耗掉大量的人力和物力。
发明内容
本发明目的是提供一种双臂式协同式检测装置及其方法，能够利用双臂式机械结构和电磁发射实现检测器快速发射进入细长管内以及快速回收检测器，减少了人工放置和收回有线检测器的时间。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种双臂协同式检测装置，包括：导轨、砧材、滑块、舵机连接件、固定台、收发检测装置、检测器、回收器以及电磁发射系统。
其中，砧材有多个，分别铺设于工作平面上；所述导轨与砧材交叉设置，且导轨固定于砧材上方；所述导轨上滑动设有滑块，所述滑块顶面上固设有固定台，以带动固定台在导轨上实现位移；
所述收发检测装置固设于固定台上，且收发检测装置与电磁发射系统连接，用于为收发检测装置发射检测器提供动力；
所述收发检测装置内设有与其连接的检测器，用于被收发检测装置送入细长管内，对细长管的管道内部进行检测；
所述回收器与检测器连接，用于放置于收发检测装置中，通过电磁发射系统将回收器沿检测器反方向发射，以将检测器带出至细长管外，对回收器进行回收。
所述收发检测装置，包括：管固定装置、立柱、绕组线圈管、舵机、反向线圈管以及固定臂；
所述管固定装置固设于固定台，用于夹持待检测的细长管；
所述立柱有两个，均固接于固定台上，每个所述立柱底部均固接有舵机连接件；所述舵机连接件上固设有舵机；所述舵机的输出端转动设有固定臂，对应两个立柱上的固定臂末端分别固设有绕组线圈管和反向线圈管；
所述绕组线圈管和反向线圈管内分别设有检测器和回收器，所述检测器用于对细长管的管道内部进行检测；
所述绕组线圈管和反向线圈管均与电磁发射系统连接。
所述绕组线圈管和反向线圈管相对设置，且绕组线圈管和反向线圈管沿固定台的中心轴对称固设于固定台两侧；
所述管固定装置的中心轴与固定台的中心轴相重合。
所述绕组线圈管和反向线圈管的缠绕方式为：每层沿绕组架轴向缠绕30匝，且缠绕4层；
所述绕组线圈管和反向线圈管均为PLA材质，且绕组通过1mm线径的漆包线铜线进行缠绕。
所述立柱通过角码固连在固定台上，根据固定臂的长度，沿固定台上设置的U型槽调整与管固定装置轴线间的距离。
所述固定臂的长度等于舵机与管固定装置中心之间的水平距离，以使固定臂摆动后，使绕组线圈管和反向线圈管与细长管同轴。
所述检测器，包括外壳、缓冲垫、出线孔、摄像头和LED光源组；
其中，所述缓冲垫安装于外壳前端；所述出线孔在外壳的尾端；所述摄像头固定于外壳的中前端，以用于对管内部情况进行记录；所述的LED光源组分布在摄像头的四周，以用于对摄像头补充摄像亮度。
所述回收器通过连接线经出线孔与检测器的外壳内固接，用于回收检测器。
所述电磁发射系统与绕组线圈管和反向线圈管的线圈输入端连接；
所述电磁发射系统，包括：电源与零电压开关ZVS的输入端连接；电源与零电压开关ZVS的输入端之间设有总开关，用于控制总电源的通断；
零电压开关ZVS的三相引脚连入变压器输入端，变压器的正、负极输出端分别连入整流桥芯片的正、负极输入端；
整流桥芯片的负极输出端连入绕组线圈管和反向线圈管的一个线圈输入端；发射触发电路与绕组线圈管和反向线圈管的另一个线圈输入端连接；
整流桥芯片的正极输出端通过充电开关分别与发射触发电路和电容正极连接；电容的负极连入线圈输入端。
所述发射触发电路，包括：电池、晶闸管、二极管、发射开关；
所述晶闸管的阳极A端分别与电容正极和充电开关连接，用于维持电流；
所述晶闸管的阴极K端分别与电池负极和绕组线圈管和反向线圈管的另一个线圈输入端连接；
所述晶闸管的门极G端依次经二极管、发射开关与电池正极连接，用于控制发射触发电路中的电压。
一种双臂协同式检测装置的检测方法，包括以下步骤：
1）通过导轨上的滑块调整固定台的位置，调整完成后，将被检测细长管放入管固定装置内，通过调节螺母锁紧管固定装置将细长管固定；
2）将检测器放入绕组线圈管内，使检测器内的摄像头对准管底；
3）开启总开关以及充电开关，电压依次经零电压开关、变压器、整流桥芯片进入至电容正极，以将电磁发射系统中的电容进行蓄能；
