CN219666660U - 一种激光三维测量视频伸缩机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光三维测量视频伸缩机器人，包括滚珠花键主轴、伸缩臂模组、伸缩臂前端固定支架、伸缩臂后端固定支架、推拉机构及镜头模组，还包括顺次设置在激光测距旋转定心主轴上的中空云台电机、激光位移测距仪及导电机构，所述激光测距旋转定心主轴连接在镜头模组上，中空云台电机近镜头模组设置；所述激光位移测距仪包括激光测距旋转套及安装在激光测距旋转套上的激光位移测距传感器，在所述激光测距旋转套前后安装有带轴承的前定位套和后定位套；不仅可以视频观察管道或气瓶内部缺陷，还能通过激光测量获得管道或气瓶内部的形状数据，以获得准确、全面的距离、角度、变形量、缺陷大小、容积等数据。

Description

一种激光三维测量视频伸缩机器人

技术领域

本实用新型涉及气瓶、管道内部检测技术领域，具体地说，是一种激光三维测量视频伸缩机器人。

背景技术

目前市场上管道或气瓶内部检测设备，能通过视频对管道或气瓶内部缺陷进行检测，随着市场的快速发展，既能视频观察内部缺陷又能测量内部缺陷的位置、大小、变形及容积的内部检测设备成为新的要求。特别的，长管拖车上的气瓶两头比较小，而内腔又很大，既能从较小的口子(比如直径75mm的出入口)进入到内部，又能在较大的内腔内张开伸缩臂在内部行走，且能测量内部缺陷的位置及大小、变形的严重程度，内部容积的大小，测量方便，能够建立检测内部的三维模型，可以逼真的显示内部形状，实时或者保存数据后，方便观察、测量各个位置的数据，以此来获得方便准确的测量数据，此种检测设备成为市场需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于设计一种激光三维测量视频伸缩机器人，不仅可以视频观察管道或气瓶内部缺陷，还能通过激光测量获得管道或气瓶内部的形状数据通过各种现有技术匹配算法及现有技术软件控制形成三维实体图，而后通过三维实体分析各个位置的数据，以获得准确、全面的距离、角度、变形量、缺陷大小、容积等数据。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种激光三维测量视频伸缩机器人，包括滚珠花键主轴、伸缩臂模组、伸缩臂前端固定支架、伸缩臂后端固定支架、推拉机构及镜头模组，还包括顺次设置在激光测距旋转定心主轴上的中空云台电机、激光位移测距仪及导电机构，所述镜头模组连接在激光测距旋转定心主轴上，所述激光测距旋转定心主轴连接在滚珠花键主轴上，中空云台电机近镜头模组设置；所述激光位移测距仪包括激光测距旋转套及安装在激光测距旋转套上的激光位移测距传感器，在所述激光测距旋转套前后安装有带轴承的前定位套和后定位套；所述伸缩臂前端固定支架、伸缩臂后端固定支架及推拉机构皆套设在滚珠花键主轴上，推拉机构连接配合伸缩臂后端固定支架，伸缩臂模组铰接在伸缩臂前端固定支架和伸缩臂后端固定支架上，伸缩臂模组配合伸缩臂前端固定支架和伸缩臂后端固定支架能够使得伸缩臂模组的远滚珠花键主轴端远离或靠近远滚珠花键主轴。

进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：所述伸缩臂模组设置有或设置有两套第一伸缩臂模组和一套第二伸缩臂模组，或设置有一套第一伸缩臂模组和两套第二伸缩臂模组；所述第一伸缩臂模组包括两条伸缩臂及连接在两条伸缩臂第一端的驱动模组，两条伸缩臂通过伸缩臂联动铰链交叉连接为一体，两条伸缩臂的第二端分别通过前端固定铰链和后端固定铰链连接在伸缩臂前端固定支架和伸缩臂后端固定支架上。

进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：所述驱动模组或采用皮带传动方式，且皮带传动方式的驱动模组包括滚动轮、电机、两个同步轮及传动皮带，所述电机设置在伸缩臂的第一端上，其中一个同步轮与电机同轴连接，另一个同步轮与滚动轮同轴连接，两个同步轮通过传动皮带传动连接，在伸缩臂上同步轮安装侧还设置有传动保护盖；所述驱动模组或采用齿轮传动方式，且齿轮传动方式的驱动模组包括滚动轮、电机及传动齿轮，所述电机的输出轴同轴连接一个传动齿轮，滚动轮亦同轴连接一个传动齿轮，与电机同轴的传动齿轮直接或通过至少一个传动齿轮与滚动轮同轴的传动齿轮啮合传动，在伸缩臂上传动齿轮安装侧还设置有传动保护盖。

进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：所述第二伸缩臂模组包括两条伸缩臂，两条伸缩臂通过伸缩臂联动铰链交叉连接为一体，两条伸缩臂的第二端分别通过前端固定铰链和后端固定铰链连接在伸缩臂前端固定支架和伸缩臂后端固定支架上，两条伸缩臂的第一端通过带有自动调节弹簧的连接件连接有从动轮。

进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：三套不同伸缩臂模组依托伸缩臂前端固定支架和伸缩臂后端固定支架沿滚珠花键主轴的周向均匀设置。

