CN218657472U - 一种多段式管道焊缝检测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多段式管道焊缝检测机器人，用于检测待测管道内部焊缝，包括机身本体、图像采集机构以及驱动机构；所述机身本体包括保持架结构，所述保持架结构与驱动机构活动连接，机身本体的末端活动连接有图像采集机构；所述保持架结构包括保持轮，所述保持轮与管内壁接触；所述驱动机构包括螺旋转动机构以及驱动电机，所述螺旋转动机构与驱动电机通过万向节活动连接；所述图像采集机构包括周向摄像头以及旋转驱动装置，所述旋转驱动装置能够驱动周向摄像头旋转；本实用新型适用于管道直径在1英寸的管道内部焊缝检测，能够实现管道焊缝的自动检测，降低了人工操作比重的占比，进而降低了错误率，提高了检测准确率。

Description

一种多段式管道焊缝检测机器人

技术领域

本实用新型涉及管道机器人技术领域，具体涉及一种多段式管道焊缝检测机器人。

背景技术

随着工业水平的提高，焊接技术已被广泛应用于装备制造、冶金工业、航空航天等重要领域。在金属管道的应用领域，管道的对接位置常需要焊接处理，焊接在工业管道安装中尤为重要，焊接质量决定了管道内运输介质时工作状态的稳定性，直接影响管道的安全及能效。在焊接时，受生产设备及工艺的影响，焊接件存在气孔、未熔合及未焊透等不可避免的会出现缺陷，一旦焊接缺陷处未被提前发现，便会造成介质的渗漏或者泄露现象，极大地影响生产效益并且会污染环境，更严重的甚至会造成安全事故。

焊接后的工业管道在投入使用之前需要对焊缝质量进行检测。管道的焊缝检测不仅在工业管道安装后进行，还需要在正式投入使用之前进行复检。但由于管道焊接好后无法直接观测到焊缝的焊接质量，使用常规的射线探伤法、超声探伤法、渗透探伤法等对焊缝进行质量检测，会耗费较大的人力物力。

针对管道直径为1英寸的小管径金属焊缝检测，现常采用的方法是使用带缆摄像头，人工操作带缆摄像头伸入管道内部，即工业内窥镜，工业内窥镜由人工操作有线摄像头进入管道内部，通过传出的图像再由管外工作人员对其扫描到的内部环境进行人工缺陷判断。

工业内窥镜的管内操作检测难度较大，由于其有线摄像头的特性，若是柔性线缆，其伸入管内的距离有限且无法环绕扫描管内环境，若是硬性可弯折线缆，其无法通过弯道、T型管等。而且每根管道都需要人为的操作送线进入管道，再由人工判断焊缝位置而后进行质量检测，会耗费较大的人力与时间成本，且效率较低。特别在大批量检测管道焊缝时，人工操作的效率会更为降低且提高了较大的误检率。

由于这些特性，检测结果往往与操作者的经验相关，不同的操作者很容易产生较大误差。而在获得大量焊缝图像后，需要检测人员在计算机辅助下，从大量焊缝缺陷图像中进行识别，长时间、多批次的检测工作造成人眼视觉疲劳，导致漏检误检。

由于以上的一些缺点，导致使用工业内窥镜时，从工业内窥镜进入到管道内部以及对管内不同缺陷检测的环节都由操作人员完成，受到人工干扰的影响较大，检测效率十分不稳定，导致检测效率低，且误检率高。

因此，如果能够自动识别管道内壁焊缝并对焊缝进行检测，而且直接输出检测结果，那么就能够大大降低由于人工操作失误导致的误检率和漏检率高的频率。

针对焊缝的自动识别并对焊缝进行检测，申请人发明了一种适用于清洁管道内部的焊缝检测方法，对管道内部焊缝进行自动识别，在识别到焊缝后对焊缝的全景图像进行采集，将采集到的焊缝图像输入焊缝异常情况目标检测模型中对进行检测并输出检测的结果。