4）启动收发检测装置，携带有绕组线圈管的舵机从竖直位置转动到水平，将绕组线圈管对准细长管；
5）开启发射触发电路中的发射开关，电容放电，电磁发射系统将检测器加速，发射至细长管的底部，检测器的摄像头采集细长管的内部图像，检测完成后将携带有绕组线圈管的舵机从水平位置转动到竖直位置，恢复原始状态；
6）将回收器放入另一侧反向线圈管内，并将电磁发射系统中的电容进行蓄能，携带有反向线圈管的舵机从竖直位置转动到水平，将反向线圈管对准细长管；
7）开启发射开关，电容放电，利用电磁发射系统将回收器进行发射，通过连接线将检测器带出，实现回收；将携带有反向线圈管的舵机从水平位置转动到竖直位置，恢复原始状态。
本发明具有以下有益效果及优点：
本发明能够自动控制检测器的发射和回收，利用电磁发射系统很短的时间内将检测器加速到一个比较理想的速度，迅速到达细长管的底部，利用脉冲电磁发射系统发射电子连接线另一端的回收器，将检测器进行回收，实现对细长管快速检测，节省了检测的时间和人工成本。
附图说明
图1是本发明所述的一种双臂协同式检测装置工作流程图；
图2是本发明所述的一种双臂协同式检测装置结构示意图；
图3是本发明检测器结构示意图；
图4是本发明电磁发射系统电路图；
图5是本发明检测器与回收器连接示意图；
其中，1为细长管，2为导轨，3为砧材，4为滑块，5为舵机连接件，6为固定台，7为管固定装置，8为立柱，9为绕组线圈管，10为舵机，11为反向线圈管，12为固定臂，101为出线孔，102为LED光源组，103为摄像头，104为外壳，105为缓冲垫，14为检测器，15为回收器，16为连接线。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图2所示，为本发明所述的一种双臂协同式检测装置结构示意图，本发明一种双臂协同式检测装置，包括：导轨2、砧材3、滑块4、舵机连接件5、固定台6、收发检测装置、检测器14、回收器15以及电磁发射系统；
其中，砧材3有多个，分别铺设于工作平面上；导轨2与砧材3交叉设置，且导轨2固定于砧材3上方；导轨2上滑动设有滑块4，滑块4顶面上固设有固定台6，以带动固定台6在导轨2上实现位移；固定台6通过螺钉与下方的滑块4进行连接；
本实施例中，砧材3采用国标3030G铝型材制成，具有一定的承载能力和减震性能。所述导轨2选型为SBR30S，行程长度为500mm，轨道轴径为30mm，额定动载1560N，静载荷2740N，滑座重量0.63kgf，轨道重量7.4kg/m。所述的滑块4呈开口式，对应选型为SBR30UU，沿导轨2长度方向滑移时，不会产生翻转运动。
收发检测装置固设于固定台6上，且收发检测装置与电磁发射系统连接，用于为收发检测装置发射检测器14提供动力；
收发检测装置内设有与其连接的检测器14，用于被收发检测装置送入细长管1内，对细长管1的管道内部进行检测；
如图5所示，回收器15与检测器14连接，用于放置于收发检测装置中，通过电磁发射系统将回收器15沿检测器14反方向发射，以将检测器14带出至细长管1外，对回收器15进行回收。
收发检测装置，包括：管固定装置7、立柱8、绕组线圈管9、舵机10、反向线圈管11以及固定臂12；
管固定装置7固设于固定台6，用于夹持待检测的细长管1；
所述立柱8有两个，均固接于固定台6上，每个立柱8底部均固接有舵机连接件5；所述舵机连接件5上固设有舵机10；舵机10的输出端转动设有固定臂12，对应两个立柱8上的固定臂12末端分别固设有绕组线圈管9和反向线圈管11；
本实施例中，舵机10的型号为Dynamixel系列 AX-18A，输出端能直接与摆臂连接，能够快速响应；舵机10通过舵机连接件5固定于立柱8上，舵机连接件5与舵机10提供的安装接口一致，贴合无缝装配，避免舵机10动作过程中的抖动；
绕组线圈管9和反向线圈管11内分别设有检测器14和回收器15，所述检测器14用于对细长管1的管道内部进行检测；
绕组线圈管9和反向线圈管11均与电磁发射系统连接。