进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：在所述激光测距旋转套上设置有激光传感器连接固定板，所述激光位移测距传感器安装在激光传感器连接固定板上，所述激光位移测距传感器以激光测距旋转定心主轴为轴心圆周均匀分布，所述激光位移测距传感器分布数量为1个或多个；所述推拉机构包括伸缩推杆、限位杆，在滚珠花键主轴的推拉机构安装侧限位杆套设其上或同轴连接，伸缩推杆套设在滚珠花键主轴上且一端通过限位杆限位移动位置；在限位杆的远伸缩推杆端还设置有数据接口，所述数据接口与镜头模组通信连接。

进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：所述镜头模组包括摄像镜头和激光测距镜头。

进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：所述中空云台电机连接有电机固定套，所述电机固定套固定到所述激光测距旋转定心主轴上，所述中空云台电机与所述激光测距旋转套连接固定；所述中空云台电机导线通过所述电机固定套的过线孔和所述激光测距旋转定心主轴的过线孔，进入到所述激光测距旋转定心主轴的轴中心孔与镜头模组内的控制模块相连接。

进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：所述导电机构包括套设在激光测距旋转定心主轴上的导电滑环及套装导电滑环上的导电滑环护罩；在导电滑环护罩上还连接有滑环主轴固定套，所述滑环主轴固定套套设在激光测距旋转定心主轴上，且滑环主轴固定套设置在远离激光位移测距仪侧；所述激光位移测距传感器的导线与所述导电滑环的旋转端相连接，所述导电滑环固定端的导线贯穿激光测距旋转定心主轴的轴心与镜头模组内的控制模块相连接；在所述滑环主轴固定套远离的导电滑环护罩侧还设置有滚珠花键主轴连接器；所述滚珠花键主轴连接器通过螺钉连接方式与滑环主轴固定套固定连接，所述导电滑环通过螺钉与滑环主轴固定套固定连接。

进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：所述导电滑环、滑环主轴固定套通过螺纹连接或者螺钉固定连接或者焊接方式固定连接激光测距旋转定心主轴，所述滚珠花键主轴连接器与滚珠花键主轴固定连接。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本实用新型不仅可以视频观察管道或气瓶内部缺陷，还能通过激光测量获得管道或气瓶内部的形状数据通过各种现有技术匹配算法及现有技术软件控制形成三维实体图，而后通过三维实体分析各个位置的数据，以获得准确、全面的距离、角度、变形量、缺陷大小、容积等数据。

本实用新型不仅可以解决管道内腔的缺陷、变形、容积测量的问题，特别的是解决气瓶进出口小，内腔大且需要测量内部容积的问题，针对规格繁多、携带不方便、成本高等问题，可以用其一次性测量多种规格的管道(比如管道内经75mm～700mm)。

本实用新型从最小口径75mm入口进入到气瓶腔内，通过展开伸缩臂，能在内径75mm至700mm以内的内壁爬行，检测气瓶内腔是否有裂纹、缺口、严重变形等缺陷。

本实用新型通过激光测量的方法测量出气瓶内腔的三维体积，并建立三维模型，便于观察内腔的形状、测量各个位置的数据，使用方便。

本实用新型可以测量多种规格的管道、气瓶；具有携带方便，使用灵活，适合一般的生活生产环境。

本实用新型具有结构可靠、成本低的特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的结构示意图(主示镜头模组)。

图3为本实用新型所述激光测量系统半剖视图。

图4本实用新型所述驱动模组结构示意图(齿轮传动)。

图5为本实用新型所述驱动模组结构示意图(皮带传动)

其中，1-滚珠花键主轴、2-伸缩臂、3-伸缩臂前端固定支架、4-前端固定铰链、5-伸缩臂联动铰链、6-后端固定铰链、7-伸缩臂后端固定支架、8-伸缩推杆、9-限位杆、10-数据接口、11-滚动轮、12-电机、13-镜头模组、14-传动保护盖、15-从动轮、16-自动调节弹簧、17-摄像镜头、18-激光测距镜头、19-传动齿轮、20-同步轮、21-传动皮带、101-中空云台电机、102-激光位移测距传感器、103-导电滑环、104-导电滑环护罩、105-滑环主轴固定套、106-滚珠花键主轴连接器、107-激光测距旋转定心主轴、108-后定位套、109-激光测距旋转套、110-前定位套、111-激光传感器连接固定板、112-轴承、113-电机固定套。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式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实施方式。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”、“布设”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，具体通过什么手段不限于螺接、过盈配合、铆接、螺纹辅助连接等各种常规机械连接方式。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

