CN220251815U - 基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统，包括机器人的运动控制部分、摄像检测控制部分和远端工控机通讯控制部分；运动控制部分与检测机器人骨架的多个爬升装置连接，摄像检测控制部分与视觉检测设备电连接，远端工控机通讯控制通过有线和无线与机器人的运动控制部分、摄像检测控制部分电连接。该装置推广后能促活塞杆缺陷检测的发展，提升作业效率，减少安全事故的发生，提高公司的品牌影响力和科技创新能力，可以在水电行业内广泛推广使用。

Description

基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统

技术领域

本实用新型涉及液压启闭机活塞杆检测领域，尤其是涉及一种基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统。

背景技术

水电站拥有多台套液压启闭机，这些启闭机经过数年的运行，其活塞杆表面存在一定程度的锈蚀。活塞杆若锈蚀到一定程度，在运行过程中将导致油缸密封的损坏，锈蚀脱落的污染物将导致油液的污染，甚至导致控制阀门的堵塞和失效，最终将导致启闭机不能正常启闭。因此需经常对液压启闭机活塞杆的外观及锈蚀情况进行巡检。

由于液压启闭机活塞杆所处的特殊空间位置环境，且活塞杆较长，导致人员对其进行近距离检测较为困难。目前采用的检测手段是在闸门上搭设脚手架的方式，人工靠近检测。搭设脚手架危险性大，工程量大、危险性高、效率低，不能满足经常性的巡检要求。因此急需探索一种快速、高效、适用性高的检查装备，来提高活塞杆检查效率，降低安全风险和检查成本。

液压启闭机机座旁有检修孔或进人孔，尺寸在700mm*500mm左右。设备设计需考虑检修进人孔大小，方便操作人员携带，具体环境和相关尺寸以受托方现场勘查测量为准。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统，解决活塞杆较长，导致人员对其进行近距离检测较为困难的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统包括机器人的运动控制部分、摄像检测控制部分和远端工控机通讯控制部分。

运动控制部分与检测机器人骨架的多个爬升装置连接，摄像检测控制部分与视觉检测设备电连接，远端工控机通讯控制通过有线和无线与机器人的运动控制部分、摄像检测控制部分电连接。

优选方案中，远端工控机通过以太网或者无线的与交换机连接，交换机与超声探测头激光相机和线阵相机连接。

远端工控机与Rs控制器通过以太网或者无线连接，Rs控制器与爬升装置内部电机和摄像检测控制电机连接。

Rs控制器与第一激光测距仪和第二激光测距仪连接。

优选方案中，Rs控制器采用stm32为控制器核心，通过PWM信号分别传送用来控Rs控制器与爬升装置内部电机、摄像检测控制电机、第一激光测距仪和第二激光测距仪。

优选方案中，多个围板拼接组成多边形或者环形的检测机器人骨架，检测机器人骨架内部均匀设有多组爬升装置，相邻的爬升装置之间设有电磁吸附装置，检测机器人骨架上部还设有检测装置，检测装置在检测机器人骨架上旋转，检测装置采用视觉检测装置。

视觉检测装置包括线阵相机和激光相机，线阵相机一侧设有照明装置，线阵相机、激光相机和超声探测头分别设置在转动座上，转动座下设有多个对立设置的夹紧轮，夹紧轮设置在环形导轨两侧。

转动座上还设有电机，电机输出端设有齿轮，环形导轨上还设有环形的齿条，齿条与齿轮啮合。

转动座上还设有标识块，环形导轨上设有红外检测装置，红外检测装置呈U形结构，标识块穿过红外检测装置。

优选方案中，激光相机和超声探测头设置在滑动调节架表面上，滑动调节架上设有通孔，线阵相机设置在通孔中，通孔上还设有锁紧块，锁紧块的V形卡口卡在线阵相机上，多个螺母穿过滑动调节架上方与锁紧块连接。

