CN211553864U - 一种基于超声探测的压力容器焊缝检测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于超声探测的压力容器焊缝检测机器人，涉及压力容器安全检测的技术领域，其包括检测小车与遥控器，检测小车包括车体、驱动轮、导向轮、驱动机构、导向机构与超声探头，遥控器与检测小车通过信号线有线连接，遥控器上设置有超声显示器，超声显示器与超声探头信号连接。本实用新型能够使检测小车独立进入压力容器内，而检测人员可以不必进入压力容器内进行检测，提高了检测机器人的检测范围，进而提高了检测机器人的通用性，而且该检测机器人只需一名检测人员操作遥控器即可，操作简洁，节省了人工。

Description

一种基于超声探测的压力容器焊缝检测机器人

技术领域

本实用新型涉及压力容器安全检测的技术领域，尤其是涉及一种基于超声探测的压力容器焊缝检测机器人。

背景技术

超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。

目前，公告日为2018年09月28日，公告号为CN207923792U的中国实用新型专利提出了一种压力容器焊缝探伤装置，包括U型支架、磁性轮机构、外方管、内方管、弹簧、推头、卡头、超声波探头、锁紧螺钉。所述的磁性轮机构数量为2件，沿所述的U型支架左右对称布置，所述的外方管位于U型支架上端，所述的外方管与U型支架通过螺栓相连，所述内方管的下端插入外方管，所述的内方管可以沿外方管上下方向滑动，所述的弹簧位于内方管底部且位于外方管底部，所述的推头位于内方管顶部，所述的推头与内方管通过螺栓相连，所述的卡头数量为2件，沿所述推头的左右方向对称布置，所述的超声波探头位于推头外侧且插入卡头，所述的锁紧螺钉贯穿卡头，所述的锁紧螺钉与卡头螺纹相连。

在检测时将该装置水平置于压力容器内侧，由于弹簧压缩，使得超声波探头和磁性轮机构分别与压力容器贴合，设置在磁性轮机构上的磁铁轮吸附在压力容器内壁，一名操作人员将超声波探头与焊缝接触，另一名操作人员推动磁性轮机构沿压力容器内壁行走画圈，手持超声波探头的操作人员随之行走即可完成圆形焊缝的检测。该装置结构简单，能对压力容器内的圆形焊缝进行整体性检测，无需分段检测，有效提高检测效率，且检测结果准确可靠，同时，拆装方便快捷。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：由于该装置在检测压力容器的焊缝时，仍需要检测人员手持，因此在人员不方便进入的压力容器内，该装置便无法使用，使得该装置的通用性降低。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种基于超声探测的压力容器焊缝检测机器人，该机器人能够进入检测人员不方便进入的压力容器内检测焊缝，提高了通用性。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于超声探测的压力容器焊缝检测机器人，包括检测小车与遥控器，检测小车包括车体、驱动轮、导向轮、驱动机构、导向机构与超声探头，驱动机构包括驱动电机、第一齿轮与第二齿轮，驱动轮与导向轮均转动连接在车体上，驱动电机与车体固定连接，第一齿轮同轴固定连接在驱动电机的输出轴上，第二齿轮与驱动轮同轴固定连接，第一齿轮与第二齿轮啮合；导向机构设置在车体上，且导向机构与导向轮连接，驱动轮与导向轮的外周面上均同轴固定连接有第一电磁铁，超声探头设置在车体上，且超声探头的探照端与压力容器抵接，遥控器与检测小车通过信号线有线连接，遥控器上设置有超声显示器，超声显示器与超声探头信号连接。

