一種可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置，包括主體機箱、固定在所述主體機箱兩側(cè)的活動輪板、通過底座固定在所述主體機箱上端的六軸機器人、固定在所述六軸機器人末端法蘭上的末端執(zhí)行器以及通過電纜線與所述主體機箱連接的控制面板；本實用新型具有可攀越較為復(fù)雜地形的能力，可以自動對故障區(qū)域進行圖像識別并定位缺陷，并根據(jù)該處故障給出修復(fù)方案選項，降低了對工人操作的技術(shù)要求，提高了工作效率并降低了人工成本。
【專利說明】
一種可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種野外管道修復(fù)裝置，具體是涉及一種可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的野外管道修復(fù)設(shè)備，大多數(shù)是以便攜式為主，便攜式設(shè)備機動性強，可以隨人攜帶到很多需要處理與焊接的故障處，便攜式設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，一般包括電源線、操作區(qū)、散熱隔熱板、工作區(qū)和整體支架，但同時便攜式設(shè)備的缺點也很明顯，其在修復(fù)過程中每個步驟都需要人工手動操作，而焊接過程中環(huán)境較為惡劣，工人容易疲勞，對身體會產(chǎn)生不良影響，而且焊接質(zhì)量難以保證，即使修復(fù)后該處依然存在人工誤差，而且便攜式設(shè)備一般為小型設(shè)備，對于較大的管道故障問題無能為力，而且便攜式設(shè)備修復(fù)方式單一，對于不通過種類的管道故障和破損只能用一種修復(fù)方式，這對于管道修復(fù)存在明顯的不足。
[0003]目前的可自移動的野外管道焊接設(shè)備，一般以汽車作為焊接設(shè)備的承載器，電弧焊作為焊接方法，依靠機械手臂進行焊接操作，這類焊接設(shè)備可以解決一部分便攜式焊接設(shè)備所存在的問題，以機械操作代替人工操作，一定程度上保證了焊接的質(zhì)量，提高了工人的工作環(huán)境，并且可以長時間的進行作業(yè)，此類自動焊接車一般由車體、工作艙、機械臂和用于控制機械臂和工作艙的控制系統(tǒng)組成，焊槍主要通過驅(qū)動滑塊機進行移動;但這類野外管道修復(fù)方式單一，大多以電弧焊為主，存在焊接時熱輸入量大，焊縫深寬比較小，焊縫和熱影響區(qū)大，焊后變形大，冷卻速度慢，焊縫精粒尺寸粗大等缺點，由于其修復(fù)時是靠工作艙進行修復(fù)，這就限定了其修復(fù)對象的尺寸范圍，而且范圍不大。
[0004]因此，需要提出一種新型的裝置用于野外管道修復(fù)。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種可實現(xiàn)自動修復(fù)、工作效率高、準確率高的可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置。
[0006]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置，包括主體機箱、固定在所述主體機箱兩側(cè)的活動輪板、通過底座固定在所述主體機箱上端的六軸機器人、固定在所述六軸機器人末端法蘭上的末端執(zhí)行器以及通過電纜線與所述主體機箱連接的控制面板；
[0007]所述主體機箱包括激光器、位于所述激光器后端的水冷機、位于所述水冷機一側(cè)的外置電源、位于所述外置電源前端的送絲裝置、位于所述外置電源一側(cè)的中央數(shù)控系統(tǒng)、位于所述中央數(shù)控系統(tǒng)一側(cè)的小型氣瓶、位于所述小型氣瓶前端的送粉裝置以及置于所述中央數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的機器人控制箱和電機驅(qū)動箱；
[0008]所述六軸機器人通過所述底座內(nèi)置的電纜線與所述中央數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的機器人控制箱連接；