滑动调节架表面上还设有多个光源。

滑动调节架与调节座滑动连接，调节座内部设有电动推杆，电动推杆与滑动调节架连接。

激光相机、超声探测头和线阵相机放样方向朝向测机器人骨架中心点。

优选方案中，测机器人骨架上设有第一激光测距仪和第二激光测距仪，第一激光测距仪和第二激光测距仪检测方向相反，且第一激光测距仪和第二激光测距仪检测方向与活塞杆平行。

优选方案中，爬升装置与检测机器人骨架滑动连接，爬升装置滑动方向朝向液压杆活塞杆的径向方向滑动。

爬升装置包括竖直设置的爬升架，爬升架两端设有滚轮，两个滚轮一侧通过同步传动带连接，爬升架内部设有第二电机，第二电机通过驱动带与滚轮另一侧的从动链轮连接。

爬升架上下的两个滚轮抵靠在液压杆活塞杆表面。

爬升架两端还设有伸出的支臂，支臂端部设有除油海绵体，除油海绵体的端面超过滚轮水平方向最远端、或者与滚轮水平方向最远端齐平。

除油海绵体表面与活塞杆外表面贴合。

爬升架中设有张紧支臂，张紧支臂设有张紧板，张紧板上设有多个腰形孔，螺丝穿过腰形孔与张紧支臂连接，张紧板一侧设有张紧轮，张紧轮抵靠在同步传动带上。

爬升架上还设有至少两个第一导向柱，第一导向柱与第一围板滑动连接。

爬升架上还设有螺纹杆，螺纹杆与锁紧调节装置螺纹连接，锁紧调节装置的刻度盘与第一围板转动连接，刻度盘与螺纹杆螺纹连接，刻度盘外部设有转动手把。

还设有锁紧螺母，锁紧螺母穿过刻度盘抵靠在第一围板或者螺纹杆表面上。

优选方案中，电磁吸附装置上设有至少两个第二导向柱，第二导向柱与第二围板滑动连接，第二导向柱尾端设有限位头，限位头与第二围板之间设有弹簧。

电磁吸附装置表面呈弧形结构，弧形结构与液压杆活塞杆表面配合。

优选方案中，液压杆缸体两侧设有两组轮滑组，卷扬机通过牵引绳穿过轮滑组与检测机器人骨架连接。

还设有防坠固定锚，防坠固定锚固定在墙体上，防坠固定锚通过牵引绳与检测机器人骨架连接。

本实用新型提供了一种基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统，该装置推广后能促活塞杆缺陷检测的发展，提升作业效率，减少安全事故的发生，提高公司的品牌影响力和科技创新能力，可以在水电行业内广泛推广使用。活塞杆锈蚀检测机器人，有一定的应用场景推广，可用于圆柱形管道的检测，例如石油、电力、核电、能源管道等，搭载精密光学相机近表面进行探伤，以机器人代替人工探测。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型检测机器人检测安装主视安装结构图；

图2是本实用新型液压启闭机活塞杆位置结构图；

图3是本实用新型检测机器人总体结构图；

图4是本实用新型爬升装置总体安装结构图；

图5是本实用新型爬升装置前侧视结构图；

图6是本实用新型爬升装置后侧视结构图；

图7是本实用新型电磁吸附装置前侧视结构图；

图8是本实用新型电磁吸附装置后侧视结构图；

图9是本实用新型控制器与通讯模块方案示意图；

图10是本实用新型液压启闭机活塞杆检测机器人运动控制框架图；

图11是本实用新型液压启闭机活塞杆检测机器人控制原理图；

图12是本实用新型PWM工作原理图；

图13是本实用新型视频检查安装结构图；

图14是本实用新型视频检查结果后测试安装结构图；

图15是本实用新型转动座的滑动调节架结构图；

图16是本实用新型超声探伤数据分析图：

图17是本实用新型生锈区域判定示意图；

图中：液压杆1；启闭机闸门2；卷扬机3；牵引绳4；防坠固定锚5；检测机器人骨架6；第一围板601；第二围板602；第一激光测距仪7；第一电机8；齿轮801；线阵相机9；超声探测头10；激光相机11；安装折板1101；转动座12；夹紧轮1201；标识块1202；滑动调节架1203；锁紧块1204；调节座1205；第二激光测距仪13；爬升装置14；爬升架1401；支臂1402；除油海绵体1403；滚轮1404；同步传动带1405；第二电机1406；张紧板1407；张紧支臂1408；驱动带1409；从动链轮1410；张紧轮1411；第一导向柱1412；螺纹杆1413；环形导轨15；红外检测装置1501；锁紧调节装置16；刻度盘1601；锁紧螺母1602；电磁吸附装置17；第二导向柱1701；弹簧1702；限位头1703。

