CN204223012U - 适用于不同直径管道的检测机器人系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于不同直径管道的检测机器人系统，包含有PC计算机、控制箱、交换机、机器人本体和视频机构，所述PC计算机和控制箱均通过以太网与所述交换机实现连接，所述控制箱和机器人本体通过主线缆连接，所述视频机构连接在所述机器人本体；通过底座安装板利用导向轮和齿轮沿着环形导轨进行周向旋转动作，同时检测工具架利用传动皮带可沿着管道进行轴向运动，达到优化结构、适应多种管道检测、方便控制、提高效率、降低生产成本和提高生产精度的目的。

Description

适用于不同直径管道的检测机器人系统

技术领域

本实用新型涉及机器系统，具体涉及适用于不同直径管道的检测机器人系统。

背景技术

无论是工业工程还是日常生活中，管道作为一种输送成本低、效率高、安全无污染的运输方式，都起着非常重要的作用。但金属管道受周围环境的腐蚀作用和人为破坏等因素影响，会发生泄漏、爆裂，引起火灾、爆炸等事故，造成环境污染、经济损失，威胁人身安全。这就需要定期对管道进行检测、维修或清洗等工作，来确保管道使用过程的安全性。在管道外面进行作业的机器人由于没有管道内封闭圆柱面的导向或支撑，其移动和控制更加困难。目前，沿管道在外表面上作业的机器人多采用蠕动式的移动方式，即通过电机、液压缸或气缸驱动，由几个模块交替、协调动作进行夹持、伸缩动作，也有机器人采用连续的移动方式，通过压紧轮或形成封闭链包绕在管子外表面连续移动，但存在结构复杂、控制困难、效率低下、加工成本高、定位精度不高等不足之处，很难推广应用。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出了适用于不同直径管道的检测机器人系统，以达到优化结构、适应多种管道检测、方便控制、提高效率、降低生产成本和提高生产精度的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种适用于不同直径管道的检测机器人系统，包含有PC计算机、控制箱、交换机、机器人本体和视频机构，所述PC计算机和控制箱均通过以太网与所述交换机实现连接，所述控制箱和机器人本体通过主线缆连接,所述视频机构连接在所述机器人本体上；

所述机器人本体包含有机器人辅助安装组件、周向运动组件、轴向运动组件和末端编码器组件；

所述辅助安装组件包含有环形导轨和齿条，所述环形导轨置于所述周向运动组件下方，所述齿条贴合所述环形导轨并置于所述环形导轨上方；

所述周向运动组件包含有底座安装板，所述的底座安装板由两侧的支撑板和中央固定板这三块板组成，两侧的支撑板和中央固定板通过枢纽轴连接，所述底座安装板下方对称设有导向轮，所述环形导轨两侧边均贴合所述导向轮，所述底座安装板的下方还设有齿轮，所述齿轮啮合所述齿条；

所述轴向运动组件连接在所述底座安装板上，所述轴向运动组件包含有轴向底板，所述轴向底板置于所述底座安装板上方，所述轴向底板上设有固定横梁，所述固定横梁上设有传动皮带，所述传动皮带的端部设有检测工具架；

所述末端编码器包含有压紧轮和固定支架，所述压紧轮通过固定支架与底座安装板的侧面上，所述压紧轮连接有光电编码器，所述光电编码器通过线缆与所述控制箱实现连接。

作为优选的，所述PC计算机包含有控制软件，所述控制软件通过以太网与所述控制箱相连接。

作为优选的，所述控制箱包含有CPU第一主控板、运动控制模块、IO模块和伺服放大器，CPU控制板通过以太网与所述交换机实现连接。

作为优选的，所述视频机构包含有视频采集板卡、第二主控板和软件。

作为优选的，所述齿轮上连接有永磁直流电机。

作为优选的，所述底座安装板利用导向轮沿环形导轨的侧边进行滑动。

作为优选的，所述两侧支撑板和中央固定板的夹角，可以使安装在底座板上的导向轮适应不同直径的被检管道。

通过上述技术方案，本实用新型通过调节底座安装两侧支撑板和中央固定板的夹角，可以使安装在底座板上的导向轮适应不同直径的被检管道，从而完成对不同直径管道进行检测，并利用导向轮和齿轮沿着环形导轨进行周向旋转动作，同时检测工具架利用传动皮带可沿着管道进行轴向运动，达到优化结构、适应多种管道检测、方便控制、提高效率、降低生产成本和提高生产精度的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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。

图1为本实用新型实施例所公开的适用于不同直径管道的检测机器人系统的系统流程示意图；

图2为本实用新型实施例所公开的适用于不同直径管道的检测机器人系统的控制箱结构示意图；

图3为本实用新型实施例所公开的适用于不同直径管道的检测机器人系统的机器人本体的结构示意图；

图4为本实用新型实施例所公开的适用于不同直径管道的检测机器人系统的机器人本体的侧视示意图；

图5为本实用新型实施例所公开的适用于不同直径管道的检测机器人系统的视频测量示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.环形导轨     2.齿条    3.底座安装板     4.导向轮    5.齿轮