绕组线圈管9和反向线圈管11相对设置，且绕组线圈管9和反向线圈管11沿固定台6的中心轴对称固设于固定台6两侧；
管固定装置7的中心轴与固定台6的中心轴相重合。
绕组线圈管9和反向线圈管11的缠绕方式为：每层沿绕组架轴向缠绕30匝，且缠绕4层；所述绕组线圈管9和反向线圈管11均为PLA材质，且绕组通过1mm线径的漆包线铜线进行缠绕。
立柱8通过角码固连在固定台6上，根据固定臂12的长度，沿固定台6上设置的U型槽调整与管固定装置7轴线间的距离。
固定臂12的长度等于舵机10与管固定装置7中心之间的水平距离，以使固定臂12摆动后，使绕组线圈管9和反向线圈管11与细长管1同轴。
如图3所示，为本发明检测器结构示意图；检测器14，包括外壳104、缓冲垫105、出线孔101、摄像头103和LED光源组102；
其中，缓冲垫105安装于外壳104前端，能够减少碰撞时的冲击；采用了45#钢作为外壳104，一方面能够保护内部元器件，另一方面能够导磁。
出线孔101在外壳104的尾端，能将内部总线导出，方便后续回收；
摄像头103固定于外壳104的中前端，以用于对管内部情况进行记录；
本实施例中摄像头103上集成了四片LED发光芯片的LED光源组102，能够对前端黑暗环境的摄像头103进行补光；且本实施例中，外壳104内设有电源，为LED光源组102和摄像头103供电；LED光源组102和摄像头103均与外壳104内的控制器连接，外壳104内的控制器通过无线通信模块与外部通信，实现检测器14的通断。
如图5所示，回收器15通过连接线16经出线孔101与检测器14的外壳104内固接，用于回收检测器14。
如图4所示，是本发明电磁发射系统电路图；本发明中电磁发射系统与绕组线圈管9和反向线圈管11的线圈输入端连接；
电磁发射系统，包括：电源与零电压开关ZVS的输入端连接；电源与零电压开关ZVS的输入端之间设有总开关，用于控制总电源的通断；
零电压开关ZVS的三相引脚连入变压器输入端，变压器的正、负极输出端分别连入整流桥芯片的正、负极输入端；
整流桥芯片的负极输出端连入绕组线圈管9和反向线圈管11的一个线圈输入端；发射触发电路与绕组线圈管9和反向线圈管11的另一个线圈输入端连接；整流桥芯片的正极输出端通过充电开关分别与发射触发电路和电容正极连接；电容的负极连入线圈输入端。
发射触发电路，包括：电池、晶闸管、二极管、发射开关；晶闸管的阳极A端分别与电容正极和充电开关连接，用于维持电流；晶闸管的阴极K端分别与电池负极和绕组线圈管9和反向线圈管11的另一个线圈输入端连接；晶闸管的门极G端依次经二极管、发射开关与电池正极连接，用于控制发射触发电路中的电压。
如图1所示，为本发明所述的一种双臂协同式检测装置工作流程图；
本发明所述的检测方法是利用快速收发的检测器14，利用电磁发射系统很短的时间内将检测器14加速到一个比较理想的速度，迅速到达细长管1的底部，利用电磁发射系统发射连接线16另一端的回收器15，将检测器14进行回收，对检测器14内的信息进行读取和后处理，实现对细长管1的检测。
本发明一种双臂协同式检测装置的检测方法，包括以下步骤：
1）通过导轨2上的滑块4调整固定台6的位置，调整完成后，将被检测细长管1放入管固定装置7内，通过调节螺母锁紧管固定装置7将细长管1固定；
2）将检测器14放入绕组线圈管9内，使检测器14内的摄像头103对准管底；
3）开启总开关以及充电开关，电压依次经零电压开关、变压器、整流桥芯片进入至电容正极，以将电磁发射系统中的电容进行蓄能；
4）启动收发检测装置，携带有绕组线圈管9的舵机10从竖直位置转动到水平，将绕组线圈管9对准细长管1；
5）开启发射触发电路中的发射开关，电容放电，电磁发射系统将检测器14加速，发射至细长管1的底部，检测器14的摄像头103采集细长管1的内部图像，检测完成后将携带有绕组线圈管9的舵机10从水平位置转动到竖直位置，恢复原始状态；
6）将回收器15放入另一侧反向线圈管11内，并将电磁发射系统中的电容进行蓄能，携带有反向线圈管11的舵机10从竖直位置转动到水平，将反向线圈管11对准细长管1；