具体实施方式

实施例1

如图1~17所示，一种基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统 ，包括机器人的运动控制部分、摄像检测控制部分和远端工控机通讯控制部分，运动控制部分与检测机器人骨架6的多个爬升装置14连接，摄像检测控制部分与视觉检测设备电连接，远端工控机通讯控制通过有线和无线与机器人的运动控制部分、摄像检测控制部分电连接。

MOTEC 直流驱动器工作在网络操作模式下，上位机通过通讯对驱动器发送控制指令，驱动器则根据指令的要求进行相应的控制动作。驱动器可以通过网络接口设置为各种操作模式，如网络操作模式、模拟信号模式、脉冲/方向模式、独立可编程模式、 PWM操作模式等。除网络模式外，其他各种操作模式无需使用网络接口即可直接运行，但在驱动器操作运行的同时，网络也可以用于参数修改和驱动器状态的监控。

直流伺服驱动器可通过USB/RS232/RS485/CAN总线与PC机、触摸屏或其他控制器相连接。驱动器附带的motionStudio软件可运行于PC的Windows环境下，通过USB/RS232/RS485总线对驱动器进行参数设置、实时控制以及独立可编程程序的编写等操作。如图10所示，驱动器使用一个开放的指令集，随产品提供的动态库motionLib可帮助用户快速设计自己的应用程序。

检测机器人是以意法半导体的STM32单片机为控制核心，用于控制整个机器人的工作。STM32单片机的优点有：1极高的性能，主流的Cortex内核。2丰富合理的外设，合理的功耗，合理的价格。3强大的软件支持，丰富的软件包。4全面丰富的技术文档。5芯片型号种类多，覆盖面广。

检测机器人的控制系统以单片机stm32为控制器核心，进而通过PWM信号分别传送用来控制伺服电机、步进电机、激光测距仪、高速摄像机等。具体的控制路线如图11所示。

本项目所采用的脉宽调制PWM基本原理是控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。PWM信号控制的 原理图如图12所示。

优选方案中，远端工控机通过以太网或者无线的与交换机连接，交换机与超声探测头10激光相机11和线阵相机9连接；远端工控机与Rs控制器通过以太网或者无线连接，Rs控制器与爬升装置14内部电机和摄像检测控制电机连接；

Rs控制器与第一激光测距仪7和第二激光测距仪13连接；

优选方案中，Rs控制器采用stm32为控制器核心，通过PWM信号分别传送用来控Rs控制器与爬升装置14内部电机、摄像检测控制电机、第一激光测距仪7和第二激光测距仪13；

本方案中采用的控制器与通讯方案如图9所示，遵循便于操作、运输、存放的原则。远程控制端采用便携式工控机电脑，可确保在长途运输及潮湿环境下工况稳定。工控机上配置大于 15 寸显示器，分辨率不小于 1920X1080P。工控机通过以太网或者无线的方式与机器人上的设备进行通讯。工控机上安装有开发的软件系统，可以同步显示 4 幅摄像画面，实时显示检测设备所传输的图像数据并处理记录，所有检测图像集成在一个软件中，方便检测处理。机器人的遥控操作手柄也安装在工控机上，可以远程发送指令，遥控机器人上升、下降及探伤检测。机器人采用直流伺服电机控制，移动控制精度满足技术文件要求；指令延时不会超过 1s。机器人移动控制精度≤10mm，缺陷定位精度≤10mm，缺陷大小精度≤1mm，精确遥控距离为≥200m。

优选方案中，多个围板拼接组成多边形或者环形的检测机器人骨架6，检测机器人骨架6内部均匀设有多组爬升装置14，相邻的爬升装置14之间设有电磁吸附装置17，检测机器人骨架6上部还设有检测装置，检测装置在检测机器人骨架6上旋转，检测装置采用视觉检测装置。

优选方案中，检测装置包括线阵相机9和激光相机11，线阵相机9一侧设有照明装置，线阵相机9、激光相机11和超声探测头10分别设置在转动座12上，转动座12下设有多个对立设置的夹紧轮1201，夹紧轮1201设置在环形导轨15两侧；