值得注意的是：在本实用新型中，所应用的软件或算法等皆为现有技术，因此在文中不多做赘述，本文志在结构本身的创新，而非软件、算法等的创新。

实施例1：

一种激光三维测量视频伸缩机器人，不仅可以视频观察管道或气瓶内部缺陷，还能通过激光测量获得管道或气瓶内部的形状数据通过各种现有技术匹配算法及现有技术软件控制形成三维实体图，而后通过三维实体分析各个位置的数据，以获得准确、全面的距离、角度、变形量、缺陷大小、容积等数据。如图1～图5所示，包括滚珠花键主轴1、伸缩臂模组、伸缩臂前端固定支架3、伸缩臂后端固定支架7、推拉机构及镜头模组13，还包括顺次设置在激光测距旋转定心主轴107上的中空云台电机101、激光位移测距仪及导电机构，所述镜头模组13连接在激光测距旋转定心主轴107上，所述激光测距旋转定心主轴107连接在滚珠花键主轴1上，中空云台电机101近镜头模组13设置；所述激光位移测距仪包括激光测距旋转套109及安装在激光测距旋转套109上的激光位移测距传感器102，在所述激光测距旋转套109前后安装有带轴承112的前定位套110和后定位套108；所述伸缩臂前端固定支架3、伸缩臂后端固定支架7及推拉机构皆套设在滚珠花键主轴1上，推拉机构连接配合伸缩臂后端固定支架7，伸缩臂模组铰接在伸缩臂前端固定支架3和伸缩臂后端固定支架7上，伸缩臂模组配合伸缩臂前端固定支架3和伸缩臂后端固定支架7能够使得伸缩臂模组的远滚珠花键主轴1端远离或靠近远滚珠花键主轴1。

作为优选的设置方案，该激光三维测量视频伸缩机器人包括滚珠花键主轴1、激光测量系统，激光测量系统包括激光测距旋转定心主轴107，激光测距旋转定心主轴107分别连接镜头模组13和滚珠花键主轴1，在激光测距旋转定心主轴107上顺次设置有中空云台电机101、激光位移测距仪及导电机构，中空云台电机101近镜头模组13设置；其中，激光位移测距仪包括套设在激光测距旋转定心主轴107上的激光测距旋转套109及安装在激光测距旋转套109上的激光位移测距传感器102，在激光测距旋转套109前后安装有带轴承112的前定位套110和后定位套108；在滚珠花键主轴1上装有伸缩臂前端固定支架3、伸缩臂后端固定支架7和推拉架构，推拉机构连接配合伸缩臂后端固定支架7，在伸缩臂前端固定支架3和伸缩臂后端固定支架7上通过铰接的方式固定有具有伸缩功能的伸缩臂模组，伸缩臂模组配合伸缩臂前端固定支架3和伸缩臂后端固定支架7能够使得伸缩臂模组的远滚珠花键主轴1端远离或靠近远滚珠花键主轴1。

使用时，可以将本激光测量系统放置在诸如管道或气瓶内，通过人力或者动力利用推拉机构，使得伸缩臂模组伸展开来或者伸缩回位，让机器人的伸缩臂模组的远伸缩臂前端固定支架3端和伸缩臂后端固定支架7端贴合到气瓶内壁，接着通过人力或者动力将推拉机构限位到需要的尺寸位置，伸缩臂模组伸缩完成，位置限定。接着控制伸缩臂模组在气瓶内前行、后退，同时镜头模组工作，中空云台电机101转动带动激光测距旋转套109固定的激光位移测距传感器102绕着激光测距旋转定心主轴107的轴心做360°顺时针或逆时针旋转，激光位移测距传感器102快速做圆周扫描获得管道内腔截面的点云，通过现有技术算法将点云计算出管道内腔截面二维图，结合测量方向的激光测距镜头计算出横截面的相对位置，将激光位移测距传感器102扫描的所有截面进行累积积分，通过现有技术算法算出管道腔内的三维立体图。例如算法公式为：

设时间为X_i，其中i为截面位置，i＝1，2，...，n，例如：第一个截面位置的时间为X₁；设R_i为截面的半径，其中i为截面位置，i＝1，2，...，n，例如：第一个位置的截面半径为R₁；则测得得到微分体积为：πR_i ²(X_i+1-X_i)，再通过积分公式：获得所有测量得到的体积。检测过程可以实时传输到外部主机，以供分析、存储。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1～图5所示，进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：所述伸缩臂模组或设置有两套第一伸缩臂模组和一套第二伸缩臂模组，或设置有一套第一伸缩臂模组和两套第二伸缩臂模组；所述第一伸缩臂模组包括两条伸缩臂2及连接在两条伸缩臂2第一端的驱动模组，两条伸缩臂2通过伸缩臂联动铰链5交叉连接为一体，两条伸缩臂2的第二端分别通过前端固定铰链4和后端固定铰链6连接在伸缩臂前端固定支架3和伸缩臂后端固定支架7上。

作为优选的设置方案，其中伸缩臂模组分为两种，分别为第一伸缩臂模组和第二伸缩臂模组，其中假如设置有一套第一伸缩臂模组的情况下，则第二伸缩臂模组设置有两套；假如设置与两套第一伸缩臂模组的情况下，则第二伸缩臂模组设置为一套。

其中，伸缩臂前端固定支架3和伸缩臂后端固定支架7皆为外部沿圆周等距分布有安装耳的圆筒，其中安装耳通过铰链结构(前端固定铰链4和后端固定铰链6)将伸缩臂与之相连接的端安装在一起。

优选的，第一伸缩臂模组包括两条伸缩臂2，每一条伸缩臂2的第一端上都安装有驱动模组，第二端用于与伸缩臂前端固定支架3或伸缩臂后端固定支架7铰接，两条伸缩臂2还通过伸缩臂联动铰链5交叉连接为一体。

