本發(fā)明屬于機(jī)械自動(dòng)化工程領(lǐng)域，具體地說是一種管道內(nèi)視頻檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

城市管網(wǎng)、工業(yè)管道，管道作為人們?nèi)粘Ｉ钤系闹饕斔驮O(shè)施，因其便捷性、經(jīng)濟(jì)性而得到廣泛的應(yīng)用。過去的幾十年中，我國(guó)建設(shè)了大量的地下管網(wǎng)系統(tǒng)，用來輸送天然氣、石油以及各種民用液態(tài)物質(zhì)，保障這些管道系統(tǒng)的安全性和有效性對(duì)我們國(guó)家的能源安全至關(guān)重要。但是隨著使用年限的增加，管道不可避免的會(huì)出現(xiàn)老化、裂縫、腐蝕或者受到外來施工的破壞，同時(shí)新鋪設(shè)的管道也存在焊縫的虛焊、漏焊等等問題；如果不及時(shí)處理，一旦發(fā)生事故對(duì)國(guó)家、環(huán)境都會(huì)帶來巨大的損失，因此定期對(duì)各種管道進(jìn)行勘察和維護(hù)就顯得非常必要。

管道機(jī)器人作為一種有效的探測(cè)設(shè)備，可以深入人類無法到達(dá)的狹小空間內(nèi)執(zhí)行勘察任務(wù)。國(guó)內(nèi)外均對(duì)管道機(jī)器人開展了相關(guān)研究。東京工業(yè)大學(xué)sohichihirose教授等開發(fā)出用于中小管徑的thes系列輪式管道機(jī)器人。韓國(guó)choi等對(duì)多關(guān)節(jié)輪式管道機(jī)器人和差動(dòng)驅(qū)動(dòng)的輪式管道機(jī)器人進(jìn)行了深入研究，研制出mrinspect系列管道機(jī)器人。國(guó)內(nèi)哈爾濱工業(yè)大學(xué)鄧宗全等人針對(duì)海底管道系統(tǒng)開發(fā)出六輪驅(qū)動(dòng)的輪式管道機(jī)器人。上海大學(xué)錢晉武等人針對(duì)微小管道也開發(fā)出螺旋輪驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人。

現(xiàn)有的輪式管道機(jī)器人大多存在結(jié)構(gòu)尺寸大、轉(zhuǎn)彎半徑大等特點(diǎn)，適用于大直徑管道的維護(hù)與檢修。目前，國(guó)內(nèi)外各種管道機(jī)器人存在轉(zhuǎn)彎半徑大、無法自適應(yīng)各種不同直徑管道等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有管道機(jī)器人無法在充滿液體的小直徑管道內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)作業(yè)的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種管道內(nèi)視頻檢測(cè)裝置。該管道內(nèi)檢測(cè)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)在充滿液體的管道環(huán)境中更加平穩(wěn)、順暢地移動(dòng)，并且采集管道內(nèi)的視頻信號(hào)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明包括移動(dòng)機(jī)構(gòu)及分別位于該移動(dòng)機(jī)構(gòu)前后兩側(cè)的視頻采 集機(jī)構(gòu)和信號(hào)輸出機(jī)構(gòu)，其中移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括分面機(jī)體、張緊機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述分面機(jī)體的端面為三角形、具有三個(gè)基準(zhǔn)平面，每個(gè)基準(zhǔn)平面上均通過所述張緊機(jī)構(gòu)連接有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過張緊機(jī)構(gòu)的伸縮抵接于不同內(nèi)徑管道的內(nèi)壁上、自適應(yīng)不同內(nèi)徑的管道，各所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)裝置在不同內(nèi)徑的管道內(nèi)移動(dòng)；所述分面機(jī)體的兩端分別與視頻采集機(jī)構(gòu)和信號(hào)輸出機(jī)構(gòu)密封連接。