转动座12上还设有电机8，电机8输出端设有齿轮801，环形导轨15上还设有环形的齿条，齿条与齿轮801啮合；

转动座12上还设有标识块1202，环形导轨15上设有红外检测装置1501，红外检测装置1501呈U形结构，标识块1202穿过红外检测装置1501。

优选方案中，激光相机11和超声探测头10设置在滑动调节架1203表面上，滑动调节架1203上设有通孔，线阵相机9设置在通孔中，通孔上还设有锁紧块1204，锁紧块1204的V形卡口卡在线阵相机9上，多个螺母穿过滑动调节架1203上方与锁紧块1204连接；

滑动调节架1203表面上还设有多个光源；

滑动调节架1203与调节座1205滑动连接，调节座1205内部设有电动推杆，电动推杆与滑动调节架1203连接；

激光相机11、超声探测头10和线阵相机9放样方向朝向测机器人骨架6中心点。

线阵相机9识别活塞杆表面锈斑的位置和大小，通过相应配套软件，可以在检测过程中实时提取表面缺陷，并将捕捉结果反馈到控制器界面上，同时会记录下该缺陷位置画面的坐标信息，并将数据结果进行存储，方便后续调取查看。在工业相机周围可布置一些光源，可在光线较差的状况下进行检测。为满足检测需求，选配巴斯勒线阵相机，图像检测软件基于 HexSight 开发，HexSight 的定位工具是根据几何特征，采用轮廓检测技术来识别对象和模式，在图像凌乱、亮度波动、图像模糊和对象重叠等方面具有显著效果，HexSight能处理自由形状的对象，并具有功能强大的去模糊算法。另一方面，HexSight 包含一个完整的底层机器视觉函数库，可利用 Visual Basic、Visual C++或BorlandDephi 平台方便地进行二次开发。

与 2D线阵相机9相机相比，3D激光相机11在二维的基础上可以识别深度或者高度信息，可用于识别锈斑的深度或者凸起物的高度等信息。图像采集系统获取圆柱体表面的三维点云信息，如果没有锈迹，采集到的是一个平面信息，相当于圆柱体展开成一个平面，如果有锈迹，那么就是平面上的凸起。通过检测凸起的区域就可以找到表面锈迹。项目选用LMI 线激光扫描相机 Gocator2340。

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。机器人可搭载超声探伤仪，它能够快速便捷、无损伤、精确地进行活塞杆内部多种缺陷裂纹等的检测、定位、评估和诊断。本方案机器人中已预留安装接口，可以搭载 HY-580 型彩色数字超声波探伤仪进行活塞杆探伤，其可以在 640X480 分辨率彩色显示探伤画面，同时可以大容量存储，具有多达 6000幅探伤数据空间。信号可以通过以太网高速数据传输，通过浏览器直接读取打印探伤报告，可以实现裂纹测高，AVG 曲线，缺陷 φ 值自动计算等功能。

超声波探伤可以替换涡流探伤仪，涡流探伤仪是具有多功能、实用性强、高性价比的仪器，对表面裂纹、开口裂纹等缺陷均具有较高的检测灵敏度。该仪器由振荡器、探头线圈、信号检波装置、测量比较电路、信号处理报警显示及电源等几部分组成，主要用于金属材料的无损探伤。本项目拟选用便携式 FET-9HS 涡流探伤仪，实现活塞杆的表面无损探伤。

优选方案中，多个围板拼接组成多边形或者环形的检测机器人骨架6，检测机器人骨架6内部均匀设有多组爬升装置14，相邻的爬升装置14之间设有电磁吸附装置17，检测机器人骨架6上部还设有检测装置，检测装置在检测机器人骨架6上旋转，检测装置采用视觉检测装置；

测机器人骨架6上设有第一激光测距仪7和第二激光测距仪13，第一激光测距仪7和第二激光测距仪13检测方向相反，且第一激光测距仪7和第二激光测距仪13检测方向与活塞杆平行。

优选方案中，爬升装置14与检测机器人骨架6滑动连接，爬升装置14滑动方向朝向液压杆1活塞杆的径向方向滑动；

爬升装置14包括竖直设置的爬升架1401，爬升架1401两端设有滚轮1404，两个滚轮1404一侧通过同步传动带1405连接，爬升架1401内部设有第二电机1406，第二电机1406通过驱动带1409与滚轮1404另一侧的从动链轮1410连接；