[0009]所述控制面板通過電纜線與所述主體機箱內(nèi)的中央數(shù)控系統(tǒng)連接，所述中央數(shù)控系統(tǒng)與所述機器人控制箱連接；
[0010]所述末端執(zhí)行器包括CCD攝像機、一組送粉送氣噴頭、激光器鏡頭以及送絲頭，所述送粉送氣噴頭均固定在所述激光器鏡頭上，所述送絲頭通過帶有兩個槽的活動連接板連接在所述末端執(zhí)行器上，所述CCD攝像機以及激光器鏡頭均通過螺栓固定在所述末端執(zhí)行器的固定板接頭上。
[0011]進一步地，包括防風(fēng)罩，所述防風(fēng)罩連接所述六軸機器人末端，所述防風(fēng)罩位于所述末端執(zhí)行器一側(cè)。
[0012]進一步地，所述底座通過螺栓與所述主體機箱固定連接。
[0013]進一步地，所述活動輪板均包括第一、二、三輪子和板子，所述第一輪子、第二輪子和第三輪子按順序依次和所述板子的下端連接，所述第一輪子通過第一軸與所述板子的下端連接，所述第二輪子通過第二軸與所述板子的下端連接，所述第三輪子通過第三軸與所述板子的下端連接，所述第一軸可實現(xiàn)所述第一輪子的360°自由旋轉(zhuǎn)，所述第二軸可實現(xiàn)所述第二輪子的360°自由旋轉(zhuǎn)，所述第三軸可實現(xiàn)所述第三輪子的360°自由旋轉(zhuǎn)。
[0014]進一步地，所述送絲頭采用送絲銅管結(jié)構(gòu)。
[0015]有益效果:本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有的優(yōu)點是:
[0016]1、本實用新型的末端執(zhí)行器設(shè)有故障檢測攝像頭，其結(jié)合中央數(shù)控系統(tǒng)可以在人工粗定位下精確鎖定裂紋位置，得到起止坐標和裂紋深寬等裂紋參數(shù)，實現(xiàn)裂紋自動識別和自動修復(fù)，從而提高了工作效率和自動化程度；
[0017]2、本實用新型采用激光修復(fù)既可以送絲焊接也可以送粉激光熔敷，具有傳統(tǒng)的修復(fù)技術(shù)不可比擬的優(yōu)越性，對于不同的管道故障問題可以有更多的解決方案可供選擇，能夠更好地根據(jù)實際情況來修復(fù)故障，從而提高修復(fù)質(zhì)量和效率；
[0018]3、本實用新型采用六軸機器人來實現(xiàn)末端執(zhí)行器的運動，其機動性、可靠性、精確性和可操作性優(yōu)越于其他機械臂，從而提高了對管道的修復(fù)質(zhì)量；
[0019]4、本實用新型采用控制面板的兩種控制方式來控制機器人，即實現(xiàn)了自動化又可以根據(jù)實際情況來調(diào)整修復(fù)工藝方案，自由度和可操作性大大增加，修復(fù)質(zhì)量和效率得到提升；
[0020]5、本實用新型的活動輪板可以翻越復(fù)雜的野外地形，使其機動性大大提高，更加適應(yīng)戶外作業(yè)，提高了工作效率。
【附圖說明】
[0021]圖1是可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置的主體機箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3是可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置的末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4是可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置的實現(xiàn)方法步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實用新型作更進一步的說明。
[0026]如圖1所示，本實用新型提供的可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置，包括主體機箱I，分別固定在所述主體機箱I兩側(cè)的兩個活動輪板2，通過底座8固定在所述主體機箱I上端的六軸機器人3，固定在所述六軸機器人3末端法蘭上的末端執(zhí)行器5以及通過電纜線7與所述主體機箱I連接的控制面板4;