这种识别并检测焊缝的方法需要依赖于能够进入管道内部用于焊缝检测的电驱动推进的机械结构来实现。但是，对于管道直径为1英寸（DN25）的管道来说，管道直径非常小，管道内部空间非常狭窄，常规的轮式或者履带式的机器人结构已经不能适配于这种尺寸管道结构，因此，需要发明一种管道焊缝检测机器人，对管道焊缝机器人在结构上进行适配性的设计，使管道焊缝检测机器人能够在管道直径为1英寸金属管中顺利通行，同时也能够用于开展焊缝检测工作过程，从而能够实现上述适用于清洁管道内部的焊缝检测方法，进而实现对管道焊缝的检测。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种多段式管道焊缝检测机器人，以使管道焊缝机器人能够适配管道直径为1英寸的金属管，进而能够用于开展焊缝检测工作的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种多段式管道焊缝检测机器人，用于检测待测管道内部焊缝，包括机身本体、图像采集机构200以及驱动机构300；所述机身本体包括保持架结构111，所述保持架结构111与驱动机构300活动连接，所述图像采集机构200与机身本体的末端活动连接；

所述保持架结构111包括保持轮1-1，所述保持轮1-1与管内壁接触，用于对整体进行结构支撑，使整体不会发生轴线偏移；

所述驱动机构300用于驱动机身本体前进或后退，包括螺旋转动机构309以及驱动电机301，所述螺旋转动机构309与驱动电机301通过万向节112活动连接，所述螺旋转动机构309包括多个驱动轮3-1，所述驱动轮3-1与管内壁接触；所述驱动电机301能够在电驱动下驱动螺旋转动机构309产生螺旋转动；

所述图像采集机构200包括周向摄像头2-8以及旋转驱动装置，所述周向摄像头2-8与旋转驱动装置转动连接，所述旋转驱动装置能够驱动周向摄像头2-8旋转。

本实用新型的工作原理是：所述驱动电机301带动螺旋转动机构309进行旋转，从而带动机身本体在管道内前进或者后退，在机身本体在管道内前进时，所述图像采集机构200对管道内的焊缝进行检测。

优选的，所述多段式管道焊缝检测机器人还包括转向机构700，所述驱动机构300前端与所述转向机构700的末端固定连接，所述转向机构700包括转向杆702以及与转向杆702转动连接的转向引导轮701，转向引导轮701具有至少两个，且均能够与管壁接触。

所述转向杆702采用能够发生弹性形变的材料制成，所述转向杆702用于管道出现弯管形态时，转向杆702首先识别到弯管的弯曲部，发生弹性形变，使转向引导轮701贴紧弯曲部，并沿弯曲部的弯曲路线前行，进而引导机身顺利转弯。

优选的，所述保持架结构111的前后两端均活动连接有驱动机构300。

这样能够增强机器人整体的驱动能力和强度；具体的，所述保持架结构111前后两端均与驱动电机301通过万向节112活动连接，所述在保持架前端，所述螺旋转动机构309与驱动电机301的前端通过万向节112活动连接；在保持架后端，所述螺旋转动机构309与驱动机构300的后端通过万向节112活动连接；在机器人向前运动时，所述保持架前端的驱动机构300正转，所述保持架后端的驱动机构300反转，使保持架结构111前后的螺旋转动机构309转向一致，从而使机器人行进方向一致，在机器人后退时，所述保持架前端的驱动机构300反转，所述保持架后端的驱动机构300正转，从而带动机器人后退。

优选的，所述螺旋转动机构309还包括螺旋转轴3-6，所述多个驱动轮3-1以周向分布的形式已螺旋转轴3-6为中心安装于螺旋转轴3-6周侧，所述驱动轮3-1的轴线与管道轴线之间夹角为锐角，使驱动轮3-1在转动时能够带动机器人前进或后退。

优选的，所述螺旋转轴3-6对应于驱动轮3-1上固定有多个驱动轮座3-2，且驱动轮座3-2是通过开设于螺旋转轴3-6上的轮座定位孔与螺旋转轴3-6固定连接，轮座定位孔具有径向可移动量。

这样，当且驱动轮3-1遇到障碍时，驱动轮座3-2能够在轮座定位孔中移动，使驱动轮3-1能够顺利通过障碍，使驱动机构300具备避障功能。

优选的，所述图像采集机构200还包括轴向摄像头2-9，所述轴向摄像头2-9固定安装于机身本体末端，轴向摄像头2-9的朝向与后机身轴线平行。

所述轴向摄像头2-9用于实时监控并录制管道焊缝检测机器人后方的管道内部图像，这样能够方便控制管道焊缝检测机器人在管道内处于非正常工作状态时的退回路径，同时能够使用轴向摄像头2-9轴向观测管道焊缝检测机器人检测工作中的管道内壁情况（例如判断管道内部是否有异物或异常）和实时位置记录并以视频的形式保存，以供操作者后续检查，能够更好的对管道内部情况进行监控。