爬升架1401上下的两个滚轮1404抵靠在液压杆1活塞杆表面；

爬升架1401两端还设有伸出的支臂1402，支臂1402端部设有除油海绵体1403，除油海绵体1403的端面超过滚轮1404水平方向最远端、或者与滚轮1404水平方向最远端齐平；

除油海绵体1403表面与活塞杆外表面贴合；

爬升架1401中设有张紧支臂1408，张紧支臂1408设有张紧板1407，张紧板1407上设有多个腰形孔，螺丝穿过腰形孔与张紧支臂1408连接，张紧板1407一侧设有张紧轮1411，张紧轮1411抵靠在同步传动带1405上；

爬升架1401上还设有至少两个第一导向柱1412，第一导向柱1412与第一围板601滑动连接；

爬升架1401上还设有螺纹杆1413，螺纹杆1413与锁紧调节装置16螺纹连接，锁紧调节装置16的刻度盘1601与第一围板601转动连接，刻度盘1601与螺纹杆1413螺纹连接，刻度盘1601外部设有转动手把；

还设有锁紧螺母1602，锁紧螺母1602穿过刻度盘1601抵靠在第一围板601或者螺纹杆1413表面上。

优选方案中，爬升装置14与检测机器人骨架6滑动连接，爬升装置14滑动方向朝向液压杆1活塞杆的径向方向滑动；爬升装置14包括竖直设置的爬升架1401，爬升架1401两端设有滚轮1404，两个滚轮1404一侧通过同步传动带1405连接，爬升架1401内部设有第二电机1406，第二电机1406通过驱动带1409与滚轮1404另一侧的从动链轮1410连接；

爬升架1401上下的两个滚轮1404抵靠在液压杆1活塞杆表面；

优选方案中，爬升架1401两端还设有伸出的支臂1402，支臂1402端部设有除油海绵体1403，除油海绵体1403的端面超过滚轮1404水平方向最远端、或者与滚轮1404水平方向最远端齐平；

除油海绵体1403表面与活塞杆外表面贴合。

优选方案中，爬升架1401中设有张紧支臂1408，张紧支臂1408设有张紧板1407，张紧板1407上设有多个腰形孔，螺丝穿过腰形孔与张紧支臂1408连接，张紧板1407一侧设有张紧轮1411，张紧轮1411抵靠在同步传动带1405上。

优选方案中，爬升架1401上还设有至少两个第一导向柱1412，第一导向柱1412与第一围板601滑动连接；

爬升架1401上还设有螺纹杆1413，螺纹杆1413与锁紧调节装置16螺纹连接，锁紧调节装置16的刻度盘1601与第一围板601转动连接，刻度盘1601与螺纹杆1413螺纹连接，刻度盘1601外部设有转动手把；

还设有锁紧螺母1602，锁紧螺母1602穿过刻度盘1601抵靠在第一围板601或者螺纹杆1413表面上。

整个机器人装置具有以下几个方面特点，第一，该机器人可以适用于不同直径规格的活塞杆检测。通过分别调节机器人上的三组螺旋锁紧机构，调节驱动轮与活塞杆之间的距离，使得驱动轮与活塞杆之间始终保持一定的预紧力，分别通过调节机器人的驱动模块和检测模块，使得驱动轮始终紧贴活塞杆表面、检测探头始终与活塞杆保持合理的距离，进而满足不同直径的活塞杆检测需求，适用直径范围在200mm—410mm之间。第二，刻度盘调节机构。旋转刻度盘主要用于调节三组驱动机构进给量，利于机器人平稳爬升。驱动轮采用弧面结构设计，可以增大与活塞杆之间的接触面积和摩擦系数。第三，配置除油装置，确保高效稳定运行。在驱动轮上方安装有工业吸油棉，用于擦除活塞杆表面液压油，不会损伤活塞杆表面镀层。第四，缺陷位置高精度定位方案。采用激光测距仪和光电传感器等设备分别实现高度定位和圆周方向的定位，精准标定缺陷位置。

检测机器人采用三组动力驱动轮，如图4-8所示，每一组动力驱动轮上具有精密螺旋锁紧机构，螺杆上配有刻度盘，螺杆螺距为4mm，即每旋转360度，动力驱动轮进给4mm，推进精度0.011mm/度，该装置用于确保机器人中心轴与活塞杆中心轴重合，确保机器人与活塞杆保持高同心度，三组动力驱动轮布置方案如图8-9所示。