[0027]如圖2所示，所述主體機箱I包括激光器100、位于所述激光器100后端的水冷機101、位于所述水冷機101—側(cè)的外置電源102、位于所述外置電源102前端的送絲裝置103、位于所述外置電源102—側(cè)的中央數(shù)控系統(tǒng)104、位于所述中央數(shù)控系統(tǒng)104—側(cè)的小型氣瓶105、位于所述小型氣瓶105前端的送粉裝置106以及置于所述中央數(shù)控系統(tǒng)104內(nèi)部的機器人控制箱和電機驅(qū)動箱;所述水冷機101負責(zé)對激光器100等進行冷卻，激光器100用于產(chǎn)生特定波長的所需參數(shù)的激光，電機驅(qū)動箱負責(zé)六軸機器人3的操作和活動輪板2運動的電力控制，中央數(shù)控系統(tǒng)104是整個機器人的中央控制系統(tǒng)，集成了水冷機101、激光器100、送絲裝置103、送粉裝置106、控制面板4和六軸機器人3的控制系統(tǒng)，并與機器人控制箱和電機驅(qū)動箱相連接，可控制機器人的任何部位和設(shè)備；
[0028]如圖3所示，所述末端執(zhí)行器5包括檢測故障和位置識別用的CCD攝像機500、一組送粉送氣噴頭501、激光器鏡頭502以及送絲頭503，所述送粉送氣噴頭501均固定在所述激光器鏡頭502上，所述送絲頭503通過帶有兩個槽504的活動連接板505連接在所述末端執(zhí)行器5上，所述CCD攝像機500以及激光器鏡頭502均通過螺栓固定在所述末端執(zhí)行器5的固定板接頭上;其中所述送絲頭503采用送絲銅管結(jié)構(gòu)，通過固定所述送絲頭503的兩個槽504可實現(xiàn)送絲銅管的角度的調(diào)整，所述末端執(zhí)行器5上的故障檢測和位置識別用的CCD攝像機500用于對故障區(qū)域中裂紋等缺陷進行精確的定位，確定缺陷的具體空間坐標、起止位置和寬度等數(shù)據(jù)并反饋給中央數(shù)控系統(tǒng)104，末端執(zhí)行器5上的激光器鏡頭502可輸出所需參數(shù)的激光能量，用于修復(fù)受損部位，本實用新型的末端執(zhí)行器設(shè)有故障檢測攝像頭，其結(jié)合中央數(shù)控系統(tǒng)可以在人工粗定位下精確鎖定裂紋位置，得到起止坐標和裂紋深寬等裂紋參數(shù)，實現(xiàn)裂紋自動識別和自動修復(fù);本實用新型采用六軸機器人來實現(xiàn)末端執(zhí)行器的運動，其機動性、可靠性、精確性和可操作性優(yōu)越于其他機械臂；
[0029]可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置，包括主體機箱I，分別固定在所述主體機箱I兩側(cè)的兩個活動輪板2，通過底座8固定在所述主體機箱I上端的六軸機器人3，固定在所述六軸機器人3末端法蘭上的末端執(zhí)行器5以及通過電纜線7與所述主體機箱I連接的控制面板4，兩個活動輪板2分別固定在所述主體機箱I兩側(cè)，所述活動輪板2均包括第一輪子200，第二輪子201和第三輪子202以及板子203，所述第一輪子200、第二輪子201和第三輪子202按順序依次和所述板子203的底端連接，所述第一輪子200通過第一軸與所述板子203的底端連接，所述第二輪子201通過第二軸與所述板子203的底端連接，所述第三輪子202通過第三軸與所述板子203的底端連接，所述第一軸可實現(xiàn)所述第一輪子200的360°自由旋轉(zhuǎn)，所述第二軸實現(xiàn)所述第二輪子201的360°自由旋轉(zhuǎn)，第三軸可實現(xiàn)所述第三輪子202的360°自由旋轉(zhuǎn);所述六軸機器人3通過底座8固定在所述主體機箱I上端，所述底座8通過螺栓與所述主體機箱I固定連接，所述六軸機器人3通過所述底座8內(nèi)置的電纜線與所述中央數(shù)控系統(tǒng)104內(nèi)的機器人控制箱連接;所述控制面板4通過電纜線7與所述主體機箱I連接，所述控制面板4通過電纜線7與所述主體機箱I內(nèi)的中央數(shù)控系統(tǒng)104連接，所述機器人控制箱在所述中央數(shù)控系統(tǒng)104內(nèi)部并與其相連接;所述末端執(zhí)行器5固定在所述六軸機器人3末端法蘭上，其中法蘭又成為法蘭凸緣盤或突緣，法蘭是用于管子與管子之間相互連接的零件，在本實用新型中用于將末端執(zhí)行器5和所述六軸機器人3末端連接起來；