通过采用上述技术方案，在检测压力容器的焊缝时，现将检测小车放置在压力容器内，之后给第一电磁铁通电，使检测小车吸附在压力容器的内壁上，之后在驱动电机的带动下，检测小车便可以在压力容器内壁上移动，在检测小车移动时，超声探头便会抵接在压力容器的内壁上，通过调整导向机构使检测小车沿焊缝的长度方向移动，此时超声探头便会抵接在压力容器上的焊缝处，超声探头检测到的信号便会通过信号线传输到超声显示器上；如此设置，检测人员便可以不必进入压力容器内进行检测，提高了检测机器人的检测范围，进而提高了检测机器人的通用性，而且该检测机器人只需一名检测人员操作遥控器即可，操作简洁，节省了人工。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：导向机构包括步进电机、第三齿轮、齿条与两个导向轮车轴，步进电机与车体固定连接，第三齿轮同轴固定连接在步进电机的输出轴上，第三齿轮与齿条啮合，一个导向轮车轴与一个导向轮配合设置，导向轮车轴包括第一段轴、第二段轴与第三段轴，第一段轴与导向轮同轴转动连接，第二段轴与第一段轴垂直，且第二段轴的一端固定连接在第一段轴远离导向轮的一端，第三段轴垂直于第一段轴与第二段轴，且第三段轴的一端固定连接在第二段轴远离第一段轴的一端，第三段轴与车体转动连接，齿条与第三段轴垂直，齿条的两端分别与导向轮车轴转动连接，且齿条与导向轮车轴转动连接的轴与第三段轴平行。

通过采用上述技术方案，在检测小车移动时，通过步进电机转动，带动齿条移动，进而使导向轮转向，使检测小车可以沿焊缝移动，进而使超声探头可以始终对准焊缝。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：超声探头沿垂直于车体底端面的方向与车体滑移连接，车体上还设置有时超声探头滑移的滑移机构，滑移机构包括导向杆与压缩弹簧，车体上开设有垂直于车体底端面的导向槽，导向杆插接在导向槽内，压缩弹簧也设置在导向槽内，且压缩弹簧的一端与导向杆抵接，压缩弹簧的另一端与车体抵接，超声探头固定连接在导向杆远离车体的一端。

通过采用上述技术方案，由于压力容器大多是由曲面板焊接而成，因此在检测不同弧度的曲面板的焊缝时，车体的底端面与曲面板的距离便不同，通过导向杆与压缩弹簧的设置，使得超声探头可以始终与焊缝抵接，如此便可以提高超声探头探测的精准度。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：滑移机构还包括第二电磁铁，第二电磁铁与车体固定连接，且第二电磁铁设置在导向槽的底端。

通过采用上述技术方案，在检测小车检测完焊缝之后，第二电磁铁通电，导向杆在第二电磁铁的磁力下向车体内收缩，如此设置在检测小车回程时，超声探头便不再与压力容器抵接，缩减了超声探头与压力容器接触的时间，延长了超声探头的寿命。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：导向杆上还转动连接有支撑轮，支撑轮的外周面与超声探头的底端面相切。

通过采用上述技术方案，在检测小车移动时，支撑轮为超声探头起到支撑作用，减少超声探头与焊缝之间的摩擦力，提高了超声探头的寿命。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：车体的底端面上还固定连接有摄像头，摄像头设置在检测小车行走方向的超声探头的前侧，遥控器上设置有摄像显示器，摄像显示器与超声显示器设置在同一端面上，摄像头与遥控器上的摄像显示器通过信号线连接。

通过采用上述技术方案，在检测小车行走时，操作人员可以通过摄像头观察焊缝的走向，进而通过遥控器调整检测小车的转向，使超声探头始终能与焊缝抵接。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：车体的底端面上还固定连接有探照灯，探照灯设置在摄像头与超声探头之间。

通过采用上述技术方案，在检测小车进入昏暗的压力容器内检测焊缝时，探照灯能为摄像头提供光源，以便于检测人员通过摄像头观测的焊缝的走向。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：遥控器呈中空设置，且遥控器内部形成收纳腔，信号线设置在收纳腔内。

通过采用上述技术方案，将信号线规整收纳，避免因信号线纠缠在一起而影响检测小车移动，而且减小了检测小车的负重，使检测小车更轻便，同时检测人员可以及时观测到信号线的长度是否足够使用，以便于检测人员判断是否将检测小车收回，从其它方向再次检测台压力容器。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：遥控器上还设置有信号线收纳机构，收纳机构包括收纳辊与摇把，收纳辊沿自身的轴心转动连接在收纳腔内，且收纳辊远离超声显示器的一端穿过遥控器的外壳与摇把的一端固定连接，信号线缠绕在收纳辊的外周面上。