其中：所述張緊機(jī)構(gòu)包括固定滑軌、導(dǎo)向滑塊及舉升桿組，該固定滑軌安裝在所述基準(zhǔn)平面上，在所述固定滑軌的前后兩端分別設(shè)有與所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的前后兩端相連接的舉升桿組，每端的所述舉升桿組均連接有導(dǎo)向滑塊，通過該導(dǎo)向滑塊與所述固定滑軌滑動(dòng)連接，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過舉升桿組的擺動(dòng)沿管道徑向伸縮、自適應(yīng)不同內(nèi)徑的管道，且始終抵接于不同內(nèi)徑的管道內(nèi)壁上，所述導(dǎo)向滑塊在舉升桿組的擺動(dòng)過程中沿所述固定滑軌往復(fù)移動(dòng)；兩端的所述舉升桿組結(jié)構(gòu)相同、對(duì)稱設(shè)置，所述舉升桿組包括復(fù)位彈簧、壓桿、舉升桿、輔助桿及軸桿，每個(gè)所述導(dǎo)向滑塊的左右兩側(cè)均設(shè)有一組復(fù)位彈簧、舉升桿及輔助桿，所述固定滑軌的兩端分別通過兩端舉升桿組中的壓桿安裝在所述基準(zhǔn)平面上，每個(gè)所述壓桿的兩端分別與兩側(cè)所述輔助桿的一端鉸接，兩側(cè)所述輔助桿的另一端均鉸接于同側(cè)的舉升桿上，每側(cè)所述舉升桿的一端均通過軸桿與導(dǎo)向滑塊的一側(cè)相連，另一端與所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接；每側(cè)的所述復(fù)位彈簧的兩端分別連接于壓桿及軸桿上；所述固定滑軌的左右兩側(cè)分別對(duì)稱設(shè)有壓板，兩側(cè)的所述壓板與該固定滑軌相平行，每個(gè)所述壓桿的兩端分別通過兩側(cè)的所述壓板連接至基準(zhǔn)平面上；

所述分面機(jī)體包括外筒及絕緣襯套，該外筒為端面呈三角形的筒狀結(jié)構(gòu)，兩端分別設(shè)有與所述視頻采集機(jī)構(gòu)及信號(hào)輸出機(jī)構(gòu)密封連接的法蘭，所述外筒具有三個(gè)基準(zhǔn)平面，每個(gè)基準(zhǔn)平面上均設(shè)有用于安裝所述固定滑軌的凹槽；所述絕緣襯套容置于外筒的內(nèi)筒，為三角形筒狀襯套，與所述外筒的內(nèi)壁貼合；

所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括安裝腔體、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪及履帶，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在所述安裝腔體內(nèi)，輸出端由該安裝腔體伸出通過所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述安裝腔體一端的驅(qū)動(dòng)輪連接，所述從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在安裝腔體的另一端，并通過所述履帶與所述驅(qū)動(dòng)輪相連；所述安裝腔體每側(cè)的前后兩端均與基準(zhǔn)平面上的所述張緊機(jī)構(gòu)連接；所述安裝腔體包括安裝盒、固定側(cè)板及上蓋，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在該安裝盒內(nèi)，所述安裝盒的左右兩側(cè)均固接有固定側(cè)板，所述上蓋固定在該安裝盒上，所述履帶環(huán)繞在所述安裝腔體外； 所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括輸出錐齒輪及輸入錐齒輪，該輸出錐齒輪與所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端相連接，所述驅(qū)動(dòng)輪為同軸的兩個(gè)，同軸安裝在齒輪軸上，該齒輪軸的兩端均轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述安裝腔體的一端，所述輸入錐齒輪安裝在齒輪軸上、與該齒輪軸連動(dòng)，且與所述輸出錐齒輪相嚙合；