采用驱动器、控制器及减速器一体的直流伺服电机，其体积小、控制精度高、质量小，满足方案使用要求。两个橡胶轮弧面型均为主动轮，在驱动轮的上方安装有清除液压油的工业吸油棉，采用机械方式进行清除，不损伤活塞杆，同时确保不会打滑，增加运动平稳性。单组驱动轮上安装有丝杆螺母，旋转刻度盘和丝杆固定在六边形外框架上，驱动轮和旋转刻度盘之间的运动为螺旋推进运动，这样将刻度盘的旋转运动转化为驱动轮的直线运动。丝杆采用30度梯形丝杆，螺距4mm，具有自锁性，即在预紧的状态下会反向运动锁死，始终保持橡胶轮与活塞杆之间的正压力。

优选方案中，电磁吸附装置17上设有至少两个第二导向柱1701，第二导向柱1701与第二围板602滑动连接，第二导向柱1701尾端设有限位头1703，限位头1703与第二围板602之间设有弹簧1702；

电磁吸附装置17表面呈弧形结构，弧形结构与液压杆1活塞杆表面配合。

优选方案中，液压杆1缸体两侧设有两组轮滑组，卷扬机3通过牵引绳4穿过轮滑组与检测机器人骨架6连接；

还设有防坠固定锚5，防坠固定锚5固定在墙体上，防坠固定锚5通过牵引绳4与检测机器人骨架6连接。

机器人在试验过程中需要采取一定的安全措施，防止对液压启闭机造成损伤。机器人设计方案中采用重力加速度传感器和电磁吸盘相结合的方式作为安全措施。机器人在运行过程中，加速度传感器会实时测量机器人运行加速度，当机器人产生向下滑移时，加速度传感器直接驱动电磁吸盘动作，使得电磁吸盘吸附在活塞杆表面，进而增大了机器人与活塞杆之间的摩擦力，确保机器人运行过程中不会发生下滑，进一步提高了安全系数。通过工控机遥控逐步减小电磁吸盘电流，进而降低吸附力，直至恢复机器人正常运行。另一方面，在机器人上会 布置安全缆绳，用于安全防护，确保机器人不会对周围设施造成伤害。

实施例2

结合实施例1进一步说明，如图1-17所示结构，整个机器人装置具有以下几个方面特点， 第一，该机器人可以适用于不同直径规格的活塞杆检测 。通过分别调节机器人上的三组螺旋锁紧机构，调节驱动轮与活塞杆之间的距离，使得驱动轮与活塞杆之间始终保持一定的正压力，分别通过调节机器人的驱动模块和检测模块，使得驱动轮始终紧贴活塞杆表面，检测探头始终与活塞杆保持恒定距离，进而满足不同直径的活塞杆检测需求，适用直径范围在 300mm—410mm 之间。第二， 采用精密调节机构调节进给量。机器人采用三组带有刻度盘的螺旋推进机构，精确调节三组橡胶轮

的压缩量，进而确保机器人和活塞杆保持高度同心，便于机器人上搭载的图像设备实现高精度检测。 第三 ，满足一定的抗打滑性能。驱动轮采用弧面纹路结构设计，可以增大与活塞杆之间的接触面积和摩擦系数，同时可以调节橡胶轮与活塞杆之间的接触力，提高机器人与活塞杆之间的正压力。 第四，具有安全防护措施。在外框架基座上安装电磁吸盘前端覆盖橡胶，当重力加速度传感器检测到机器人下坠滑移时，传感器直接驱动电磁吸盘通电，电磁吸盘抱紧活塞杆，防止机器人下坠，同时安装防护缆绳作为安全手段，确保安全性。 第 五 ， 配置除油装置，确保高效稳定运行 。在驱动轮上方和下方安装有海绵体和橡胶擦除液压油，不会损伤活塞杆表面镀层。 第六 ，缺陷位置定位方案。采用激光测距仪和光电传感器等分别实现高度定位和圆周方向的锈斑定位，精准标定缺陷位置。 第 七，可以实现活塞杆表面检测和内部探伤。机器人搭载三维线激光相机和二维线阵相机，同时有涡流探伤设备、超声检测设备的安装接口，实现活塞杆的表面锈迹检测及内部探伤。 第八 ， 较高的 检测效率。机器人在检测长 17m、直径 410mm 的活塞杆时，图像检测流程时间不超过2h，并且机器人速度可调。

