CN204228627U - 一种深孔内壁成像系统 - Google Patents
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Abstract
一种深孔内壁成像系统，该成像系统由机械结构域控制系统组成；工字钢a通过两对系统支撑板支撑在推车前端；工字钢a和工字钢b连接在一起，以增加检测的深度；测头轴承套在工字钢上，测头轴承外圈套装有大锥齿轮，测头轴承内圈装有内圈圆环，圆环上下焊接有水平上支撑板和水平下支撑板，支撑板上分别安装有一对上滚轮和一对下滚轮，滚轮可在工字钢外表面上的滚轮上轨道、滚轮下轨道滚动，滚轮两侧安装有导轨，以防止左右滑动；小锥齿轮与大锥齿轮啮合，同步带两端通过同步带锁紧螺栓安装的水平上支撑板下面；大锥齿轮一端安装有相机安装板，在相机安装板上装有相机。本实用新型适用于不能使用电信号的防火防爆、行程长、行程精确控制的场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种深孔内壁成像系统，属于机械设计与自动化控制领域。
背景技术
保存重要物料的环形储物管壁的损伤检测对物料的保存寿命具有重要的意义，如果没有检测或检测方法不当而导致物料泄漏将导致不可估量的损失。环形储物管外壁的检测相对容易，而内壁的检测比较困难，特别是内孔直径较小、深度较大的内壁损失检测则显得尤为困难。目前对深孔内壁的检测多采用超声检测，超声检测虽然能够检测出内壁损伤的大概部位，但对于内壁的裂纹大小计算、裂纹发展趋势评估、裂纹精确定位等难以胜任，而通过对内壁的成像并对成像进行分析则是内壁检测的一个有效方法。对于深孔内壁的成像的主要困难是成像系统不能与环形储物管有接触、成像系统前端没有支撑、成像系统需要沿内壁360度循环扫描拍照、照片需要实时传给计算机等，目前尚未有专门针对深孔内壁成像的设备。
针对以上所述，为了对环形储物管的深孔内壁进行成像，本实用新型提出了一种深孔内壁成像系统。该系统能够对深孔内壁进行循环扫描拍照，并实时传送给计算机，可以设置相机每次旋转的角度和测头每次的进给量，并可根据深孔的长度来增加测量系统的长度。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种深孔内壁成像系统，该成像系统由机械结构域控制系统组成。
机械结构包括推车1、把手2、配重3、系统支撑板4、后端皮带轮5、拖链7、上滚轮8、水平上支撑板9、小锥齿轮12、大锥齿轮13、相机安装板14、相机15、拖链支撑板16、同步带17、工字钢a18、工字钢b42、前端皮带轮19、皮带支撑滚子21、水平下支撑板23、下滚轮22、螺栓、联轴器27、滚轮上轨道28、测头轴承29、内圈圆环30、滚轮下轨道31、激光反光板32、轴承盖板a33、皮带轮支撑板a35、轴承a34、皮带轮轴36、皮带轮支撑板b35、轴承b38、轴承盖板b39、销40、连接板43，螺栓包括同步带锁紧螺栓11、系统支撑板锁紧螺栓24、连接板螺栓41。
工字钢a18通过两对系统支撑板4支撑在推车1前端，系统支撑板4通过系统支撑板锁紧螺栓24与推车1固定，配重3放在推车1的后端；工字钢a18和工字钢b42通过连接板43、销40、连接板螺栓41连接在一起，以增加检测的深度。工字钢a18的一端和工字钢b42的一端分别装有后端皮带轮5、前端皮带轮19；测头轴承29套在工字钢18上，测头轴承29外圈套装有大锥齿轮13，测头轴承29内圈装有内圈圆环30，圆环上下焊接有水平上支撑板9和水平下支撑板23，水平上支撑板9和水平下支撑板23上分别安装有一对上滚轮8和一对下滚轮22，滚轮可以在工字钢a18和工字钢b42外表面上的滚轮上轨道28、滚轮下轨道31滚动，滚轮两侧安装有导轨，以防止左右滑动；水平上支撑板9上安装有齿轮驱动电机10，电机轴上安装有小锥齿轮12，小锥齿轮12与大锥齿轮13啮合，同步带17的两端通过同步带锁紧螺栓11安装的水平上支撑板9的下面；在内圈圆环30的一侧安装有激光反光板32，在内圈圆环30的前端安装有拖链支撑板16，拖链支撑板16与拖链7相连，相机15、齿轮伺服电机10的电线放在拖链7中，随拖链7一起运动，以防止电线缠绕。在大锥齿轮13的一端安装有相机安装板14，在相机安装板14上装有相机。