所述視頻采集機(jī)構(gòu)包括攝像頭及安裝座a，該攝像頭固定在所述安裝座a上，并通過所述安裝座a與分面機(jī)體密封連接；所述信號(hào)輸出機(jī)構(gòu)包括安裝座b、防水墊片、線束接頭及防水插頭，該安裝座b的內(nèi)側(cè)設(shè)有防水墊片，所述安裝座b及防水墊片均呈三角形，安裝座b通過防水墊片與所述分面機(jī)體的另一端密封連接，所述安裝座b上安裝有多個(gè)線束接頭，各所述線束接頭通過防水接頭密封安裝在安裝座b上，每個(gè)所述線束接頭的兩端分別位于外筒的內(nèi)外兩側(cè)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為：

1.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，配套設(shè)備少且操作簡(jiǎn)單，能夠自適應(yīng)不同內(nèi)徑的管道，實(shí)現(xiàn)在管道中的前進(jìn)、后退并能夠隨管道的彎曲進(jìn)行轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向的角度在0～180度之間。

2.本發(fā)明的張緊機(jī)構(gòu)通過固定滑軌、導(dǎo)向滑塊實(shí)現(xiàn)，能夠使檢測(cè)裝置自適應(yīng)管道直徑的過程更加平穩(wěn)、可靠。

3.本發(fā)明具有防水性能，能夠在具有水壓的管道中實(shí)時(shí)作業(yè)。

4.本發(fā)明控制簡(jiǎn)單方便，能夠快速抵達(dá)管道中的問題管段，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道的勘探、鉆通、清障等任務(wù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明視頻采集機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明信號(hào)輸出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明分面機(jī)體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖之一；

圖6為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖之二；

圖7為本發(fā)明舉升桿組的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明張緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1為攝像頭，2為移動(dòng)機(jī)構(gòu)，3為信號(hào)輸出機(jī)構(gòu)，4為法蘭，5為凹槽，6為軸桿，7為齒輪軸，8為安裝座a，9為分面機(jī)體，10為張緊機(jī)構(gòu)，11為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，12為固定滑軌，13為導(dǎo)向滑塊，14為復(fù)位彈簧，15為舉升桿組，16為壓桿，17為壓板，18為舉升桿，19為輔助桿，20為上蓋，21為外筒，22為絕緣襯套，23為安裝盒，24為固定側(cè)板，25為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，26為輸出錐齒輪，27為輸入錐齒輪， 28為驅(qū)動(dòng)輪，29為從動(dòng)輪，30為履帶，31為防水插頭，32為安裝座b，33為防水墊片，34為線束接頭。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。

如圖1所示，本發(fā)明包括移動(dòng)機(jī)構(gòu)2及分別位于該移動(dòng)機(jī)構(gòu)2前后兩側(cè)的視頻采集機(jī)構(gòu)和信號(hào)輸出機(jī)構(gòu)3，其中移動(dòng)機(jī)構(gòu)2包括分面機(jī)體9、張緊機(jī)構(gòu)10及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11，分面機(jī)體9的端面為三角形、具有三個(gè)基準(zhǔn)平面，每個(gè)基準(zhǔn)平面上均通過張緊機(jī)構(gòu)10連接有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11通過張緊機(jī)構(gòu)10的伸縮抵接于不同內(nèi)徑管道的內(nèi)壁上、自適應(yīng)不同內(nèi)徑的管道，各驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11驅(qū)動(dòng)檢測(cè)裝置整體在不同內(nèi)徑的管道內(nèi)移動(dòng)；分面機(jī)體9的兩端分別與視頻采集機(jī)構(gòu)和信號(hào)輸出機(jī)構(gòu)3密封連接。