通过采用上述技术方案，在检测小车朝远离检测人员的方向行走时，信号线便可以在检测小车的拉扯下自动伸出，并随检测小车移动；在检测小车收回后，转动摇把即可将信号线收回，操作简洁。

综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过检测小车上驱动机构与导向机构的设置，使检测小车可沿各个方向行走，并使超声探头始终能抵接在焊缝上进行检测，检测小车与遥控器分体设置，使得检测人员便可以不必进入压力容器内进行检测，提高了检测机器人的检测范围，进而提高了检测机器人的通用性，而且该检测机器人只需一名检测人员操作遥控器即可，操作简洁，节省了人工。

2.通过滑移机构的设置，在检测不同弧度的曲面板的焊缝时，通过压缩弹簧推动导向杆，使得超声探头可以始终与焊缝抵接，如此便可以提高超声探头探测的精准度。

3.通过收纳腔与收纳机构的设置，在检测小车朝远离检测人员的方向行走时，信号线便可以在检测小车的拉扯下自动伸出，并随检测小车移动；在检测小车收回后，转动摇把即可将信号线收回，将信号线规整收纳，避免因信号线纠缠在一起而影响检测小车移动，而且减小了检测小车的负重，使检测小车更轻便，同时检测人员可以及时观测到信号线的长度是否足够使用，以便于检测人员判断是否将检测小车收回，从其它方向再次检测台压力容器。

附图说明

图1为本实施例中检测小车整体结构的局部剖视示意图；

图2为本实施例中遥控器的整体结构示意图；

图3为本实施例中遥控器的局部剖视示意图。

附图标记：1、检测小车；11、驱动轮；111、第一电磁铁；12、导向轮；13、超声探头；14、支撑轮；141、支撑轮架；15、摄像头；16、探照灯；17、车体；2、驱动机构；21、驱动电机；22、第一齿轮；23、第二齿轮；3、导向机构；31、步进电机；32、第三齿轮；33、齿条；34、导向轮轴；341、第一段轴；342、第二段轴；343、第三段轴；344、第四段轴；4、滑移机构；41、导向杆；42、压缩弹簧；43、第二电磁铁；44、导向槽；5、遥控器；51、超声显示器；52、摄像显示器；53、信号线；54、收纳腔；6、收纳机构；61、收纳辊；62、摇把。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，本实施例提出了一种基于超声探测的压力容器焊缝检测机器人，包括检测小车1，检测小车1包括车体17、驱动轮11、导向轮12、驱动机构2、导向机构3与超声探头13。驱动轮11与导向轮12均设置有两个，且驱动轮11与导向轮12均转动连接在车体17的底端，两个驱动轮11与两个导向轮12分别设置在车体17的四个角上。驱动轮11与导向轮12的外周面上均同轴卡接有第一电磁铁111。

驱动机构2包括驱动电机21、第一齿轮22与第二齿轮23。驱动电机21通过螺栓固定连接在车体17的底端面上，第一齿轮22同轴键连接在驱动电机21的输出轴上。第二齿轮23与驱动轮11同轴键连接，第一齿轮22与第二齿轮23啮合。

导向机构3包括步进电机31、第三齿轮32、齿条33与两个导向轮12车轴，步进电机31通过螺栓固定连接在车体17内，第三齿轮32同轴键连接在步进电机31的输出轴上。导向轮12车轴设置有两个，且一个导向轮12车轴对应一个导向轮12。

都想了车轴包括第一段轴341、第二段轴342、第三段轴343与第四段轴344，第一段轴341、第二段轴342、第三段轴343与第四段轴344一体成型或者通过焊接连接。第一段轴341与导向轮12同轴转动连接，第二段轴342垂直于第一段轴341，且第二段轴342平行于车体17的底端面，第二段轴342的一端与第一段轴341远离导向轮12的一端固定连接。

第三段轴343垂直于车体17的底端面，且第三段轴343沿自身的轴心与车体17转动连接，第三段轴343远离车体17的一端与第二段轴342远离第一段轴341的一端固定连接。第四段轴344也与车体17的底端面垂直，且第四段轴344固定连接在第二段轴342远离第三段轴343的一端。