在使用时当推拉推拉机构时，将导致两条伸缩臂2的交叉角缩小或扩大，使得驱动模组离滚珠花键主轴1的直线距离增大或缩小，从而使其能够适应不同管径的气瓶或管道。

实施例3：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1～图5所示，进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：所述驱动模组或采用皮带传动方式，且皮带传动方式的驱动模组包括滚动轮11、电机12、两个同步轮20及传动皮带21，所述电机12设置在伸缩臂2的第一端上，其中一个同步轮20与电机12同轴连接，另一个同步轮20与滚动轮11同轴连接，两个同步轮20通过传动皮带21传动连接，在伸缩臂2上同步轮20安装侧还设置有传动保护盖14。

作为优选的设置方案，驱动模组可以采用皮带传动方式，在此模式下，驱动模组设置有滚动轮11、电机12、两个同步轮20及传动皮带21，优选的在设置时，以伸缩臂2为依托，滚动轮11、电机12设置在一侧，两个同步轮20和传动皮带21设置在对侧，一个同步轮20同轴连接电机12，另一个同步轮20同轴连接滚动轮11，两个同步轮20通过传动皮带21传动连接，为对同步轮和传动皮带所形成的传动组织进行保护，在伸缩臂2上同步轮20安装侧还设置有传动保护盖14。

在使用时，当电机12启动后将带动同步轮和传动皮带所形成的传动组织运转，其运转时将带动滚动轮11运转从而使得机器人能够行走，而当电机12停止运转后，传动组织停止传动，滚动轮11停止运转，机器人停止行走，电机12的正反转能够使得机器人前进或后退。

所述驱动模组或采用齿轮传动方式，且齿轮传动方式的驱动模组包括滚动轮11、电机12及传动齿轮19，所述电机12的输出轴同轴连接一个传动齿轮19，滚动轮11亦同轴连接一个传动齿轮19，与电机12同轴的传动齿轮19直接或通过至少一个传动齿轮19与滚动轮11同轴的传动齿轮19啮合传动，在伸缩臂2上传动齿轮19安装侧还设置有传动保护盖14。

作为优选的设置方案，驱动模组可以采用齿轮传动方式，在此模式下，驱动模组设置有滚动轮11、电机12及传动齿轮19，优选的在设置时，以伸缩臂2为依托，滚动轮11、电机12设置在一侧，传动齿轮19设置在对侧，在滚动轮11上同轴设置一个传动齿轮19，在电机12的输出轴上同轴设置一个传动齿轮19，两个传动齿轮19可以直接啮合传动，或在两个传动齿轮19之间再加至少一个传动齿轮19，使得几个传动齿轮19形成啮合传动模组；为对传动齿轮19所形成的传动模组(至少两个传动齿轮19构成)进行保护，在伸缩臂2上传动齿轮19安装侧还设置有传动保护盖14。

在使用时，当电机12启动后与之同轴安装的传动齿轮19转动，带该驱动模式仅为两个传动齿轮19时，电机12上的传动齿轮19将带动与滚动轮11同轴连接的传动齿轮19运转，进一步的带动滚动轮11运转，从而使得机器人能够行走；而当设置有三个或三个以上的传动齿轮19时，电机12上的传动齿轮19将通过与之啮合的传动齿轮19最终带动与滚动轮11同轴连接的传动齿轮运转，最终使得滚动轮11运转，从而使得机器人能够行走。

而当电机12停止运转后，传动齿轮模组停止传动，滚动轮11停止运转，机器人停止行走，电机12的正反转能够使得机器人前进或后退。

实施例4：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1～图5所示，进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：所述第二伸缩臂模组包括两条伸缩臂2，两条伸缩臂2通过伸缩臂联动铰链5交叉连接为一体，两条伸缩臂2的第二端分别通过前端固定铰链4和后端固定铰链6连接在伸缩臂前端固定支架3和伸缩臂后端固定支架7上，两条伸缩臂2的第一端通过带有自动调节弹簧16的连接件连接有从动轮15。

作为优选的设置方案，伸缩臂前端固定支架3和伸缩臂后端固定支架7皆为外部沿圆周等距分布有安装耳的圆筒，第二伸缩臂模组包括两条伸缩臂2，每一条伸缩臂2的第一端通过带有自动调节弹簧16的连接件连接有从动轮15，第二端用利用于前端固定铰链4和后端固定铰链6分别与伸缩臂前端固定支架3的安装耳和伸缩臂后端固定支架7的安装耳铰接在一起，两条伸缩臂2还通过伸缩臂联动铰链5交叉连接为一体。

在使用时当推拉推拉机构时，将导致两条伸缩臂2的交叉角缩小或扩大，从而使得从动轮15离滚珠花键主轴1的直线距离增大或缩小，从而使其能够适应不同管径的气瓶。

实施例5：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1～图5所示，进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：三套不同伸缩臂模组依托伸缩臂前端固定支架3和伸缩臂后端固定支架7沿滚珠花键主轴1的周向均匀设置；在设置时，可以根据管径需要设置伸缩臂的长度，使得整个机器人正常工作情况下能够适应75mm～700mm管径的需要(具体尺寸不限于此)。