电气系统包括齿轮伺服电机10、同步带伺服电机26、前端限位开关20、后端限位开关6、激光测距仪25、计算机45、PCI卡46、齿轮伺服驱动器47、同步带伺服驱动器48、控制面板44，控制面板44上有手动/自动切换按钮61、急停按钮62、自动指示灯60、手动指示灯59、相机前进指示灯58、相机后退指示灯57、相机正转指示灯50、相机反转指示灯49、相机前进按钮56、相机后退按钮55、相机正转按钮54、相机反转按钮52、拍照按钮51、自动运行按钮53。
同步带伺服电机26可以通过同步带17驱动相机15沿工字钢a18、工字钢b42前进或后退，齿轮伺服电机10可以通过小锥齿轮12、大锥齿轮13驱动相机15做360度旋转，激光测距仪25安装在工字钢a18的一端，通过安装在内圈圆环30左侧的激光反光板32来测量相机15前进的距离。在工字钢a18和工字钢b42的一端分别安装有后端限位开关6和前端限位开关20，以防止相机15超程。伺服驱动器、各种按钮、限位开关、激光测距仪信号通过PCI板接入计算机，相机则通过串口直接与计算机相连。
同步带伺服电机26通过联轴器27与后端皮带轮5的主轴36相连，后端皮带轮5两侧分别安装有轴承a34、轴承b38，所述轴承a34、轴承b38上分别固定有皮带轮支撑板a35、皮带轮支撑板b37；所述轴承a34、轴承b38外侧分别安装有轴承盖板a33、轴承盖板b39。
所述深孔内壁成像系统分为手动工作和自动工作。
手动工作时，将手动/自动切换按钮61打在手动位置，此时手动指示灯59亮。按下相机前进按钮56，信号经过PCI板46传给计算机45，计算机45通过PCI板46发送信号给同步带伺服驱动器48，驱动同步带伺服电机26正转，同步带伺服电机26通过联轴器27驱动后端皮带轮5正转，皮带轮5通过同步带17带动、上滚轮8、水平上支撑板9带动相机15前进，相机前进指示灯58亮。松开相机前进按钮56，相机前进指示灯58灭，相机15停止前进。按下相机后退按钮55，信号经过PCI板46传给计算机45，计算机45通过PCI板46发送信号给同步带伺服驱动器48，驱动同步带伺服电机26反转，同步带伺服电机26通过联轴器27驱动后端皮带轮5反转，皮带轮5通过同步带17带动、上滚轮8、水平上支撑板9带动相机15后退，相机后退指示灯57亮。松开相机后退按钮55，相机后退指示灯57灭，相机15停止后退。按下相机正转按钮54，信号经过PCI板46传给计算机45，计算机45通过PCI板46发送信号给同步带伺服驱动器47，驱动齿轮伺服电机10正转，齿轮伺服电机10通过小锥齿轮12、大锥齿轮13驱动相机15正转，相机正转指示灯50亮。松开相机正转按钮54，相机正转指示灯50灭，相机15停止正转。按下相机反转按钮52，信号经过PCI板46传给计算机45，计算机45通过PCI板46发送信号给同步带伺服驱动器47，驱动齿轮伺服电机10正转，齿轮伺服电机10通过小锥齿轮12、大锥齿轮13驱动相机15反转，相机反转指示灯49亮。松开相机反转按钮52，相机反转指示灯49灭，相机15停止反转。按下拍照按钮51，信号经过PCI板46传给计算机45，计算机45通过串口发送信号控制相机15进行拍照，拍照完毕后计算机45通过串口读取相机15的照片并保存在计算机45的硬盘上。
自动工作时，将手动/自动切换按钮61打在自动位置，此时自动指示灯60亮。按下自动运行按钮53，系统首先自动复位，即相机15回到工字钢18的最后端，并旋转到最上端。复位完成后，计算机45通过串口发送信号控制相机15进行拍照，拍照完毕后计算机45通过串口读取相机15的照片并保存在计算机45的硬盘上，拍完一张照片后，计算机45通过PCI板46发送信号给同步带伺服驱动器47，驱动齿轮伺服电机10正转，齿轮伺服电机10通过小锥齿轮12、大锥齿轮13驱动相机15正转，相机正转指示灯50亮，相机15正转一个设定的角度后，计算机45通过串口发送信号控制相机15进行拍照，拍照完毕后计算机45通过串口读取相机15的照片并保存在计算机45的硬盘上，如此循环。