优选的，所述图像采集机构200还包括扩展轴体2-4以及扩展轮轴承2-2，所述扩展轮2-1与扩展轴体2-4转动连接，所述扩展轮2-1同时与管内壁接触。

用于控制图像采集机构200的轴线方向不发生偏移。

优选的，所述扩展轴体2-4尾部夹持有扩展夹具2-6，所述扩展夹具2-6上具有轴向摄像头2-9的安装位，所述轴向摄像头2-9可拆卸的安装于安装位上。

优选的，所述保持架结构111包括保持架轮座1-2以及保持架转轴1-6，所述保持轮1-1与保持架轮座1-2转动连接，所述保持架轮座1-2与保持架转轴1-6固定连接，所述保持架转轴1-6上开设有保持架轮座1-2定位孔，所述定位孔具有径向可移动量。

这样，当保持轮1-1遇到障碍时，保持架轮座1-2能够在定位孔中移动，使保持架具备避障功能。

优选的，所述周向摄像头2-8的镜头上还附加有偏振片。

解决了金属管道内壁视觉检测的反光问题，提高了管道内图像采集的质量。

本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

1、本实用新型公开的多段式管道焊缝检测机器人最大限度的利用了直径较小的管道内的有限空间，适用于管道直径在1英寸的管道内部焊缝检测，弥补了市场上没有适配尺寸的管道焊缝检测机器人的缺陷，实现了小管径管内焊缝检测的智能化，代替人工操作的繁琐，能够实现管道焊缝的自动检测，无需人工判别，大大提高了检测效率，降低了人工操作比重的占比，进而降低了错误率，提高了检测准确率。

2、本实用新型公开的多段式管道焊缝检测机器人具有多段式结构，且多段式结构中间采用了万向节进行连接，其行进方式采用双螺旋驱动结构，使机器人在1英寸的管道内实现旋转式的前进或者后退；同时，前部配有前伸转向引导轮用于导向，便于通过T型管道，对于相对复杂的管道内环境，能够使机器人能够顺利过弯，实现正常工作。

3、本实用新型公开的多段式管道焊缝检测机器人配有两个无刷直流电机，在通过弯管时，一旦前螺旋驱动不足时，后螺旋驱动会提供足够的动力支持机器人继续前进，同时机器人配有支撑调节机构以适应管道焊缝的调节，拥有足够的越障能力。

附图说明

为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为本实用新型的多段式管道焊缝检测机器人轴测图。

图2为本实用新型的图1中A区放大图。

图3为本实用新型的图1中B区放大图。

图4为本实用新型的图1中C区放大图。

图5为本实用新型的转向机构放大图。

图6为本实用新型的驱动电机爆炸图。

附图标记说明：111、保持架结构；112、万向节；200、图像采集机构；300、驱动机构；309、螺旋转动机构；301、驱动电机；700、转向机构；701、转向引导轮；702、转向杆。1-1、保持轮；1-2、保持架轮座；1-3、销钉；1-4、保持架盖；1-5、定位螺钉；1-6、保持架转轴；2-1、扩展轮；2-2、扩展轮轴承；2-4、扩200展轴体；2-5、检测电机；2-6、扩展夹具；2-7、内啮齿零件；2-8、周向摄像头；2-9、轴向摄像头；3-1、驱动轮；3-2、驱动轮座；3-3、固定螺钉；3-5、驱动轮轴承；3-6、螺旋转轴；3-7、电机盖；3-8、减速箱输出轴；3-9、减速箱轴定位圈；3-10、电机轴承；3-11、电机轴定位圈；3-12、电机本体；3-13、外壳。

具体实施方式

为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型一种多段式管道焊缝检测机器人做进一步详细的描述。

需要说明的是，本申请文件中所述前端是指与管道焊缝检测机器人行进方向相同的一端，所述末端是指与管道焊缝检测机器人行进方向相反的另一端。

本实用新型使管道焊缝机器人能够适配管道直径为1英寸的金属管，进而能够用于开展焊缝检测工作的技术问题。

如图1至图3所示，基于以上要解决的技术问题，针对管道直径为1英寸的清洁金属管道，充分利用管道内有限的空间，本实用新型公开了一种多段式管道焊缝检测机器人，用于检测待测管道内部焊缝，包括机身本体、图像采集机构200以及驱动机构300；