S1、多个围板和环形导轨15围绕在液压杆1活塞杆进行组装，安装转动座12，转动座12上安装线阵相机9、照明装置和激光相机11，旋转锁紧调节装置16，锁紧调节装置16将爬升装置14推进到液压杆1活塞杆表面，调节多个调节装置16，使检测机器人骨架6中心轴与液压杆1活塞杆同轴；

S2、检测机器人爬升到液压杆1活塞杆目标位置，视觉检测设备绕活塞杆体开始运动；

S3、线阵相机9和激光相机11开始采集，完成一圈采集后，把获取的数据发送给锈蚀分析计算机；

S4、线阵相机9和激光相机11同时获取圆柱体表面的三维点云信息及彩色图像信息，并将信息展开成一个可视的 RGB-D 图像平面；

单独依靠三维信息可以通过凸起信息判断是否为异常，但是否为锈迹可能会误判；单独依靠彩色图像信息可以通过纹理等信息判断是否为异常区域，但仍可能将一些标记误判且无法判断生锈的程度；

结合三维点云信息和彩色图像信息可以构成同时具有颜色和深度信息的RGB-D图像，并结合两者的优势进行表面锈迹检测与判断；

S5、将采集的三维点云数据拟合成为一个主平面，对所有线阵相机所采集到的信息均拟合成一个图像平面，将三维点云平面和彩色图像平面进行校准并拟合成 RGB-D 属性的图像，分别对两种图像平面进行处理和锈迹检测后进行结果相互校正以获取最终结果；

S6、三维点云图像处理流程为：对三维点云数据进行去噪等预处理，通过深度信息检测主平面上凸起的区域，通过 SVM 分类器分别对每个凸起区域进行判断，结合设计图纸对锈迹区域进行定位，对定位后锈迹区域进行形态、程度等分析；

S7、二维线阵相机图像处理流程为：先用相同的采集方式分别获取锈迹图像和正常图像，构建检测识别用的数据集，输入图像，用选择搜索算法在图像中提取 2000 个左右的侯选框，并把所有候选框进行归一化处理，将归一化后的候选框输入 CNN 网络，提取特征，对于每个候选框的 CNN 特征，使用 SVM 分类器来做识别，用线性回归来微调边框位置与大小，其中每个区域单独训练一个边框回归器，利用训练好的算法模型扫描图像，寻找锈迹区域并进行相应标记；

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统 ，其特征是：包括机器人的运动控制部分、摄像检测控制部分和远端工控机通讯控制部分；

运动控制部分与检测机器人骨架（6）的多个爬升装置（14）连接，摄像检测控制部分与视觉检测设备电连接，远端工控机通讯控制通过有线和无线与机器人的运动控制部分、摄像检测控制部分电连接；

液压杆（1）缸体两侧设有两组轮滑组，卷扬机（3）通过牵引绳（4）穿过轮滑组与检测机器人骨架（6）连接；

还设有防坠固定锚（5），防坠固定锚（5）固定在墙体上，防坠固定锚（5）通过牵引绳（4）与检测机器人骨架（6）连接。

2.根据权利要求1所述一种基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统 ，其特征是：远端工控机通过以太网或者无线的与交换机连接，交换机与超声探测头（10）激光相机（11）和线阵相机（9）连接；

远端工控机与Rs控制器通过以太网或者无线连接，Rs控制器与爬升装置（14）内部电机和摄像检测控制电机连接；

Rs控制器与第一激光测距仪（7）和第二激光测距仪（13）连接。

3.根据权利要求1所述一种基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统 ，其特征是：Rs控制器采用stm32为控制器核心，通过PWM信号分别传送用来控Rs控制器与爬升装置（14）内部电机、摄像检测控制电机、第一激光测距仪（7）和第二激光测距仪（13）。

4.根据权利要求1所述一种基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统 ，其特征是：多个围板拼接组成多边形或者环形的检测机器人骨架（6），检测机器人骨架（6）内部均匀设有多组爬升装置（14），相邻的爬升装置（14）之间设有电磁吸附装置（17），检测机器人骨架（6）上部还设有检测装置，检测装置在检测机器人骨架（6）上旋转，检测装置采用视觉检测装置；