实施例6：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1～图5所示，进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：在所述激光测距旋转套109上采用螺纹连接或螺纹件辅助连接或焊接等方式设置有激光传感器连接固定板111，所述激光位移测距传感器102通过螺纹连接或螺纹件辅助连接或焊接等方式安装在激光传感器连接固定板111上，所述激光位移测距传感器102以激光测距旋转定心主轴107为轴心圆周均匀分布，所述激光位移测距传感器102分布数量为1个或多个，激光位移测距传感器102分布数量为多个时，可以安装测量范围不一样的激光位移测距传感器102，可以使得测量范围更广，成本更低；所述推拉机构包括伸缩推杆8、限位杆9，在滚珠花键主轴1的推拉机构安装侧限位杆9套设其上或同轴连接，伸缩推杆8套设在滚珠花键主轴1上且一端通过限位杆9限位移动位置；在限位杆9的远伸缩推杆8端还设置有数据接口10，所述数据接口10与镜头模组13通信连接。

作为优选的设置方案，推拉机构设置有伸缩推杆8和限位杆9，在滚珠花键主轴1的推拉机构安装侧限位杆9可以套设在滚珠花键主轴1上也可以同轴连接在滚珠花键主轴1的端头上，

伸缩推杆8套设在滚珠花键主轴1上且一端通过限位杆9限位移动位置，在具体设置和使用时：限位杆9通过螺旋前进或者后退的，螺旋的动力可以是人力或者电机驱动。当限位杆9右螺旋时，其前进从而顶着伸缩推杆8前进，伸缩推杆8又是通过其上的三根拉杆连接伸缩臂后端固定支架7，于是伸缩臂后端固定支架7就随着伸缩推杆8前进，进而伸缩臂联动铰链5和后端固定铰链6处的铰链都跟着作旋转运动，伸缩臂2展开，当限位杆9螺旋前进到限定的位置时，伸缩臂2展开到位；相应的，当要将展开后的伸缩臂2收回，只要左旋限位杆9，使其后退，进而由于伸缩臂2在机器人的自重力的作用下，伸缩臂联动铰链5和后端固定铰链6处的铰链开始往相反方向旋转，进而推动伸缩臂后端固定支架7后退，进而伸缩推杆8也因伸缩臂后端固定支架7后退推力作用下，跟着限位杆9后退，于是伸缩臂做相应的伸缩。

在限位杆9的远伸缩推杆8端还设置有数据接口10，所述数据接口10与镜头模组13通信连接，在使用时，数据接口10与外置线缆架上的线缆所连接有的航空插头相连接，上位机通过线缆架上的线缆连接至数据接口10，以控制激光三维测量视频伸缩机器人工作。

实施例7：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1～图5所示，进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：所述镜头模组13包括摄像镜头17和激光测距镜头18，优选的在径向上激光测距镜头18设置在摄像镜头17的外侧。

可以将本激光测量系统放置在诸如管道或气瓶内，通过人力或者动力利用推拉机构，使得伸缩臂模组伸展开来或者伸缩回位，让机器人的伸缩臂模组的远伸缩臂前端固定支架3端和伸缩臂后端固定支架7端贴合到气瓶内壁，接着通过人力或者动力将推拉机构限位到需要的尺寸位置，伸缩臂模组伸缩完成，位置限定。接着控制伸缩臂模组在气瓶内前行、后退，同时镜头模组工作，在使用时，控制中空云台电机101的控制模块打开电源及传输信号，中空云台电机101开始顺时针或逆时针旋转，安装有激光位移测距传感器102的激光测距旋转套109因固定连接在控制中空云台电机101上而随之跟着同步做顺时针或逆时针旋转，激光位移测距传感器102快速旋转同时高频率的测出内壁相对于管道或气瓶轴心的距离，得到垂直于管道、气瓶中心轴线的截面分布的点云，通过现有技术软件和现有技术算法计算点云得出每个位置的截面形状。当激光三维测量视频伸缩机器人的激光位移测距传感器102扫描完成圆周一圈后，激光三维测量视频伸缩机器人前进或后退一段微小距离，激光位移测距传感器102再次扫描完成一周后获得一个截面，通过镜头模组13安装的激光测距镜头18得到激光三维测量视频伸缩机器人前进或后退的微小距离数据，进而计算出此微小段的实体，如此反复测量，将微小段的实体进行微分累积积分，得到管道内腔、气瓶内腔的实体三维模型。其计算公式如下：

设时间为X_i，其中i为截面位置，i＝1，2，...，n，例如：第一个截面位置的时间为X₁；设R_i为截面的半径，其中i为截面位置，i＝1，2，...，n，例如：第一个位置的截面半径为R₁；则测得得到微分体积为：πR_i ²(X_i+1-X_i)，再通过积分公式：获得所有测量得到的体积。检测过程可以实时传输到外部主机，以供分析、存储。

实施例8：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1～图5所示，进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：所述中空云台电机101连接有电机固定套113，所述电机固定套113固定到所述激光测距旋转定心主轴107上，所述中空云台电机101与所述激光测距旋转套109连接固定；作为优选的设计方案，中空云台电机101的转子端与激光测距旋转套109连接固定，前定位套110和后定位套108都是固定到激光测距旋转定心主轴107上，它们(前定位套110和后定位套108)将激光测距旋转套109前后限位，使得激光测距旋转套109只能旋转，不能前后移动。电机固定套113固定在激光测距旋转定心主轴107上，中空云台电机101的定子固定到电机固定套113上。