所述机身本体包括保持架结构111，所述保持架结构111与驱动机构300活动连接；驱动机构300前端与所述转向机构700的末端固定连接；所述图像采集机构200与机身本体的末端活动连接；

所述保持架结构111包括保持轮1-1，所述保持轮1-1与管内壁接触，用于对整体进行结构支撑，使整体不会发生轴线偏移；

所述驱动机构300包括螺旋转动机构309以及驱动电机301，所述螺旋转动机构309与驱动电机301通过万向节112活动连接，所述螺旋转动机构309包括多个驱动轮3-1，所述驱动轮3-1与管内壁接触；所述驱动电机301能够在电驱动下驱动螺旋转动机构309产生螺旋转动，进而所述驱动轮3-1能够在管内螺旋前进或后退；

所述图像采集机构200包括周向摄像头2-8以及旋转驱动装置，所述周向摄像头2-8与旋转驱动装置转动连接，所述旋转驱动装置能够驱动周向摄像头2-8旋转。该周向摄像头2-8可用于采集焊缝图像，便于后续对焊缝图像进行焊缝识别和检测。

本实用新型的工作原理是：所述驱动电机301带动螺旋转动机构309进行旋转，从而带动机身本体在管道内前进或者后退，在机身本体在管道内前进时，所述图像采集机构200对管道内的焊缝进行检测。

具体的，所述保持架结构111与驱动机构300通过万向节112活动连接；机身本体的末端通过万向节112与图像采集机构200活动连接。

具体的，所述万向节112能够改变与其两端相连接的结构的传动轴线方向，所述万向节112具有转向端、第一固定端和第二固定端，所述转向端位于第一固定端和第二固定端之间，且转向端的两端分别与第一固定端和第二固定端转动连接，所述第一固定端和第二固定端的另一端分别与保持架结构111和驱动机构300固定连接。

万向节112的工作原理是，当机器人需要拐弯时，万向节112发生转动，使万向节112转向端前的机械结构先过弯，再带动转向端后的机械结构过弯，具体至本申请文件，机器人自身结构具有多个万向节112，能够使机器人分为可活动的多节结构，能够适应多种需要转弯的管道内的复杂环境，所述万向节112可以很好的保证机器人在弯道的通过性，且万向节112为刚性连接件，可以很迅速的将转向端前的机械结构的动力传递给转向端后的机械结构，使机器人的响应迅速。

作为保持架结构111的优选方案，如图3所示，所述保持架结构111包括保持架轮座1-2以及保持架转轴1-6，所述保持轮1-1与保持架轮座1-2转动连接，所述保持架轮座1-2与保持架转轴1-6固定连接，所述保持架转轴1-6上开设有保持架轮座1-2定位孔，所述定位孔具有径向可移动量。

这样，当保持轮1-1遇到障碍时，保持架轮座1-2能够在定位孔中移动，使保持架具备避障功能。

具体的，所述径向可移动量为±0.4mm。

作为保持架轮座1-2的优选方案，所述保持架轮座1-2具有凸台，所述凸台具有可与凸台配合的弹簧，所述弹簧与保持架轮座1-2抵接。

初始状态时，所述弹簧不发生弹性形变，在遇到障碍时，障碍物使保持轮1-1发生径向位移，此时弹簧发生弹性压缩形变，使保持架轮座1-2在定位孔中发生位移，越过障碍后，弹簧恢复初始状态。

具体的，所述保持架轮座1-2与保持架转轴1-6通过定位螺钉1-5固定连接，所述保持轮1-1内安装有轴承，通过销钉1-3使保持轮1-1与保持架轮座1-2转动连接，所述保持架结构111还包括保持架盖1-4，所述保持架盖1-4于保持架转轴1-6通过卡扣固定连接，用于保护保持架转轴1-6结构。

作为保持架机构的其中一个实施例，所述保持架结构111的保持架转轴1-6为中空结构，中空结构的尺寸为∅10×24mm，所述保持架转轴1-6周向分布有3个保持架轮座1-2，每个保持架轮座1-2上转动连接有2个保持轮1-1，所述保持架结构111的径向可移动量为±0.4mm，以实现机器人的越障能力。