齿条33的两端分别与两个导向轮12车轴上的第四段轴344转动连接，且齿条33与第三齿轮32啮合。应当注意的是，齿条33应沿第四段轴344的轴心与第四段轴344转动连接。

超声探头13沿垂直于车体17底端面的方向与车体17滑移连接，车体17上还设置有时超声探头13滑移的滑移机构4。滑移机构4包括导向杆41、压缩弹簧42与第二电磁铁43，车体17上开设有垂直于车体17底端面的导向槽44，导向杆41插接在导向槽44内，且导向杆41沿自身的长度方向与导向槽44滑移连接。超声探头13通过螺栓固定连接在导向杆41远离车体17的一端，且超声探头13的探照端与压力容器抵接。

第二电磁铁43卡接在导向槽44的槽底，压缩弹簧42也设置在导向槽44内，且压缩弹簧42的一端与导向杆41远离超声探头13的一端抵接，压缩弹簧42的另一端与第二电磁铁43抵接。

导向杆41的外周面上还焊接有支撑轮14架，支撑轮14架呈L型，且支撑轮14架远离导向杆41的一端朝向远离车体17的一端。支撑轮14架远离导向杆41的一端转动连接有支撑轮14，支撑轮14的轴心平行于驱动轮11的轴心，且支撑轮14滚动连接在压力容器上，支撑轮14的外周面与超声探头13的底端面相切。

车体17的底端面上还通过螺钉固定连接有摄像头15。本实施例中导向轮12为前轮，驱动轮11为后轮，摄像头15设置在超声探头13靠近导向轮12的一侧。车体17的底端面上还通过螺钉固定连接有探照灯16，探照灯16设置在摄像头15与超声探头13之间。

参照图2及图3，一种基于超声探测的压力容器焊缝检测机器人，还包括遥控器5，遥控器5通过信号线53与检测小车1连接。遥控器5的一端面上设置有超声显示器51，超声显示器51与超声探头13信号连接。

遥控器5上还设置有摄像显示器52，摄像显示器52与超声显示器51设置在同一端面上，摄像头15与遥控器5上的摄像显示器52通过信号线53连接。

遥控器5呈中空设置，且遥控器5内部形成收纳腔54，信号线53设置在收纳腔54内。遥控器5上还设置有信号线53收纳机构6，收纳机构6包括收纳辊61与摇把62。收纳辊61设置在收纳腔54内，且收纳辊61沿自身的轴心与遥控器5的外壳转动连接。收纳辊61远离超声显示器51的一端穿过遥控器5的外壳与摇把62的一端键连接，信号线53缠绕在收纳辊61的外周面上。