7）开启发射开关，电容放电，利用电磁发射系统将回收器15进行发射，通过连接线16将检测器14带出，实现回收；将携带有反向线圈管11的舵机10从水平位置转动到竖直位置，恢复原始状态。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
实施例：
将被检测细长管1放入管固定装置7内，通过调节螺母将细长管1固定。将检测器14放入绕组线圈管9内，使检测器14内摄像头103对准管底。将电磁发射系统中的电容进行蓄能，舵机10从竖直位置转动到水平，将绕组线圈管9对准细长管1。电容放电，利用电磁发射系统很短的时间内将检测器14加速到一个比较理想的速度，使其迅速到达细长管1的底部，之后将舵机10从水平位置转动到竖直位置，恢复原始状态。将回收器15放入另一侧反向线圈管11内，将连接线16梳理好防止卡线。将电磁发射系统中的电容进行蓄能，携带有反向线圈管11的舵机10从竖直位置转动到水平，将反向线圈管11对准细长管1。电容放电，利用电磁发射系统将回收器15进行发射，通过连接线16将检测器14带出，实现回收。将携带有反向线圈管11的舵机10从水平位置转动到竖直位置，恢复原始状态。
综上所述，利用本发明设计的双臂式机械结构中的电磁发射系统，采用非接触式的方法能够减小发射阻力的同时还能极大提升发射速度，实现检测器14在细长管1中快速发射和回收，减少了人工放置和收回有线检测器的时间。
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)
1.一种双臂协同式检测装置，其特征在于，包括：导轨（2）、砧材（3）、滑块（4）、舵机连接件（5）、固定台（6）、收发检测装置、检测器（14）、回收器（15）以及电磁发射系统；
其中，砧材（3）有多个，分别铺设于工作平面上；所述导轨（2）与砧材（3）交叉设置，且导轨（2）固定于砧材（3）上方；所述导轨（2）上滑动设有滑块（4），所述滑块（4）顶面上固设有固定台（6），以带动固定台（6）在导轨（2）上实现位移；
所述收发检测装置固设于固定台（6）上，且收发检测装置与电磁发射系统连接，用于为收发检测装置发射检测器（14）提供动力；
所述收发检测装置内设有与其连接的检测器（14），用于被收发检测装置送入细长管（1）内，对细长管（1）的管道内部进行检测；
所述回收器（15）与检测器（14）连接，用于放置于收发检测装置中，通过电磁发射系统将回收器（15）沿检测器（14）反方向发射，以将检测器（14）带出至细长管（1）外，对回收器（15）进行回收。
2.根据权利要求1所述的一种双臂协同式检测装置，其特征在于，所述收发检测装置，包括：管固定装置（7）、立柱（8）、绕组线圈管（9）、舵机（10）、反向线圈管（11）以及固定臂（12）；
所述管固定装置（7）固设于固定台（6），用于夹持待检测的细长管（1）；
所述立柱（8）有两个，均固接于固定台（6）上，每个所述立柱（8）底部均固接有舵机连接件（5）；所述舵机连接件（5）上固设有舵机（10）；所述舵机（10）的输出端转动设有固定臂（12），对应两个立柱（8）上的固定臂（12）末端分别固设有绕组线圈管（9）和反向线圈管（11）；
所述绕组线圈管（9）和反向线圈管（11）内分别设有检测器（14）和回收器（15），所述检测器（14）用于对细长管（1）的管道内部进行检测；
所述绕组线圈管（9）和反向线圈管（11）均与电磁发射系统连接。
3.根据权利要求2所述的一种双臂协同式检测装置，其特征在于，所述绕组线圈管（9）和反向线圈管（11）相对设置，且绕组线圈管（9）和反向线圈管（11）沿固定台（6）的中心轴对称固设于固定台（6）两侧；
所述管固定装置（7）的中心轴与固定台（6）的中心轴相重合。
4.根据权利要求3所述的一种双臂协同式检测装置，其特征在于，所述绕组线圈管（9）和反向线圈管（11）的缠绕方式为：每层沿绕组架轴向缠绕30匝，且缠绕4层；