所述中空云台电机101导线通过所述电机固定套113的过线孔和所述激光测距旋转定心主轴107的过线孔，进入到所述激光测距旋转定心主轴107的轴中心孔与镜头模组13内的控制模块相连接。

作为优选的设置方案，镜头模组13内的控制模块，是视频伸缩机器人所有工作的控制中心，控制着电源开关、信号传输等所有功能。在使用时，当与之通信的电脑(上位机)通过软件、算法给予镜头模组13内的控制模块相应的信号，视频伸缩机器人伸缩臂展开电机12打开工作，伸缩臂展开到要求的位置；中空云台电机101打开，带动激光测距旋转套109旋转，激光位移测距传感器102随即跟着做相应的旋转；激光位移测距传感器102旋转过程中，由于激光测距旋转套109旋转而带动导电滑环103的转子同步旋转，故导电滑环103转子上的导线也跟着激光位移测距传感器102同步旋转，激光位移测距传感器102与导电滑环103连接的导线相对位置固定，从而保证了旋转过程中导线不被缠绕；镜头模组13内的控制模块将控制激光位移测距传感器102的信号、电源打开，激光位移测距传感器102开始激光旋转扫描；紧接着伸缩臂上的电机12电源打开，滚动轮11开始滚动，带动视频伸缩机器人前进；激光位移测距传感器102在视频伸缩机器人前进的过程快速旋转扫描，形成一圈圈点云位置信号，并将此信号通过控制模块转化成数据传送给电脑(上位机)，通过电脑(上位机)软件、算法处理，形成三维图形，并保存为可供测量用的文件，以提供分析、研究。当测量工作完成后，指令伸缩臂模组展开电机12反转让伸缩臂模组回转一小段距离，其它设备电源、信号关闭，扫描工作结束，操作人员拉着视频伸缩机器人的线缆，将视频伸缩机器人从管内拉出回收。

实施例9：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1～图5所示，进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：所述导电机构包括套设在激光测距旋转定心主轴107上的导电滑环103及套装导电滑环103上的导电滑环护罩104；在导电滑环护罩104上还连接有滑环主轴固定套105，所述滑环主轴固定套105套设在激光测距旋转定心主轴107上，且滑环主轴固定套105设置在远离激光位移测距仪侧。

作为优选的设计方案，导电滑环103套装在导电滑环护罩104上，两者整体套装在激光测距旋转定心主轴107上，导电滑环护罩104的一侧与滑环主轴固定套105连接，滑环主轴固定套105套设在激光测距旋转定心主轴107上，且滑环主轴固定套105设置在远离激光位移测距仪侧。

所述激光位移测距传感器102的导线与所述导电滑环103的旋转端相连接，所述导电滑环103固定端的导线贯穿激光测距旋转定心主轴107的轴心与镜头模组13内的控制模块相连接。

镜头模组13内的控制模块，是视频伸缩机器人所有工作的控制中心，控制着电源开关、信号传输等所有功能。在使用时，当与之通信的电脑(上位机)通过软件、算法给予镜头模组13内的控制模块相应的信号，视频伸缩机器人伸缩臂展开电机12打开工作，伸缩臂展开到要求的位置；中空云台电机101打开，带动激光测距旋转套109旋转，激光位移测距传感器102随即跟着做相应的旋转；激光位移测距传感器102旋转过程中，由于激光测距旋转套109旋转而带动导电滑环103的转子同步旋转，故导电滑环103转子上的导线也跟着激光位移测距传感器102同步旋转，激光位移测距传感器102与导电滑环103连接的导线相对位置固定，从而保证了旋转过程中导线不被缠绕；镜头模组13内的控制模块将控制激光位移测距传感器102的信号、电源打开，激光位移测距传感器102开始激光旋转扫描；紧接着伸缩臂上的电机12电源打开，滚动轮11开始滚动，带动视频伸缩机器人前进；激光位移测距传感器102在视频伸缩机器人前进的过程快速旋转扫描，形成一圈圈点云位置信号，并将此信号通过控制模块转化成数据传送给电脑(上位机)，通过电脑(上位机)软件、算法处理，形成三维图形，并保存为可供测量用的文件，以提供分析、研究。当测量工作完成后，指令伸缩臂模组展开电机12反转让伸缩臂模组回转一小段距离，其它设备电源、信号关闭，扫描工作结束，操作人员拉着视频伸缩机器人的线缆，将视频伸缩机器人从管内拉出回收。

在所述滑环主轴固定套105远离的导电滑环护罩104侧还设置有滚珠花键主轴连接器106；所述滚珠花键主轴连接器106通过螺钉连接方式与滑环主轴固定套105固定连接，所述导电滑环103通过螺钉与滑环主轴固定套105固定连接。