作为螺旋转动机构309的优选方案，如图2所示，所述螺旋转动机构309还包括螺旋转轴3-6，所述多个驱动轮3-1以周向分布的形式已螺旋转轴3-6为中心安装于螺旋转轴3-6周侧，所述驱动轮3-1的轴线与管道轴线成一定的倾斜角，其夹角为锐角，使驱动轮3-1在转动时能够带动机器人前进或后退。

作为螺旋转动机构309的进一步优选方案，所述螺旋转轴3-6对应于驱动轮3-1上固定有多个驱动轮座3-2，且驱动轮座3-2是通过开设于螺旋转轴3-6上的轮座定位孔与螺旋转轴3-6固定连接，轮座定位孔具有径向可移动量。

这样，当且驱动轮3-1遇到障碍时，驱动轮座3-2能够在轮座定位孔中移动，使驱动轮3-1能够顺利通过障碍，使驱动机构300具备避障功能。

具体的，所述径向可移动量为±0.4mm。

具体的，所述驱动轮座3-2具有凸台，所述凸台具有可与凸台配合的弹簧，所述弹簧与驱动轮座3-2抵接，初始状态时，所述弹簧不发生弹性形变，在遇到障碍时，障碍物使驱动轮3-1发生径向位移，此时弹簧发生弹性压缩形变，使驱动轮座3-2在定位孔中发生位移，越过障碍后，弹簧恢复初始状态。

具体的，所述驱动轮座3-2与螺旋转轴3-6通过固定螺钉3-3固定连接，所述驱动轮3-1上安装有驱动轮轴承3-5，并通过驱动轮轴承3-5安装于驱动轮座3-2上，通过使驱动轮3-1与驱动轮座3-2转动连接。

作为螺旋转动机构309的其中一个实施例，所述螺旋转动机构309由三组六个驱动轮3-1，每组由前后两个驱动轮3-1组成，并且所有驱动轮3-1轴线与管道轴线成一定的倾斜角θ=8°，所述驱动电机301的电机轴带动螺旋转动机构309旋转，使驱动轮3-1沿管壁作螺旋运动；改变施加于电机的电流极性，可改变机器人的移动方向，从而使机器人在管内进退自如，同时螺旋轮的径向可移动量为±0.4mm，以实现机器人的越障能力。

具体的，如图6所示，所述驱动电机301包括电机本体3-12和减速箱，所述减速箱与电机本体3-12的输出轴转动连接，为了使所述减速箱的输出轴转动时与电机本体3-12输出轴转动的轴线一致，在减速箱输出轴3-8处设置减速箱轴定位圈3-9，所述减速箱输出轴3-8从减速箱轴定位圈3-9内穿出，以实现对减速箱输出轴3-8定位的功能。

具体的，为了防止电机本体3-12输出轴偏离转动轴线，在电机本体3-12输出轴处设置驱动电机轴定位圈3-11，且所述电机输出轴处还配合有电机轴承3-10。

具体的，所述驱动电机301还包括外壳3-13和电机盖3-7，所述外壳3-13与电机盖3-7螺纹配合；所述驱动电机301以及减速箱均位于外壳3-13内，能够起到保护驱动电机301的作用。

作为多段式管道焊缝检测机器人的优选方案，所述保持架结构111的前后两端均活动连接有驱动机构300，以增强机器人整体的驱动能力和强度。

具体的，所述保持架结构111前后两端均与驱动电机301通过万向节112活动连接，所述在保持架前端，所述螺旋转动机构309与驱动电机301的前端通过万向节112活动连接；在保持架后端，所述螺旋转动机构309与驱动机构300的后端通过万向节112活动连接；在机器人向前运动时，所述保持架前端的驱动机构300正转，所述保持架后端的驱动机构300反转，使保持架结构111前后的螺旋转动机构309转向一致，从而使机器人行进方向一致，在机器人后退时，所述保持架前端的驱动机构300反转，所述保持架后端的驱动机构300正转，从而带动机器人后退。

此处所述万向节112的工作原理与前述一致，在此不再赘述。

作为多段式管道焊缝检测机器人的进一步优选方案，如图1和图5所示，所述多段式管道焊缝检测机器人还包括转向机构700，所述驱动机构300前端与所述转向机构700的末端固定连接，所述转向机构700包括转向杆702以及与转向杆702转动连接的转向引导轮701，转向引导轮701具有至少两个，且均能够与管壁接触，所述转向杆702采用能够发生弹性形变的材料制成，所述转向杆702用于管道出现弯管形态时，转向杆702首先识别到弯管的弯曲部，发生弹性形变，使转向引导轮701贴紧弯曲部，并沿弯曲部的弯曲路线前行，进而引导机身顺利转弯。