如圖4所示，分面機(jī)體9包括外筒21及絕緣襯套22，該外筒21為端面呈三角形(三角形的任一個(gè)角不能大于120°)的筒狀結(jié)構(gòu)，兩端分別設(shè)有與視頻采集機(jī)構(gòu)1及信號(hào)輸出機(jī)構(gòu)3密封連接的三角形的法蘭4，外筒21的內(nèi)部用來安裝檢測(cè)裝置的電子器件，用于接收視頻采集機(jī)構(gòu)1采集到的視頻圖像，并通過信號(hào)輸出機(jī)構(gòu)3輸出；外筒21具有三個(gè)基準(zhǔn)平面，每個(gè)基準(zhǔn)平面上均設(shè)有凹槽5。絕緣襯套22容置于外筒21的內(nèi)筒，為三角形筒狀襯套，由絕緣材料(如塑料或橡膠)制成；絕緣襯套22的外壁與外筒21的內(nèi)壁貼合，絕緣襯套22夾在外筒21與電子器件之間。本實(shí)施例的外筒21端面、法蘭4及絕緣襯套22均為等邊三角形。

如圖2所示，視頻采集機(jī)構(gòu)包括攝像頭1及安裝座a8，該安裝座a8為三角形(本實(shí)施例為等邊三角形)，攝像頭1固定在安裝座a8上、與分面機(jī)體9內(nèi)的電子器件電連接，并通過安裝座a8與分面機(jī)體9的一端密封連接。

如圖3所示，信號(hào)輸出機(jī)構(gòu)3包括安裝座b32、防水墊片33、線束接頭34及防水插頭31，該安裝座b32的內(nèi)側(cè)設(shè)有防水墊片33，安裝座b32及防水墊片33均呈三角形(本實(shí)施例的安裝座b32及防水墊片33均呈等邊三角形)，大小與外筒21端面的法蘭35相同，安裝座b32通過防水墊片33與分面機(jī)體9的另一端密封連接。安裝座b32上安裝有多個(gè)線束接頭34，各線束接頭34通過防水接頭31密封安裝在安裝座b32上，每個(gè)線束接頭34的兩端分別位于外筒21的內(nèi)外兩側(cè)；每個(gè)線束接頭34的一端通過線纜與分面機(jī)體9內(nèi)的電子器件電連接，另一端可通過線纜與管道外的監(jiān)視設(shè)備相連。

如圖7、圖8所示，張緊機(jī)構(gòu)10包括固定滑軌12、導(dǎo)向滑塊13 及舉升桿組15，該固定滑軌12固定在每個(gè)基準(zhǔn)平面上的凹槽5內(nèi)，在固定滑軌12的前后兩端分別設(shè)有與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11的前后兩端相連接的舉升桿組15，每端的舉升桿組15均連接有一個(gè)導(dǎo)向滑塊13，通過導(dǎo)向滑塊13與固定滑軌12滑動(dòng)連接，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11通過舉升桿組15的擺動(dòng)沿管道徑向伸縮、自適應(yīng)不同內(nèi)徑的管道，且始終抵接于不同內(nèi)徑的管道內(nèi)壁上，導(dǎo)向滑塊13在舉升桿組15的擺動(dòng)過程中沿固定滑軌12往復(fù)移動(dòng)。

兩端的舉升桿組15結(jié)構(gòu)相同，對(duì)稱設(shè)置。舉升桿組15包括復(fù)位彈簧14、壓桿16、壓板17、舉升桿18、輔助桿19及軸桿6，每個(gè)導(dǎo)向滑塊13的左右兩側(cè)均設(shè)有一組復(fù)位彈簧14、舉升桿18及輔助桿19，即復(fù)位彈簧14、舉升桿18及輔助桿19各有四個(gè)；固定滑軌12的兩端分別通過兩端舉升桿組15中的壓桿16固定基準(zhǔn)平面上的凹槽5中，在固定滑軌12的左右兩側(cè)分別對(duì)稱設(shè)有壓板17，兩側(cè)的壓板17與該固定滑軌12相平行，每個(gè)壓桿16的兩端分別通過兩側(cè)的壓板17連接至基準(zhǔn)平面上。每個(gè)固定滑軌12上均安裝一個(gè)導(dǎo)向滑塊13，每個(gè)導(dǎo)向滑塊13的兩側(cè)均加工有軸桿6。每個(gè)壓桿16的兩端分別與兩側(cè)輔助桿19的一端鉸接，兩側(cè)輔助桿19的另一端均鉸接于同側(cè)的舉升桿18的中間位置，每側(cè)舉升桿18的一端均通過軸桿6與導(dǎo)向滑塊13的一側(cè)相連，另一端與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11同側(cè)的固定側(cè)板24連接。每側(cè)的復(fù)位彈簧14的兩端分別與同側(cè)壓桿16的一端及同側(cè)的軸桿6相連接。