6.轴向底板     7.固定横梁    8.传动皮带    9.检测工具架    10.压紧轮

11.固定支架     12.光电编码器

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实用新型提供了适用于不同直径管道的检测机器人系统，其工作原理是通过调节底座安装两侧支撑板和中央固定板的夹角，可以使安装在底座板上的导向轮适应不同直径的被检管道，从而完成对不同直径管道进行检测，并利用导向轮和齿轮沿着环形导轨进行周向旋转动作，同时检测工具架利用传动皮带可沿着管道进行轴向运动，达到优化结构、适应多种管道检测、方便控制、提高效率、降低生产成本和提高生产精度的目的。

下面结合实施例和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种适用于不同直径管道的检测机器人系统，包含有PC计算机、控制箱、交换机、机器人本体和视频机构，PC计算机和控制箱均通过以太网与交换机实现连接，控制箱和机器人本体通过主线缆连接,视频机构连接在机器人本体上；

PC计算机包含有控制软件，控制软件通过以太网与控制箱相连接；

控制箱包含有CPU第一主控板、运动控制模块、IO模块和伺服放大器，CPU控制板通过以太网与交换机实现连接；

机器人本体包含有机器人辅助安装组件、周向运动组件、轴向运动组件和末端编码器组件；辅助安装组件包含有环形导轨1和齿条2，环形导轨1置于周向运动组件下方，齿条2贴合环形导轨1并置于环形导轨1上方；周向运动组件包含有底座安装板3，所述的底座安装板由两侧的支撑板和中央固定板这三块板组成，两侧的支撑板和中央固定板通过枢纽轴连接，底座安装板3下方对称设有导向轮4，环形导轨1两侧边均贴合导向轮4，底座安装板3利用导向轮4沿环形导轨1的侧边进行滑动，底座安装板3的下方还设有齿轮5，齿轮5啮合齿条2，齿轮5上连接有永磁直流电机；轴向运动组件连接在底座安装板3上，轴向运动组件包含有轴向底板6，轴向底板6置于底座安装板3上方，轴向底板6上设有固定横梁7，固定横梁7上设有传动皮带8，传动皮带8的端部设有检测工具架9；末端编码器包含有压紧轮10和固定支架11，压紧轮10通过固定支架11与底座安装板3的侧面上，压紧轮10连接有光电编码器12，光电编码器12通过线缆与控制箱实现连接。

视频机构包含有视频采集板卡、第二主控板和软件。

下面结合实施例和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。如图1-图2所示，管道检测机器人系统包括有PC计算机、控制箱、交换机、机器人本体和视频机构。控制箱内包括有CPU第一主控板，运动控制模块，IO模块，伺服放大器。PC计算机和控制箱都通过以太网线连接到交换机上，控制箱和机器人本体通过主线缆连接。PC计算机上运行控制软件，控制软件通过以太网和控制箱相连，所有控制指令以及信号数据均通过以太网与控制箱进行交互。控制箱内的CPU第一主控板经由交换机接收PC计算机发出的控制指令，经过控制计算，发送相应的控制信号和数据到运动控制模块，驱动放大器输出电机驱动信号，经由主线缆驱动电机动作。同时，机器人本体上各轴电机的状态信息经由控制箱反馈给PC计算机，用于监测和界面显示。视频机构中包含有视频采集板卡、第二主控板和软件，通过安装在机器人本体上的相机，采集到现场图像，在软件界面上显示。

如图3和图4所示，检测机器人本体包括有辅助安装组件、周向运动组件、轴向运动组件和末端编码器组件构成。辅助安装组件为环形导轨1和齿条2，其中的环形导轨1为根据被检管道尺寸规格所定制，用于安装固定在被检管道的周向方向，齿条2用于安装在环形导轨1的上方，贴着环形导轨1表面布置，并通过搭扣对齿条端部进行锁紧固定。周向运动组件包括有底座安装板3、永磁直流电机、传动机构、齿轮5和导向机构。周向运动组件由永磁直流电机驱动，经蜗轮蜗杆传动，进而驱动底座安装板3下方的齿轮5动作，齿轮5啮合到下方已安装就绪的齿条2，从而驱动机器人沿被检管道周向动作。底座安装板3下方对称设置有导向轮4，环形导轨1两侧边均贴合导向轮4。轴向运动组件安装在机器人周向运动组件上，包括有轴向底板6、固定横梁7、电机、传动皮带8、检测工具架9。轴向底板6上设有固定横梁7，固定横梁7上设有传动皮带8，皮带端部设有检测工具架9。电机驱动皮带传动，从而带动安装在皮带上的检测工具架9沿管道轴向方向动作。末端编码器组件安装在周向运动组件上，包括压紧轮10、光电编码器12和固定支架11。压紧轮10通过固定支架11连接到周向传动组件上，压紧轮10贴近被检管道外壁表面滚动，轮轴中心通过联轴器连接到光电编码器12，光电编码器12的数据信息通过线缆传输到控制箱。