当相机15旋转到360度时，计算机45通过PCI板46发送信号给同步带伺服驱动器47，驱动齿轮伺服电机10反转，齿轮伺服电机10通过小锥齿轮12、大锥齿轮13驱动相机15反转，当相机15反转到最上端时停止，此时计算机45通过PCI板46发送信号给同步带伺服驱动器48，驱动同步带伺服电机26正转，同步带伺服电机26通过联轴器27驱动后端皮带轮5正转，皮带轮5通过同步带17带动、上滚轮8、水平上支撑板9带动相机15前进，相机15前进到设定的距离后停止，计算机45通过串口发送信号控制相机15进行拍照，拍照完毕后计算机45通过串口读取相机15的照片并保存在计算机45的硬盘上，拍完一张照片后，计算机45通过PCI板46发送信号给同步带伺服驱动器47，驱动齿轮伺服电机10正转，齿轮伺服电机10通过小锥齿轮12、大锥齿轮13驱动相机15正转，相机正转指示灯50亮，相机15正转一个设定的角度后，计算机45通过串口发送信号控制相机15进行拍照，拍照完毕后计算机45通过串口读取相机15的照片并保存在计算机45的硬盘上。如此循环，直到将整个内壁成像完毕后，计算机45通过PCI板46发送信号给同步带伺服驱动器48，驱动同步带伺服电机26反转，同步带伺服电机26通过联轴器27驱动后端皮带轮5反转，皮带轮5通过同步带17带动、上滚轮8、水平上支撑板9带动相机15后退，当后退到极限位置时，相机15停止运动，整个自动成像过程结束。
本实用新型具有的有益效果是：
本实用新型所述的深孔内壁成像系统可以对深孔的整个内壁进行成像，并保存在计算机上，通过分析照片即可判断内壁是否出现裂纹等缺陷。
本实用新型适用于不能使用电信号的防火防爆、要求体积小、行程长、行程精确控制的场合，具有很好的应用前景。
附图说明
图1是深孔内壁成像系统的主视图；
图2是深孔内壁成像系统的俯视图；
图3是深孔内壁成像系统的横截面图；
图4是深孔内壁成像系统的皮带轮剖面图；
图5是深孔内壁成像系统的工字钢连接图；
图6是深孔内壁成像系统的电气原理图；
图中：1、推车，2、把手，3、配重，4、系统支撑板，5、后端皮带轮，6、后端限位开关，7、拖链，8、上滚轮，9、水平上支撑板，10、齿轮伺服电机，11、同步带锁紧螺栓，12、小锥齿轮，13、大锥齿轮，14、相机安装板，15、相机，16、拖链支撑板，17、同步带，18、工字钢，19、前端皮带轮，20、前端限位开关，21、皮带支撑滚子，22、下滚轮，23、水平下支撑板，24、系统支撑板锁紧螺栓，25、激光测距仪，26、同步带伺服电机，27、联轴器a，28、滚轮上轨道、29、测头轴承、30、内圈圆环，31、滚轮下轨道，32、激光反光板，33、轴承盖板a，34、轴承a，35、皮带轮支撑板a，36、皮带轮轴，37、皮带轮支撑板b，38、轴承b，39、轴承盖板b，40、销，41、连接板螺栓，42、第二工字钢，43、连接板，44、电气控制板，45、计算机，46、PCI板，47、齿轮伺服驱动器，48、同步带伺服驱动器，49、相机反转指示灯，50、相机正转指示灯，51、拍照按钮，52、相机反转按钮，53、自动运行按钮，54、相机正转按钮，55、相机后退按钮，56、相机前进按钮，57、相机后退指示灯，58、相机前进指示灯，59、手动指示灯，60、自动指示灯，61、手动/自动切换按钮，62、急停按钮。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
深孔内壁成像系统分为手动和自动控制，可以利用图6中的手动/自动切换按钮61来选择。当将手动/自动切换按钮61选择在手动时，手动指示灯59亮，按下相机前进按钮56，相机前进指示灯58亮，计算机45发送信号，通过PCI板46传送给同步带伺服驱动器48，同步带伺服驱动器48驱动同步带伺服电机26顺时针旋转，同步带伺服电机26通过联轴器27a、皮带轮轴36带动皮带轮5旋转，皮带轮5上装有同步带17，同步带17被固定在水平上支撑板9的下部，这样当同步带伺服电机26顺时针转动时，同步带17带动测头向前运行，当松开相机后退按钮56时，同步带伺服电机26停止运转，测头停止前进，相机前进指示灯58灭。