如圖5、圖6所示，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11包括安裝腔體、驅(qū)動(dòng)電機(jī)25、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)輪28、從動(dòng)輪29及履帶30，該安裝腔體由安裝盒23、固定側(cè)板24及上蓋20圍成，安裝盒23的左右兩側(cè)均固接有固定側(cè)板24，上蓋20固定在該安裝盒23上。驅(qū)動(dòng)電機(jī)25安裝在安裝盒23內(nèi)，輸出端由安裝盒23伸出通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在安裝盒23一端的驅(qū)動(dòng)輪28連接，從動(dòng)輪29轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在安裝盒23的另一端，并通過履帶30與驅(qū)動(dòng)輪28相連，履帶30環(huán)繞在安裝腔體外。安裝盒23每側(cè)的固定側(cè)板24的前后兩端均與舉升桿組15中的舉升桿18的另一端連接。

本發(fā)明的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可為錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括輸出錐齒輪26及輸入錐齒輪27，該輸出錐齒輪26與驅(qū)動(dòng)電機(jī)25的輸出端相連接；驅(qū)動(dòng)輪28為同軸的兩個(gè)，同軸安裝在齒輪軸7上，該齒輪軸7的兩端均轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在安裝盒23的一端，輸入錐齒輪27安裝在齒輪軸7上、位于兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪28之間，輸入錐齒輪27與齒輪軸7連動(dòng)，且與輸出錐齒輪26相嚙合。

本發(fā)明的工作原理為：

將檢測(cè)裝置的三個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11向分面機(jī)體9內(nèi)部方向壓縮，使舉升桿組15中的舉升桿18擺動(dòng)；在擺過程中，兩個(gè)導(dǎo)向滑塊13分別向內(nèi)沿固定滑軌12滑動(dòng)，進(jìn)而使三個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11收縮；復(fù)位彈簧14被拉伸。然后，將檢測(cè)裝置沿管道方向放入管道中，攝像頭1朝前。放開后，復(fù)位彈簧14的彈力作用使導(dǎo)向滑塊13反方向滑動(dòng)，舉升桿18反向擺動(dòng)，直至驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11中的履帶30接觸到管道內(nèi)壁后，復(fù)位彈簧14停止變形，管道內(nèi)壁對(duì)履帶30產(chǎn)生正壓力及摩擦力。此時(shí)，三個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)25通電工作，運(yùn)動(dòng)通過輸出錐齒輪26及輸入錐齒輪27傳遞到驅(qū)動(dòng)輪28和從動(dòng)輪29上，再由驅(qū)動(dòng)輪28和從動(dòng)輪29帶動(dòng)履帶30，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)裝置在管道內(nèi)的前進(jìn)。當(dāng)將通入驅(qū)動(dòng)電機(jī)25的電流方向改變，驅(qū)動(dòng)電機(jī)25實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，則帶動(dòng)檢測(cè)裝置后退。攝像頭1負(fù)責(zé)信號(hào)采集，信號(hào)輸出機(jī)構(gòu)3負(fù)責(zé)將采集到的信號(hào)通過線纜輸入到管道外的監(jiān)視設(shè)備上。

當(dāng)檢測(cè)裝置遇到不同內(nèi)徑的管道或是彎曲的管道時(shí)，都會(huì)通過舉升桿18的擺動(dòng)來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11的伸縮，始終保證三個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11中的履帶30均與管道內(nèi)壁抵接。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，能夠?qū)χ惫?、彎管和u形管內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視測(cè)量。