具体的，转向引导轮701由橡胶轮与橡胶轮轴承组合后与转向杆702配合组成转向机构700。

作为图像采集机构200的优选方案，所述图像采集机构200还包括轴向摄像头2-9，所述轴向摄像头2-9固定安装于机身本体末端，轴向摄像头2-9的朝向与后机身轴线平行；所述轴向摄像头2-9用于实时监控并录制管道焊缝检测机器人后方的管道内部图像，这样能够方便控制管道焊缝检测机器人在管道内处于非正常工作状态时的退回路径，同时能够使用轴向摄像头2-9轴向观测管道焊缝检测机器人检测工作中的管道内壁情况（例如判断管道内部是否有异物或异常）和实时位置记录并以视频的形式保存，以供操作者后续检查，能够更好的对管道内部情况进行监控。

具体实施时，如图4所示，所述旋转驱动装置为检测电机2-5，所述检测电机2-5的输出端具有输出转轴，所述转轴能够在检测电机2-5的驱动下转动，所述周向摄像头2-8通过输出转轴与检测电机2-5转动连接，所述转轴的旋转中心线与待测管道中心线重合；所述周向摄像头2-8用于录制管道内壁样貌的彩色视频流，所述周向摄像头2-8能够以转轴为中心做360°旋转拍摄，周向摄像头2-8转动360°形成的轨迹面与管道截面平行，这样，周向摄像头2-8可用于管道焊缝检测机器人识别到焊缝后，对焊缝的全景图像进行采集。

作为检测电机2-5的优选方案，所述检测电机2-5上还固定有内啮齿零件2-7，所述检测电机2-5的输出轴与内啮齿零件2-7啮合，所述周向摄像头2-8与内啮齿零件2-7固定连接，从而实现周向图像采集。

作为图像采集机构200的进一步优选方案，所述图像采集机构200还包括扩展轴体2-4以及扩展轮轴承2-2，所述扩展轮2-1与扩展轴体2-4转动连接，所述扩展轮2-1同时与管内壁接触，用于控制图像采集机构200的轴线方向不发生偏移。

具体的，所述扩展轮2-1通过扩展轮轴承2-2与扩展轴体2-4转动连接，所述扩展轮轴承2-2通过销钉与扩展轴固定连接。

具体的，所述扩展轴体2-4尾部夹持有扩展夹具2-6，所述扩展夹具2-6上具有轴向摄像头2-9的安装位，所述轴向摄像头2-9可拆卸的安装于安装位上，用于轴向图像采集。

作为检测电机2-5的进一步优选方案，所述检测电机2-5为步进电机，所述步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。因此，步进电动机又称脉冲电动机。

在本申请文件中，为了获取更加的拍摄质量，管道焊缝检测机器人上设置有光源，所述光源选择为轴向摄像头2-9和周向摄像头自带光源。

为了增强照明效果，在图采集机构200上也设置有两个安装LED照明灯的安装槽孔，当摄像头自带光源无法满足检测要求时，可在槽孔上安装LED照明灯，以求增强管道内的亮度，获得更加的拍摄质量。

作为多段式管道焊缝检测机器人的进一步优选方案，为获取更佳的拍摄质量，将管道焊缝检测机器人的机身颜色涂为黑色，以对轴向摄像头2-9以及周向摄像头2-8提供较优质的拍摄环境。

具体实施时，所述周向摄像头2-8和轴向摄像头2-9的镜头上还附加有偏振片，加上机身颜色的选择，解决了金属管道内壁视觉检测的反光问题，提高了管道内图像采集的质量。

具体实施时，用于对多段式管道焊缝检测机器人进行行为控制的信号控制电路模块以及供电机构，均设置于管道外部；所述供电机构用于为图像采集机构200、驱动机构300以及信号控制电路模块提供电源；