各类导线经过激光测距旋转定心主轴107的轴内孔，确保线路不外露，保护线路的安全，同时也提高激光三维测量视频伸缩机器人的整体外观美观度。

实施例10：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1～图5所示，进一步的为更好地实现本实用新型所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，特别采用下述设置结构：所述导电滑环103、滑环主轴固定套105通过螺纹连接或者螺钉固定连接或者焊接方式固定连接激光测距旋转定心主轴107，所述滚珠花键主轴连接器106与滚珠花键主轴1固定连接。

具体的，激光测距旋转定心主轴107与滚珠花键主轴1是通过滑环主轴固定套105和滚珠花键主轴连接器106的连接，从而将激光测距旋转定心主轴107与滚珠花键主轴1间接的固定连接到一起的，激光测距旋转定心主轴107是激光测距旋转套109旋转的基础，激光测距旋转套109以激光测距旋转定心主轴107的轴心为旋转中心进行360°旋转。

实施例11：

一种激光三维测量视频伸缩机器人，主要由滚珠花键主轴1、伸缩臂模组、伸缩臂前端固定支架3、伸缩臂后端固定支架7、推拉机构及激光测量系统所构成；其中，激光测量系统包括镜头模组13、中空云台电机101、激光位移测距传感器102、导电滑环103、导电滑环护罩104、滑环主轴固定套105、滚珠花键主轴连接器106、激光测距旋转定心主轴107、后定位套108、激光测距旋转套109、前定位套110、激光传感器连接固定板111、轴承112、电机固定套113。

激光测量系统与滚珠花键主轴1进行装配连接时，可以参考下述步骤：

第一步，将滚珠花键主轴连接器106用螺丝固定在滚珠花键主轴1上。

第二步，将激光测距旋转定心主轴107固定(可能是激光测距旋转定心主轴107上的螺纹直接连接，或者其它方式固定连接)到滑环主轴固定套105的中心。

第三步，将上述第二步固定连接在一起的激光测距旋转定心主轴107和滑环主轴固定套105一起通过螺丝固定到滚珠花键主轴连接器106上，由此，滑环主轴固定套105、滚珠花键主轴连接器106和激光测距旋转定心主轴107也就固定成了一个整体了，且都与滚珠花键主轴1固定在一起。

第四步，导电滑环103套到激光测距旋转定心主轴107上，导电滑环103的定子固定到滑环主轴固定套105上，然后导电滑环护罩104也连接到滑环主轴固定套105上，导电滑环103的转子上的导线与激光位移测距传感器102的导线连接，导电滑环103的转子可以与激光位移测距传感器102同步旋转。

第五步，将后定位套108固定到激光测距旋转定心主轴107指定位置，将轴承112装入到激光测距旋转套109前后两个轴孔内，然后将激光测距旋转套109套到激光测距旋转定心主轴107上，且与后定位套108贴合，再将前定位套110套入激光测距旋转定心主轴107直至贴合激光测距旋转套109里面的轴承112，接着将前定位套110固定，进而将激光测距旋转套109定位在了激光测距旋转定心主轴107指定位置，激光测距旋转套109因内部装有轴承112而可以做不停旋转运动。

第六步，将中空云台电机101套到激光测距旋转定心主轴107上，且将中空云台电机101的转子固定连接到激光测距旋转套109上，接着再将电机固定套113套到激光测距旋转定心主轴107上，用螺丝固定电机固定套113到中空云台电机101的定子端，然后再将电机固定套113固定到激光测距旋转定心主轴107上，安装好后，这时中空云台电机101通电，中空云台电机101转子转动，进而带动激光测距旋转套109旋转。

第七步，激光位移测距传感器102固定到激光传感器连接固定板111上，将激光传感器连接固定板111固定到激光测距旋转套109上，这样，激光位移测距传感器102也就与激光测距旋转套109形成固定的整体，激光测距旋转套109旋转，则激光位移测距传感器102也跟着旋转工作。

第八步，将镜头模组13固定到激光测距旋转定心主轴107上，装配完毕。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光三维测量视频伸缩机器人，包括滚珠花键主轴（1）、伸缩臂模组、伸缩臂前端固定支架（3）、伸缩臂后端固定支架（7）、推拉机构及镜头模组（13），其特征在于：还包括顺次设置在激光测距旋转定心主轴（107）上的中空云台电机（101）、激光位移测距仪及导电机构，所述镜头模组（13）连接在激光测距旋转定心主轴（107）上，所述激光测距旋转定心主轴（107）连接在滚珠花键主轴（1）上，中空云台电机（101）近镜头模组（13）设置；所述激光位移测距仪包括激光测距旋转套（109）及安装在激光测距旋转套（109）上的激光位移测距传感器（102），在所述激光测距旋转套（109）前后安装有带轴承（112）的前定位套（110）和后定位套（108）；所述伸缩臂前端固定支架（3）、伸缩臂后端固定支架（7）及推拉机构皆套设在滚珠花键主轴（1）上，推拉机构连接配合伸缩臂后端固定支架（7），伸缩臂模组铰接在伸缩臂前端固定支架（3）和伸缩臂后端固定支架（7）上，伸缩臂模组配合伸缩臂前端固定支架（3）和伸缩臂后端固定支架（7）能够使得伸缩臂模组的远滚珠花键主轴（1）端远离或靠近远滚珠花键主轴（1）。