[0030]本修復(fù)裝置可實現(xiàn)送絲和送粉兩種形式的激光修復(fù)作業(yè)，可以根據(jù)實際的缺陷類型和修復(fù)位置，通過控制系統(tǒng)進行送絲和送粉的自由切換；
[0031]通過送絲裝置103進行送絲，并在送絲頭503處出絲，同時，通過固定所述送絲頭503的兩槽504可以實現(xiàn)送絲頭503的角度調(diào)整;通過送粉裝置106進行送粉，并在送粉送氣噴頭501處出粉;所述送粉送氣噴頭501不僅可以出粉，所述送粉送氣噴頭501通過小型氣瓶105可進行送氣，在激光修復(fù)的同時提供保護氣體，本實用新型采用激光修復(fù)既可以送絲焊接也可以送粉激光熔敷，具有傳統(tǒng)的修復(fù)技術(shù)不可比擬的優(yōu)越性；
[0032]所述六軸機器人3有兩種控制方式，一是由中央數(shù)控系統(tǒng)104根據(jù)預(yù)定的路徑和運動形跡進行復(fù)雜的修復(fù)操作，二是由人工通過控制面板4操控其進行自由轉(zhuǎn)動、運行任意軌跡對各種方位的管道故障進行修復(fù)；
[0033]通過控制面板4可實現(xiàn)兩種操作，一是中央數(shù)控系統(tǒng)104將故障分析通過控制面板呈現(xiàn)，由人工通過操作控制面板4進行修復(fù)方案和工藝參數(shù)的選擇;二是可以直接通過控制面板4進行具體的機器人的操作，不限于激光修復(fù)、機器人行走、六軸機器人運動和攝像頭拍攝等；
[0034]在野外修復(fù)故障中，活動輪板2可以用于使機器人能夠在野外作業(yè)時復(fù)雜的野外地形中行動，在遇到水平高度高于機器人輪子所在平面的高度的故障時，在電動機驅(qū)動下輪子向前滾動，收到障礙物阻力在力矩的作用下活動輪板2逆時針轉(zhuǎn)動，使得前輪到達障礙物水平面，最終使得整個機器人翻越障礙物繼續(xù)前進，在機器人需要轉(zhuǎn)彎時即可通過輪子的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)，并且活動輪板2通過中央數(shù)控系統(tǒng)104進行機器人的行動控制，本實用新型的活動輪板可以翻越復(fù)雜的野外地形；
[0035]在野外修復(fù)故障中，CCD攝像機500將拍攝到的圖像反饋給中央數(shù)控系統(tǒng)104，中央數(shù)控系統(tǒng)104通過內(nèi)置的裂紋識別分析軟件先確定裂紋的位置，再將圖像信息轉(zhuǎn)化為裂紋的具體坐標、起止坐標和裂紋的寬度深度等參數(shù)；中央數(shù)控系統(tǒng)104再次分析參數(shù)得出多個可供選擇的管道修復(fù)方案，通過控制面板4將裂紋的具體坐標、起止位置和裂紋寬度深度等參數(shù)以及所給出的修復(fù)方案呈現(xiàn)給操作人員，由人工根據(jù)管道的具體情況和故障的實際情況來選擇最合理的工藝參數(shù)和修復(fù)方案；
[0036]本實用新型的修復(fù)裝置還包括防風(fēng)罩6，所述防風(fēng)罩6連接所述六軸機器人3末端，所述防風(fēng)罩6位于所述末端執(zhí)行器5—側(cè)，防風(fēng)罩6用于防止野外大風(fēng)等天氣對修復(fù)處的影響；
[0037]本實用新型提供的可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置的實現(xiàn)方法如圖4所示，首先是由人工進行故障粗定位，接著由檢測攝像機精確定位，如果有裂紋，則中央數(shù)控系統(tǒng)由所得圖像分析裂紋并給出修復(fù)方案，接著由人工選擇是否采用自動修復(fù)方式，如果是，則機器人進行自動修復(fù)，如果不是，則由人工操作機器人修復(fù);修復(fù)過后，檢測修復(fù)后是否存在裂紋，如果沒有裂紋，則人工控制前往下一處故障，如果還有裂紋則再次進入故障定位環(huán)