所述绕组线圈管（9）和反向线圈管（11）均为PLA材质，且绕组通过1mm线径的漆包线铜线进行缠绕。
5.根据权利要求2所述的一种双臂协同式检测装置，其特征在于，所述立柱（8）通过角码固连在固定台（6）上，根据固定臂（12）的长度，沿固定台（6）上设置的U型槽调整与管固定装置（7）轴线间的距离。
6.根据权利要求2所述的一种双臂协同式检测装置，其特征在于，所述固定臂（12）的长度等于舵机（10）与管固定装置（7）中心之间的水平距离，以使固定臂（12）摆动后，使绕组线圈管（9）和反向线圈管（11）与细长管（1）同轴。
7.根据权利要求1所述的一种双臂协同式检测装置，其特征在于，所述检测器（14），包括外壳（104）、缓冲垫（105）、出线孔（101）、摄像头（103）和LED光源组（102）；
其中，所述缓冲垫（105）安装于外壳（104）前端；所述出线孔（101）在外壳（104）的尾端；所述摄像头（103）固定于外壳（104）的中前端，以用于对管内部情况进行记录；所述的LED光源组（102）分布在摄像头（103）的四周，以用于对摄像头（103）补充摄像亮度；
所述回收器（15）通过连接线（16）经出线孔与检测器（14）的外壳（104）内固接，用于回收检测器（14）。
8.根据权利要求2所述的一种双臂协同式检测装置，其特征在于，电磁发射系统与绕组线圈管（9）和反向线圈管（11）的线圈输入端连接；
电磁发射系统，包括：电源与零电压开关ZVS的输入端连接；电源与零电压开关ZVS的输入端之间设有总开关，用于控制总电源的通断；
零电压开关ZVS的三相引脚连入变压器输入端，变压器的正、负极输出端分别连入整流桥芯片的正、负极输入端；
整流桥芯片的负极输出端连入绕组线圈管（9）和反向线圈管（11）的一个线圈输入端；发射触发电路与绕组线圈管（9）和反向线圈管（11）的另一个线圈输入端连接；
整流桥芯片的正极输出端通过充电开关分别与发射触发电路和电容正极连接；电容的负极连入线圈输入端。
9.根据权利要求8所述的一种双臂协同式检测装置，其特征在于，所述发射触发电路，包括：电池、晶闸管、二极管、发射开关；
所述晶闸管的阳极A端分别与电容正极和充电开关连接，用于维持电流；
所述晶闸管的阴极K端分别与电池负极和绕组线圈管（9）和反向线圈管（11）的另一个线圈输入端连接；
所述晶闸管的门极G端依次经二极管、发射开关与电池正极连接，用于控制发射触发电路中的电压。
10.一种双臂协同式检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）通过导轨（2）上的滑块（4）调整固定台（6）的位置，调整完成后，将被检测细长管（1）放入管固定装置（7）内，通过调节螺母锁紧管固定装置（7）将细长管（1）固定；
2）将检测器（14）放入绕组线圈管（9）内，使检测器（14）内的摄像头（103）对准管底；
3）开启总开关以及充电开关，电压依次经零电压开关、变压器、整流桥芯片进入至电容正极，以将电磁发射系统中的电容进行蓄能；
4）启动收发检测装置，携带有绕组线圈管（9）的舵机（10）从竖直位置转动到水平，将绕组线圈管（9）对准细长管（1）；
5）开启发射触发电路中的发射开关，电容放电，电磁发射系统将检测器（14）加速，发射至细长管（1）的底部，检测器（14）的摄像头（103）采集细长管（1）的内部图像，检测完成后将携带有绕组线圈管（9）的舵机（10）从水平位置转动到竖直位置，恢复原始状态；
6）将回收器（15）放入另一侧反向线圈管（11）内，并将电磁发射系统中的电容进行蓄能，携带有反向线圈管（11）的舵机（10）从竖直位置转动到水平，将反向线圈管（11）对准细长管（1）；
7）开启发射开关，电容放电，利用电磁发射系统将回收器（15）进行发射，通过连接线（16）将检测器（14）带出，实现回收；将携带有反向线圈管（11）的舵机（10）从水平位置转动到竖直位置，恢复原始状态。
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