本实施例的实施原理为：

在检测检测人员不方便进入的压力容器时，现将检测小车1放置在压力容器内，并给第一电磁铁111通电，使检测小车1吸附在压力容器的表面上，之后通过遥控器5控制驱动电机21和步进电机31的转动控制检测小车1的行走，此时操作人员只需监控超声显示器51和摄像显示器52即可；在检测小车1到达焊缝处后，第二电磁铁43断电，导向杆41在压缩弹簧42的作用下伸出，使超声探头13与支撑轮14均抵接在压力容器的焊缝上；在检测小车1行走到光线较暗的区域时，打开探照灯16，使检测人员始终能观测到超声探头13是否与焊缝抵接。在检测小车1行走时会自动拖拽信号线53，待检测小车1收回时，转动摇把62即可将信号线53收回。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于超声探测的压力容器焊缝检测机器人，其特征在于，包括检测小车（1）与遥控器（5），检测小车（1）包括车体（17）、驱动轮（11）、导向轮（12）、驱动机构（2）、导向机构（3）与超声探头（13），驱动机构（2）包括驱动电机（21）、第一齿轮（22）与第二齿轮（23），驱动轮（11）与导向轮（12）均转动连接在车体（17）上，驱动电机（21）与车体（17）固定连接，第一齿轮（22）同轴固定连接在驱动电机（21）的输出轴上，第二齿轮（23）与驱动轮（11）同轴固定连接，第一齿轮（22）与第二齿轮（23）啮合；导向机构（3）设置在车体（17）上，且导向机构（3）与导向轮（12）连接，驱动轮（11）与导向轮（12）的外周面上均同轴固定连接有第一电磁铁（111），超声探头（13）设置在车体（17）上，且超声探头（13）的探照端与压力容器抵接，遥控器（5）与检测小车（1）通过信号线（53）有线连接，遥控器（5）上设置有超声显示器（51），超声显示器（51）与超声探头（13）信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声探测的压力容器焊缝检测机器人，其特征在于：所述导向机构（3）包括步进电机（31）、第三齿轮（32）、齿条（33）与两个导向轮（12）车轴，步进电机（31）与车体（17）固定连接，第三齿轮（32）同轴固定连接在步进电机（31）的输出轴上，第三齿轮（32）与齿条（33）啮合，一个导向轮（12）车轴与一个导向轮（12）配合设置，导向轮（12）车轴包括第一段轴（341）、第二段轴（342）与第三段轴（343），第一段轴（341）与导向轮（12）同轴转动连接，第二段轴（342）与第一段轴（341）垂直，且第二段轴（342）的一端固定连接在第一段轴（341）远离导向轮（12）的一端，第三段轴（343）垂直于第一段轴（341）与第二段轴（342），且第三段轴（343）的一端固定连接在第二段轴（342）远离第一段轴（341）的一端，第三段轴（343）与车体（17）转动连接，齿条（33）与第三段轴（343）垂直，齿条（33）的两端分别与导向轮（12）车轴转动连接，且齿条（33）与导向轮（12）车轴转动连接的轴与第三段轴（343）平行。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声探测的压力容器焊缝检测机器人，其特征在于：所述超声探头（13）沿垂直于车体（17）底端面的方向与车体（17）滑移连接，车体（17）上还设置有时超声探头（13）滑移的滑移机构（4），滑移机构（4）包括导向杆（41）与压缩弹簧（42），车体（17）上开设有垂直于车体（17）底端面的导向槽（44），导向杆（41）插接在导向槽（44）内，压缩弹簧（42）也设置在导向槽（44）内，且压缩弹簧（42）的一端与导向杆（41）抵接，压缩弹簧（42）的另一端与车体（17）抵接，超声探头（13）固定连接在导向杆（41）远离车体（17）的一端。

4.根据权利要求3所述的一种基于超声探测的压力容器焊缝检测机器人，其特征在于：所述滑移机构（4）还包括第二电磁铁（43），第二电磁铁（43）与车体（17）固定连接，且第二电磁铁（43）设置在导向槽（44）的底端。

5.根据权利要求4所述的一种基于超声探测的压力容器焊缝检测机器人，其特征在于：所述导向杆（41）上还转动连接有支撑轮（14），支撑轮（14）的外周面与超声探头（13）的底端面相切。

6.根据权利要求1-5中任意一条所述的一种基于超声探测的压力容器焊缝检测机器人，其特征在于：所述车体（17）的底端面上还固定连接有摄像头（15），摄像头（15）设置在检测小车（1）行走方向的超声探头（13）的前侧，遥控器（5）上设置有摄像显示器（52），摄像显示器（52）与超声显示器（51）设置在同一端面上，摄像头（15）与遥控器（5）上的摄像显示器（52）通过信号线（53）连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于超声探测的压力容器焊缝检测机器人，其特征在于：所述车体（17）的底端面上还固定连接有探照灯（16），探照灯（16）设置在摄像头（15）与超声探头（13）之间。

8.根据权利要求7所述的一种基于超声探测的压力容器焊缝检测机器人，其特征在于：所述遥控器（5）呈中空设置，且遥控器（5）内部形成收纳腔（54），信号线（53）设置在收纳腔（54）内。

9.根据权利要求8所述的一种基于超声探测的压力容器焊缝检测机器人，其特征在于：所述遥控器（5）上还设置有信号线（53）收纳机构（6），收纳机构（6）包括收纳辊（61）与摇把（62），收纳辊（61）沿自身的轴心转动连接在收纳腔（54）内，且收纳辊（61）远离超声显示器（51）的一端穿过遥控器（5）的外壳与摇把（62）的一端固定连接，信号线（53）缠绕在收纳辊（61）的外周面上。

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