所述信号控制电路模块分别与图像采集机构200和驱动机构300电连接，目的是通过信号控制电路模块对图像采集机构200和驱动机构300进行动作信号的传输；所述信号控制电路模块包括控制芯片，所述控制芯片用于对接收和反馈信号；所述焊缝检测机器人作业时，所述信号控制电路模块能够与后台控制端配合进行管道内焊缝的检测工作，所述后台控制端能够向信号控制电路模块发送指令，所述信号控制电路模块能够向后台控制端反馈指令。

所述控制芯片包括图像采集控制模块、驱动控制模块、数据处理模块、数据传输模块以及电压稳定模块；所述图像采集控制模块，用于控制图像采集机构200的启动和关闭；所述驱动控制模块，用于控制驱动机构300中的驱动电机301运转，使螺旋转动机构309发生转动，进而带动机身本体发生位移；所述数据处理模块，用于进行焊缝识别和焊缝检测，并将识别结果和检测结果传输至数据传输模块；所述数据传输模块，用于将采集的图像原始数据、处理后的图像数据、焊缝的识别数据以及焊缝的检测结果传输至后台控制端进行数据存储以及输出检测结果，供使用者查看；所述电压稳定模块，用于稳定蓄电池电压，保证管道焊缝检测机器人在移动、识别以及检测时的运行安全，避免由于局部电压过高导致的机械结构损坏的情况发生；所述数据传输模式为有线传输模式或无线传输模式，无线传输模式采用WIFI进行数据传输；所述图像采集机构200向后台控制端发送前后摄像头获取到的实时图像。

作为多段式管道焊缝检测机器人的进一步优选方案，所述机身本体上还安装有蜂鸣器，用于在信号控制电路模块向蜂鸣器发送报警信号时，蜂鸣器发出报警声音以提醒操作人员进行手动操作，这样可有效防止管道焊缝检测机器人进入管道后丢失。

具体实施时，当管道焊缝检测机器人在管道内卡住无法前进，即在电机驱动状态下管道焊缝检测机器人本体加速度为0，此时，管道焊缝检测机器人车体中搭载的蜂鸣器将发出刺耳的报警声以提醒操作人员。

本实用新型的工作过程如下：当管道焊缝检测机器人开始运行时，驱动电机301带动螺旋转动机构309转动，从而使得机器人在管道中前进与后退，同时周向摄像头2-8对管道内部的焊缝进行自动识别，轴向摄像头2-9实时显示管道内部的内环境；在识别到焊缝后，管道焊缝机器人停止前进，检测电机2-5通过带动周向摄像头2-8进行360°旋转对识别出的焊缝进行拍照并检测，在完成该点位焊缝的拍照并检测后，机器人自动向前行进，直至遇到下一个焊缝为止，重复上述工作，直至完成整根管道的检测工作或人工控制其停止。

采用本实用新型所公开的一种多段式管道焊缝检测机器人具有如下技术效果：

1、本实用新型公开的多段式管道焊缝检测机器人最大限度的利用了直径较小的管道内的有限空间，适用于管道直径在1英寸的管道内部焊缝检测，弥补了市场上没有适配尺寸的管道焊缝检测机器人的缺陷，实现了小管径管内焊缝检测的智能化，代替人工操作的繁琐，能够实现管道焊缝的自动检测，无需人工判别，大大提高了检测效率，降低了人工操作比重的占比，进而降低了错误率，提高了检测准确率。

2、本实用新型公开的多段式管道焊缝检测机器人具有多段式结构，且多段式结构中间采用了万向节进行连接，其行进方式采用双螺旋驱动结构，使机器人在1英寸的管道内实现旋转式的前进或者后退；同时，前部配有前伸转向引导轮用于导向，便于通过T型管道，对于相对复杂的管道内环境，能够使机器人能够顺利过弯，实现正常工作。

3、本实用新型公开的多段式管道焊缝检测机器人配有两个无刷直流电机，在通过弯管时，一旦前螺旋驱动不足时，后螺旋驱动会提供足够的动力支持机器人继续前进，同时机器人配有支撑调节机构以适应管道焊缝的调节，拥有足够的越障能力。

4、本实用新型公开的多段式管道焊缝检测机器人相比传统使用带缆摄像头进行人工识别与检测的效率提高了5倍以上，易于操作，易于拆卸，便于维修，成本较低，对环境的适应性较强，一人可同时操作多台机器人，解决了小管径焊缝检测效率低下的问题，满足了工厂向“无人化”的方向发展的需求。