2.根据权利要求1所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，其特征在于：所述伸缩臂模组或设置有两套第一伸缩臂模组和一套第二伸缩臂模组，或设置有一套第一伸缩臂模组和两套第二伸缩臂模组；所述第一伸缩臂模组包括两条伸缩臂（2）及连接在两条伸缩臂（2）第一端的驱动模组，两条伸缩臂（2）通过伸缩臂联动铰链（5）交叉连接为一体，两条伸缩臂（2）的第二端分别通过前端固定铰链（4）和后端固定铰链（6）连接在伸缩臂前端固定支架（3）和伸缩臂后端固定支架（7）上。

3.根据权利要求2所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，其特征在于：所述驱动模组或采用皮带传动方式，且皮带传动方式的驱动模组包括滚动轮（11）、电机（12）、两个同步轮（20）及传动皮带（21），所述电机（12）设置在伸缩臂（2）的第一端上，其中一个同步轮（20）与电机（12）同轴连接，另一个同步轮（20）与滚动轮（11）同轴连接，两个同步轮（20）通过传动皮带（21）传动连接，在伸缩臂（2）上同步轮（20）安装侧还设置有传动保护盖（14）；所述驱动模组或采用齿轮传动方式，且齿轮传动方式的驱动模组包括滚动轮（11）、电机（12）及传动齿轮（19），所述电机（12）的输出轴同轴连接一个传动齿轮（19），滚动轮（11）亦同轴连接一个传动齿轮（19），与电机（12）同轴的传动齿轮（19）直接或通过至少一个传动齿轮（19）与滚动轮（11）同轴的传动齿轮（19）啮合传动，在伸缩臂（2）上传动齿轮（19）安装侧还设置有传动保护盖（14）。

4.根据权利要求2或3所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，其特征在于：所述第二伸缩臂模组包括两条伸缩臂（2），两条伸缩臂（2）通过伸缩臂联动铰链（5）交叉连接为一体，两条伸缩臂（2）的第二端分别通过前端固定铰链（4）和后端固定铰链（6）连接在伸缩臂前端固定支架（3）和伸缩臂后端固定支架（7）上，两条伸缩臂（2）的第一端通过带有自动调节弹簧（16）的连接件连接有从动轮（15）。

5.根据权利要求2所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，其特征在于：三套不同伸缩臂模组依托伸缩臂前端固定支架（3）和伸缩臂后端固定支架（7）沿滚珠花键主轴（1）的周向均匀设置。

6.根据权利要求1或2或3或5所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，其特征在于：在所述激光测距旋转套（109）上设置有激光传感器连接固定板（111），所述激光位移测距传感器（102）安装在激光传感器连接固定板（111）上，所述激光位移测距传感器（102）以激光测距旋转定心主轴（107）为轴心圆周均匀分布，所述激光位移测距传感器（102）分布数量为1个或多个；所述推拉机构包括伸缩推杆（8）、限位杆（9），在滚珠花键主轴（1）的推拉机构安装侧限位杆（9）套设其上或同轴连接，伸缩推杆（8）套设在滚珠花键主轴（1）上且一端通过限位杆（9）限位移动位置；在限位杆（9）的远伸缩推杆（8）端还设置有数据接口（10），所述数据接口（10）与镜头模组（13）通信连接。

7.根据权利要求1或2或3或5所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，其特征在于：所述镜头模组（13）包括摄像镜头（17）和激光测距镜头（18）。

8.根据权利要求1或2或3或5所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，其特征在于：所述中空云台电机（101）连接有电机固定套（113），所述电机固定套（113）固定到所述激光测距旋转定心主轴（107）上，所述中空云台电机（101）与所述激光测距旋转套（109）连接固定；所述中空云台电机（101）导线通过所述电机固定套（113）的过线孔和所述激光测距旋转定心主轴（107）的过线孔，进入到所述激光测距旋转定心主轴（107）的轴中心孔与镜头模组（13）内的控制模块相连接。

9.根据权利要求1或2或3或5所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，其特征在于：所述导电机构包括套设在激光测距旋转定心主轴（107）上的导电滑环（103）及套装导电滑环（103）上的导电滑环护罩（104）；在导电滑环护罩（104）上还连接有滑环主轴固定套（105），所述滑环主轴固定套（105）套设在激光测距旋转定心主轴（107）上，且滑环主轴固定套（105）设置在远离激光位移测距仪侧；所述激光位移测距传感器（102）的导线与所述导电滑环（103）的旋转端相连接，所述导电滑环（103）固定端的导线贯穿激光测距旋转定心主轴（107）的轴心与镜头模组（13）内的控制模块相连接；在所述滑环主轴固定套（105）远离的导电滑环护罩（104）侧还设置有滚珠花键主轴连接器（106）；所述滚珠花键主轴连接器（106）通过螺钉连接方式与滑环主轴固定套（105）固定连接，所述导电滑环（103）通过螺钉与滑环主轴固定套（105）固定连接。

10.根据权利要求9所述的一种激光三维测量视频伸缩机器人，其特征在于：所述导电滑环（103）、滑环主轴固定套（105）通过螺纹连接或者螺钉固定连接或者焊接方式固定连接激光测距旋转定心主轴（107），所述滚珠花键主轴连接器（106）与滚珠花键主轴（1）固定连接。