视觉检测装置包括线阵相机（9）和激光相机（11），线阵相机（9）一侧设有照明装置，线阵相机（9）、激光相机（11）和超声探测头（10）分别设置在转动座（12）上，转动座（12）下设有多个对立设置的夹紧轮（1201），夹紧轮（1201）设置在环形导轨（15）两侧；

转动座（12）上还设有电机（8），电机（8）输出端设有齿轮（801），环形导轨（15）上还设有环形的齿条，齿条与齿轮（801）啮合；

转动座（12）上还设有标识块（1202），环形导轨（15）上设有红外检测装置（1501），红外检测装置（1501）呈U形结构，标识块（1202）穿过红外检测装置（1501）。

5.根据权利要求1所述一种基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统 ，其特征是：激光相机（11）和超声探测头（10）设置在滑动调节架（1203）表面上，滑动调节架（1203）上设有通孔，线阵相机（9）设置在通孔中，通孔上还设有锁紧块（1204），锁紧块（1204）的V形卡口卡在线阵相机（9）上，多个螺母穿过滑动调节架（1203）上方与锁紧块（1204）连接；

滑动调节架（1203）表面上还设有多个光源；

滑动调节架（1203）与调节座（1205）滑动连接，调节座（1205）内部设有电动推杆，电动推杆与滑动调节架（1203）连接；

激光相机（11）、超声探测头（10）和线阵相机（9）放样方向朝向测机器人骨架（6）中心点。

6.根据权利要求1所述一种基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统 ，其特征是：测机器人骨架（6）上设有第一激光测距仪（7）和第二激光测距仪（13），第一激光测距仪（7）和第二激光测距仪（13）检测方向相反，且第一激光测距仪（7）和第二激光测距仪（13）检测方向与活塞杆平行。

7.根据权利要求4所述一种基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统 ，其特征是：爬升装置（14）与检测机器人骨架（6）滑动连接，爬升装置（14）滑动方向朝向液压杆（1）活塞杆的径向方向滑动；

爬升装置（14）包括竖直设置的爬升架（1401），爬升架（1401）两端设有滚轮（1404），两个滚轮（1404）一侧通过同步传动带（1405）连接，爬升架（1401）内部设有第二电机（1406），第二电机（1406）通过驱动带（1409）与滚轮（1404）另一侧的从动链轮（1410）连接；

爬升架（1401）上下的两个滚轮（1404）抵靠在液压杆（1）活塞杆表面。

8.根据权利要求7所述一种基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统 ，其特征是：爬升架（1401）两端还设有伸出的支臂（1402），支臂（1402）端部设有除油海绵体（1403），除油海绵体（1403）的端面超过滚轮（1404）水平方向最远端、或者与滚轮（1404）水平方向最远端齐平；

除油海绵体（1403）表面与活塞杆外表面贴合；

爬升架（1401）中设有张紧支臂（1408），张紧支臂（1408）设有张紧板（1407），张紧板（1407）上设有多个腰形孔，螺丝穿过腰形孔与张紧支臂（1408）连接，张紧板（1407）一侧设有张紧轮（1411），张紧轮（1411）抵靠在同步传动带（1405）上；

爬升架（1401）上还设有至少两个第一导向柱（1412），第一导向柱（1412）与第一围板（601）滑动连接。

9.根据权利要求4所述一种基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统 ，其特征是：爬升架（1401）上还设有螺纹杆（1413），螺纹杆（1413）与锁紧调节装置（16）螺纹连接，锁紧调节装置（16）的刻度盘（1601）与第一围板（601）转动连接，刻度盘（1601）与螺纹杆（1413）螺纹连接，刻度盘（1601）外部设有转动手把；

还设有锁紧螺母（1602），锁紧螺母（1602）穿过刻度盘（1601）抵靠在第一围板（601）或者螺纹杆（1413）表面上。

10.根据权利要求4所述一种基于液压启闭机活塞杆锈蚀检测装置的防坠牵引系统 ，其特征是：电磁吸附装置（17）上设有至少两个第二导向柱（1701），第二导向柱（1701）与第二围板（602）滑动连接，第二导向柱（1701）尾端设有限位头（1703），限位头（1703）与第二围板（602）之间设有弹簧（1702）；

电磁吸附装置（17）表面呈弧形结构，弧形结构与液压杆（1）活塞杆表面配合。