视频机构由安装在三轴运动平台上的视频采集卡、主控板和测量计算软件组成。其功能为结合安装在轴向运动组件上的相机移动，确定视频图像中的缺陷规格尺寸。如图5所示，在对被检管道进行检测时，操作人员控制周向运动组件，使视频图像的中心交叉线分别对准缺陷在周向方向上的两个端点，分别读取两次编码器信息，其差值即为缺陷在周向方向的尺寸值。同样，操作人员驱动轴向运动组件，使视频图像的中心交叉线分别对准缺陷在周向方向上的两个端点，分别读取两次编码器信息，其差值即为缺陷在周向方向的尺寸值。

通过以上的方式，本实用新型所提供的适用于不同直径管道的检测机器人系统，通过底座安装板利用导向轮和齿轮沿着环形导轨进行周向旋转动作，同时检测工具架利用传动皮带可沿着管道进行轴向运动，达到优化结构、适应多种管道检测、方便控制、提高效率、降低生产成本和提高生产精度的目的。采用该管道检测机器人系统，可以实现对不同直径的管道的超声或目视自动化检测过程。本实用新型所述的管道检测机器人系统采用手动/自动切换运动控制，当自动运行控制时，通过伺服电机配合光电编码器进行闭环反馈控制，可以在工业恶劣环境下实现定位准确、运行稳定。本实用新型所述的管道检测机器人系统采用以太网连接的控制方式，可以适用于需要长距离远程控制的应用场合，只要接入控制箱所在的网段，即可进行管道检测过程的自动控制。本实用新型所述的管道检测机器人系统可以通过调整环形导轨的尺寸规格，即可实现对不同直径管道的检测。同时系统提供有末端编码器组件，可以直接获取在管道周向方向上的位置信息，避免由于减速传动机构带来的间隙误差，提高了系统定位精度。同时本实用新型所述的检测机器人系统具备视频功能，通过安装在轴向运动组件上的视频相机，可以对机器人检测过程和被检管道表面进行实时监测，同时可以对所发现缺陷的大小、面积进行测量。该装置操作灵活性强，而且对不同管材具有适应性，可以用于实现管道检测的自动化过程，提高了系统操作的自动化水平。

以上所述的仅是本实用新型所公开的适用于不同直径管道的检测机器人系统的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种适用于不同直径管道的检测机器人系统，其特征在于，包含有PC计算机、控制箱、交换机、机器人本体和视频机构，所述PC计算机和控制箱均通过以太网与所述交换机实现连接，所述控制箱和机器人本体通过主线缆连接,所述视频机构连接在所述机器人本体上；

所述机器人本体包含有机器人辅助安装组件、周向运动组件、轴向运动组件和末端编码器组件；

所述辅助安装组件包含有环形导轨和齿条，所述环形导轨置于所述周向运动组件下方，所述齿条贴合所述环形导轨并置于所述环形导轨上方；

所述周向运动组件包含有底座安装板，所述的底座安装板由两侧的支撑板和中央固定板这三块板组成，两侧的支撑板和中央固定板通过枢纽轴连接，所述底座安装板下方对称设有导向轮，所述环形导轨两侧边均贴合所述导向轮，所述底座安装板的下方还设有齿轮，所述齿轮啮合所述齿条；

所述轴向运动组件连接在所述底座安装板上，所述轴向运动组件包含有轴向底板，所述轴向底板置于所述底座安装板上方，所述轴向底板上设有固定横梁，所述固定横梁上设有传动皮带，所述传动皮带的端部设有检测工具架；

所述末端编码器包含有压紧轮和固定支架，所述压紧轮通过固定支架与底座安装板的侧面上，所述压紧轮连接有光电编码器，所述光电编码器通过线缆与所述控制箱实现连接。

2.根据权利要求1所述的适用于不同直径管道的检测机器人系统，其特征在于，所述PC计算机包含有控制软件，所述控制软件通过以太网与所述控制箱相连接。

3.根据权利要求1所述的适用于不同直径管道的检测机器人系统，其特征在于，所述控制箱包含有CPU第一主控板、运动控制模块、IO模块和伺服放大器，CPU控制板通过以太网与所述交换机实现连接。

4.根据权利要求1所述的适用于不同直径管道的检测机器人系统，其特征在于，所述视频机构包含有视频采集板卡、第二主控板和软件。

5.根据权利要求1所述的适用于不同直径管道的检测机器人系统，其特征在于，所述齿轮上连接有永磁直流电机。

6.根据权利要求1所述的适用于不同直径管道的检测机器人系统，其特征在于，所述底座安装板利用导向轮沿环形导轨的侧边进行滑动。

7.根据权利要求1所述的适用于不同直径管道的检测机器人系统，其特征在于，所述两侧支撑板和中央固定板的夹角，可以使安装在底座板上的导向轮适应不同直径的被检管道。