可以理解，本实用新型是通过一些具体实施方式/实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和具体实施方式/实施例进行各种改变或等效替换。在本实用新型的教导下，可以对这些特征和具体实施方式/实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。本实用新型所描述的具体实施方式/实施例是本实用新型一部分具体实施方式/实施例，而不是全部的具体实施方式/实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型具体实施方式/实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的具体实施方式/实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定具体实施方式/实施例。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施方式/具体实施例的限制，基于本实用新型中的具体实施方式/实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他具体实施方式/实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种多段式管道焊缝检测机器人，用于检测待测管道内部焊缝，其特征在于，包括机身本体、图像采集机构(200)以及驱动机构(300)；所述机身本体包括保持架结构(111)，所述保持架结构(111)与驱动机构(300)活动连接，所述图像采集机构(200)与机身本体的末端活动连接；

所述保持架结构(111)包括保持轮(1-1)，所述保持轮(1-1)与管内壁接触；

所述驱动机构(300)用于驱动机身本体前进或后退，包括螺旋转动机构(309)以及驱动电机(301)，所述螺旋转动机构(309)与驱动电机(301)活动连接，所述螺旋转动机构(309)包括多个驱动轮(3-1)，所述驱动轮(3-1)与管内壁接触；

所述图像采集机构(200)包括周向摄像头(2-8)以及旋转驱动装置，所述周向摄像头(2-8)与旋转驱动装置转动连接，所述旋转驱动装置能够驱动周向摄像头(2-8)旋转。

2.根据权利要求1所述的多段式管道焊缝检测机器人，其特征在于，所述多段式管道焊缝检测机器人还包括转向机构(700)，所述驱动机构(300)前端与所述转向机构(700)的末端固定连接，所述转向机构(700)包括转向杆(702)以及与转向杆(702)转动连接的转向引导轮(701)，转向引导轮(701)具有至少两个，且均能够与管壁接触。

3.根据权利要求1所述的多段式管道焊缝检测机器人，其特征在于，所述保持架结构(111)的前后两端均活动连接有驱动机构(300)。

4.根据权利要求1所述的多段式管道焊缝检测机器人，其特征在于，所述螺旋转动机构(309)还包括螺旋转轴(3-6)，所述多个驱动轮(3-1)以周向分布的形式已螺旋转轴(3-6)为中心安装于螺旋转轴(3-6)周侧，所述驱动轮(3-1)的轴线与管道轴线之间夹角为锐角，使驱动轮(3-1)在转动时能够带动机器人前进或后退。

5.根据权利要求4所述的多段式管道焊缝检测机器人，其特征在于，所述螺旋转轴(3-6)上对应于驱动轮(3-1)固定有多个驱动轮座(3-2)，且驱动轮座(3-2)是通过开设于螺旋转轴(3-6)上的轮座定位孔与螺旋转轴(3-6)固定连接，轮座定位孔具有径向可移动量。

6.根据权利要求1所述的多段式管道焊缝检测机器人，其特征在于，所述图像采集机构(200)还包括轴向摄像头(2-9)，所述轴向摄像头(2-9)固定安装于机身本体末端，轴向摄像头(2-9)的朝向与后机身轴线平行。

7.根据权利要求6所述的多段式管道焊缝检测机器人，其特征在于，所述图像采集机构(200)还包括扩展轴体(2-4)以及扩展轮轴承(2-2)，所述扩展轮(2-1)与扩展轴体(2-4)转动连接，所述扩展轮(2-1)同时与管内壁接触。

8.根据权利要求7所述的多段式管道焊缝检测机器人，其特征在于，所述扩展轴体(2-4)尾部夹持有扩展夹具(2-6)，所述扩展夹具(2-6)上具有轴向摄像头(2-9)的安装位，所述轴向摄像头(2-9)可拆卸的安装于安装位上。

9.根据权利要求1所述的多段式管道焊缝检测机器人，其特征在于，所述保持架结构(111)包括保持架轮座(1-2)以及保持架转轴(1-6)，所述保持轮(1-1)与保持架轮座(1-2)转动连接，所述保持架轮座(1-2)与保持架转轴(1-6)固定连接，所述保持架转轴(1-6)上开设有保持架轮座(1-2)定位孔，所述定位孔具有径向可移动量。

10.根据权利要求1所述的多段式管道焊缝检测机器人，其特征在于，所述周向摄像头(2-8)的镜头上还附加有偏振片。

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