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T O
[0038]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置，其特征在于:包括主體機箱(I)、固定在所述主體機箱(I)兩側(cè)的活動輪板(2)、通過底座(8)固定在所述主體機箱(I)上端的六軸機器人(3)、固定在所述六軸機器人(3)末端法蘭上的末端執(zhí)行器(5)以及通過電纜線(7)與所述主體機箱(I)連接的控制面板(4); 所述主體機箱(I)包括激光器(100)、位于所述激光器(100)后端的水冷機(101)、位于所述水冷機(101)—側(cè)的外置電源(102)、位于所述外置電源(102)前端的送絲裝置(103)、位于所述外置電源(102)—側(cè)的中央數(shù)控系統(tǒng)(104)、位于所述中央數(shù)控系統(tǒng)(104)—側(cè)的小型氣瓶(105)、位于所述小型氣瓶(105)前端的送粉裝置(106)以及置于所述中央數(shù)控系統(tǒng)(104)內(nèi)部的機器人控制箱和電機驅(qū)動箱； 所述六軸機器人(3)通過所述底座(8)內(nèi)置的電纜線與所述中央數(shù)控系統(tǒng)(104)內(nèi)的機器人控制箱連接； 所述控制面板(4)通過電纜線(7)與所述主體機箱(I)內(nèi)的中央數(shù)控系統(tǒng)(104)連接，所述中央數(shù)控系統(tǒng)(104)與所述機器人控制箱連接； 所述末端執(zhí)行器(5)包括CCD攝像機(500)、一組送粉送氣噴頭(501)、激光器鏡頭(502)以及送絲頭(503)，所述送粉送氣噴頭(501)均固定在所述激光器鏡頭(502)上，所述送絲頭(503)通過帶有兩個槽(504)的活動連接板(505)連接在所述末端執(zhí)行器(5)上，所述CCD攝像機(500)以及激光器鏡頭(502)均通過螺栓固定在所述末端執(zhí)行器(5)的固定板接頭上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置，其特征在于:包括防風(fēng)罩(6)，所述防風(fēng)罩(6)連接所述六軸機器人(3)末端，所述防風(fēng)罩(6)位于所述末端執(zhí)行器(5)一側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置，其特征在于:所述底座(8)通過螺栓與所述主體機箱(I)固定連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置，其特征在于:所述活動輪板(2)均包括第一、二、三輪子(200，201，202)和板子(203)，所述第一輪子(200)、第二輪子(201)和第三輪子(202)按順序依次和所述板子(203)的底端連接，所述第一輪子(200)通過第一軸與所述板子(203)的底端連接，所述第二輪子(201)通過第二軸與所述板子(203)的底端連接，所述第三輪子(202)通過第三軸與所述板子(203)的底端連接，所述第一軸可實現(xiàn)所述第一輪子(200)的360°自由旋轉(zhuǎn)，所述第二軸可實現(xiàn)所述第二輪子(201)的360°自由旋轉(zhuǎn)，所述第三軸可實現(xiàn)所述第三輪子(202)的360°自由旋轉(zhuǎn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動式的野外管道激光修復(fù)裝置，其特征在于:所述送絲頭(503)采用送絲銅管結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】B23K26/70GK205464812SQ201620214694
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】周健, 周倩, 楊建凱, 劉庚
【申請人】南京越辰智能科技有限公司