按下测头前后退按钮55，相机后退指示灯57亮，计算机45发送信号，通过PCI板46传送给同步带伺服驱动器48，同步带伺服驱动器48驱动同步带伺服电机26逆时针针旋转，同步带伺服电机26通过联轴器27a、皮带轮轴36带动皮带轮5旋转，皮带轮5上装有同步带17，同步带17被固定在水平上支撑板9的下部，这样当同步带伺服电机26逆时针转动时，同步带17带动测头向后运行，当松开相机前进按钮55时，同步带伺服电机26停止运转，测头停止后退，相机后退指示灯57灭。
按下相机正转按钮54，相机正转指示灯50亮，计算机45发送信号，通过PCI板46传送给齿轮伺服驱动器47，齿轮伺服驱动器47驱动齿轮伺服电机10顺时针旋转，齿轮伺服电机10通过小锥齿轮12带动大锥齿轮13向左旋转，由于相机15与大锥齿轮13连接在一起，所以相机15也向左旋转，松开相机正转按钮54，相机15停止左转，相机正转指示灯50灭。
按下相机正转按钮52，相机正转指示灯49亮，计算机45发送信号，通过PCI板46传送给齿轮伺服驱动器47，齿轮伺服驱动器47驱动齿轮伺服电机10逆时针旋转，齿轮伺服电机10通过小锥齿轮12带动大锥齿轮13向右旋转，由于相机15与大锥齿轮13连接在一起，所以相机15也向右旋转，松开相机反转按钮54，相机15停止左转，相机正转指示灯49灭。
当按下拍照按钮51时，计算机45通过串口给相机15发送拍照信号，相机15拍照并保存。
当将手动/自动切换按钮61选择在自动时，自动指示灯60亮，然后按下自动运行按钮53，计算机45发送信号，通过PCI板46传送给同步带伺服驱动器48，同步带伺服驱动器48驱动同步带伺服电机26逆时针旋转，同步带伺服电机26逆时针转动时，同步带17带动测头向后运行，当测头运行到后端限位开关6的位置时，同步带伺服电机26停止运转，测头停止前进，测头复位完成。在按下自动运行按钮53的同时，计算机45发送信号，通过PCI板46传送给齿轮伺服驱动器47，齿轮伺服驱动器47驱动齿轮伺服电机10旋转，当相机15转到最上端时，齿轮伺服电机10停止旋转，相机复位完成。
当测头和相机复位完成之后，计算机45通过串口给相机15发送拍照信号，相机15拍照并保存，保存完毕后，计算机45发送信号，通过PCI板46传送给齿轮伺服驱动器47，齿轮伺服驱动器47驱动齿轮伺服电机10逆时针旋转，齿轮伺服电机10通过小锥齿轮12带动大锥齿轮13向右旋转，由于相机15与大锥齿轮13连接在一起，所以相机15也向右旋转，当相机15转过设定的角度后，相机15停止左转，相机15拍照、保存。然后相机15继续左转、拍照、保存。当相机15转360度后，相机12右转复位，复位完成后，计算机45发送信号，通过PCI板46传送给同步带伺服驱动器48，同步带伺服驱动器48驱动同步带伺服电机26顺时针旋转，同步带伺服电机26通过联轴器27a、皮带轮轴36带动皮带轮5旋转，皮带轮5上装有同步带17，同步带17被固定在水平上支撑板9的下部，这样当同步带伺服电机26顺时针转动时，同步带17带动测头向前运行，当测头运行到设定的距离后，同步带伺服电机26停止运转，测头停止前进，然后相机拍照、保存，旋转，如此循环。直到将内壁全部拍照完毕后，测头和相机全部复位，完成对内壁的成像。
以上所述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制。在本实用新型的设计思想和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出任何修改或改变，均应视为本实用新型的保护范围。
Claims (1)
1.一种深孔内壁成像系统，其特征在于：该成像系统由机械结构域控制系统组成；
机械结构包括推车(1)、把手(2)、配重(3)、系统支撑板(4)、后端皮带轮(5)、拖链(7)、上滚轮(8)、水平上支撑板(9)、小锥齿轮(12)、大锥齿轮(13)、相机安装板(14)、相机(15)、拖链支撑板(16)、同步带(17)、工字钢a(18)、工字钢b(42)、前端皮带轮(19)、皮带支撑滚子(21)、水平下支撑板(23)、下滚轮(22)、螺栓、联轴器(27)、滚轮上轨道(28)、测头轴承(29)、内圈圆环(30)、滚轮下轨道(31)、激光反光板(32)、轴承盖板a(33)、皮带轮支撑板a(35)、轴承a(34)、皮带轮轴(36)、皮带轮支撑板b(35)、轴承b(38)、轴承盖板b(39)、销(40)、连接板(43)，螺栓包括同步带锁紧螺栓(11)、系统支撑板锁紧螺栓(24)、连接板螺栓(41)；
工字钢a(18)通过两对系统支撑板(4)支撑在推车(1)前端，系统支撑板(4)通过系统支撑板锁紧螺栓(24)与推车(1)固定，配重(3)放在推车(1)的后端；工字钢a(18)和工字钢b(42)通过连接板(43)、销(40)、连接板螺栓(41)连接在一起；工字钢a(18)的一端和工字钢b(42)的一端分别装有后端皮带轮(5)、前端皮带轮(19)；测头轴承(29)套在工字钢(18)上，测头轴承(29)外圈套装有大锥齿轮(13)，测头轴承(29)内圈装有内圈圆环(30)，圆环上下焊接有水平上支撑板(9)和水平下支撑板(23)，水平上支撑板(9)和水平下支撑板(23)上分别安装有一对上滚轮(8)和一对下滚轮(22)，滚轮可以在工字钢a(18)和工字钢b(42)外表面上的滚轮上轨道(28)、滚轮下轨道(31)滚动，滚轮两侧安装有导轨；水平上支撑板(9)上安装有齿轮驱动电机(10)，电机轴上安装有小锥齿轮(12)，小锥齿轮(12)与大锥齿轮(13)啮合，同步带(17)的两端通过同步带锁紧螺栓(11)安装的水平上支撑板(9)的下面；在内圈圆环(30)的一侧安装有激光反光板(32)，在内圈圆环(30)的前端安装有拖链支撑板(16)，拖链支撑板(16)与拖链(7)相连，相机(15)、齿轮伺服电机(10)的电线放在拖链(7)中，随拖链(7)一起运动；在大锥齿轮(13)的一端安装有相机安装板(14)，在相机安装板(14)上装有相机；
电气系统包括齿轮伺服电机(10)、同步带伺服电机(26)、前端限位开关(20)、后端限位开关(6)、激光测距仪(25)、计算机(45)、PCI卡(46)、齿轮伺服驱动器(47)、同步带伺服驱动器(48)、控制面板(44)，控制面板(44)上有手动/自动切换按钮(61)、急停按钮(62)、自动指示灯(60)、手动指示灯(59)、相机前进指示灯(58)、相机后退指示灯(57)、相机正转指示灯(50)、相机反转指示灯(49)、相机前进按钮(56)、相机后退按钮(55)、相机正转按钮(54)、相机反转按钮(52)、拍照按钮(51)、自动运行按钮(53)；
同步带伺服电机(26)可以通过同步带(17)驱动相机(15)沿工字钢a(18)、工字钢b(42)前进或后退，齿轮伺服电机(10)可以通过小锥齿轮(12)、大锥齿轮(13)驱动相机(15)做360度旋转，激光测距仪(25)安装在工字钢a(18)的一端，通过安装在内圈圆环(30)左侧的激光反光板(32)来测量相机(15)前进的距离；在工字钢a(18)和工字钢b(42)的一端分别安装有后端限位开关(6)和前端限位开关(20)，以防止相机(15)超程；伺服驱动器、各种按钮、限位开关、激光测距仪信号通过PCI板接入计算机，相机则通过串口直接与计算机相连；
同步带伺服电机(26)通过联轴器(27)与后端皮带轮(5)的主轴(36)相连，后端皮带轮(5)两侧分别安装有轴承a(34)、轴承b(38)，所述轴承a(34)、轴承b(38)上分别固定有皮带轮支撑板a(35)、皮带轮支撑板b(37)；所述轴承a(34)、轴承b(38)外侧分别安装有轴承盖板a(33)、轴承盖板b(39)。
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| CN112179908A (zh) * | 2020-09-16 | 2021-01-05 | 中车南京浦镇车辆有限公司 | 一种转向架定位转臂内孔拆卸损伤测量设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |