本實用新型屬于機器人領(lǐng)域，涉及管道檢測機器人，具體涉及一種可適應(yīng)管徑變化的管外環(huán)焊縫掃查器。

背景技術(shù)：

由于油氣管道通常埋在海底或暴露在曠野中，所以經(jīng)常受到海水或空氣的侵蝕。油氣管道多用焊接而成，在極端的環(huán)境下，不可避免的會對焊縫產(chǎn)生不同程度的破壞，因此需要對管道焊縫進行探傷。而且，隨著我國一些大型油氣運輸工程如“西氣東輸”等的開展，管道探傷工程量更加巨大，國外的管道超聲檢測裝置設(shè)計十分復雜，價格十分高，并且傳統(tǒng)的低效探傷技術(shù)已經(jīng)無法滿足如今焊縫探傷的要求。因此，為了提高探傷效率，提升自主創(chuàng)新能力，還有必要研制出新型、高效的探傷掃查裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種可檢測不同管徑大小的管外掃查器，并且能夠保證掃查時精確穩(wěn)定。該掃查器根據(jù)不同管徑大小來調(diào)整鏈式行走機構(gòu)中鏈節(jié)的數(shù)量，并且通過探頭調(diào)整機構(gòu)實現(xiàn)對掃查探頭沿管道的軸向調(diào)整，以及通過彈簧實現(xiàn)探頭的徑向定位，從而保證掃查器探頭對焊縫的精確跟蹤。

本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

本實用新型主要由驅(qū)動車組件、鏈式行走機構(gòu)和探頭調(diào)整機構(gòu)組成。所述的驅(qū)動車組件包括車體、驅(qū)動電機和車輪；車體兩側(cè)共設(shè)置四個車輪；驅(qū)動電機固定在車體上，并經(jīng)齒輪減速器驅(qū)動車輪。所述的鏈式行走機構(gòu)包括銷釘、長鏈節(jié)、鏈節(jié)螺栓、短鏈節(jié)、滾輪、調(diào)整螺栓和接頭塊；驅(qū)動車組件的車體兩端分別與第一個長鏈節(jié)和第n個長鏈節(jié)的一端通過銷釘鉸接，n≥3；除第一個長鏈節(jié)和第n個長鏈節(jié)外，其余相鄰長鏈節(jié)的相對端分別與一個短鏈節(jié)的兩端通過鏈節(jié)螺栓鉸接；第一個長鏈節(jié)的另一端和第二個長鏈節(jié)的相對端也分別與一個短鏈節(jié)的兩端通過鏈節(jié)螺栓鉸接；第n-1個短鏈節(jié)和第n個長鏈節(jié)的相對端均通過鏈節(jié)螺栓鉸接有接頭塊，兩個接頭塊通過調(diào)整螺栓連接；每個鏈節(jié)螺栓通過滾動軸承支承有一個滾輪。

所述的探頭調(diào)整機構(gòu)包括變速箱、絲杠螺母機構(gòu)、連接板、探頭組件、調(diào)整電機和彈簧支撐架；所述的絲杠螺母機構(gòu)包括導桿、絲杠和螺母；連接板固定在驅(qū)動車組件的車體上；絲杠的一端與連接板構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，另一端經(jīng)變速箱與調(diào)整電機的輸出軸連接；導桿的兩端分別固定在連接板和變速箱的箱體上；所述的絲杠與導桿平行；所述的螺母與絲杠構(gòu)成螺旋副，并與導桿構(gòu)成滑動副；所述的彈簧支撐架由支柱、支撐座、彈簧、壓桿和壓輪組成；兩根支柱的頂部均與螺母構(gòu)成滑動副，底部均與支撐座頂部固定；所述的支柱上套置彈簧；彈簧兩端分別與螺母和支撐座接觸，且彈簧設(shè)有預壓力；所述的壓桿頂部固定在支撐座上，壓輪與壓桿底部鉸接；探頭組件的兩個探頭固定在支撐座底部兩側(cè)，且關(guān)于壓桿對稱布置。

所述的車體上固定控制箱，控制箱控制驅(qū)動電機啟停。

所述的兩個探頭均與超聲波檢測裝置相連。

本實用新型的有益效果：

1.本實用新型通過改變鏈節(jié)數(shù)量可以適應(yīng)一定直徑范圍內(nèi)管道，具有很好的適應(yīng)性。

2.本實用新型通過探頭調(diào)整機構(gòu)，控制探頭沿管道的軸向和徑向位置的精確度，保證掃查器在掃查過程中的準確性。

3.本實用新型運行過程穩(wěn)定，無沖擊，具有良好的實際使用效果。

附圖說明

圖1為本實用新型的工作狀態(tài)示意圖；

圖2為本實用新型的鏈式行走機構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型的探頭調(diào)整機構(gòu)示意圖。

圖中：1、驅(qū)動車組件，2、鏈式行走機構(gòu)，3、探頭調(diào)整機構(gòu)，4、管道；1-1、驅(qū)動電機，1-2、車輪，1-3、控制箱；2-1、銷釘，2-2、長鏈節(jié)，2-3、連接螺栓，2-4、短鏈節(jié)，2-5、滾輪，2-6、調(diào)整螺栓，2-7、接頭塊；3-1、變速箱，3-2、絲杠螺母機構(gòu)，3-3、連接板，3-4、彈簧，3-5、探頭組件，3-6、壓輪，3-7、調(diào)整電機。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。

如圖1、2和3所示，一種管外環(huán)焊縫掃查器，主要由驅(qū)動車組件1、鏈式行走機構(gòu)2和探頭調(diào)整機構(gòu)3組成。驅(qū)動車組件1包括車體、驅(qū)動電機1-1、車輪1-2和控制箱1-3；車體兩側(cè)共設(shè)置四個車輪1-2；驅(qū)動電機1-1和控制箱1-3均固定在車體上；驅(qū)動電機1-1經(jīng)齒輪減速器驅(qū)動車輪1-2，從而使驅(qū)動車組件1沿管道4周向運動；控制箱1-3控制驅(qū)動電機1-1啟停。

如圖2所示，鏈式行走機構(gòu)2包括銷釘2-1、長鏈節(jié)2-2、鏈節(jié)螺栓2-3、短鏈節(jié)2-4、滾輪2-5、調(diào)整螺栓2-6和接頭塊2-7；驅(qū)動車組件的車體兩端分別與第一個長鏈節(jié)和第三個長鏈節(jié)的一端通過銷釘2-1鉸接；第一個長鏈節(jié)的另一端與第一個短鏈節(jié)的一端通過鏈節(jié)螺栓2-3鉸接；第一個短鏈節(jié)的另一端與第二個長鏈節(jié)的一端通過鏈節(jié)螺栓2-3鉸接；第二個長鏈節(jié)的另一端與第二個短鏈節(jié)的一端通過鏈節(jié)螺栓2-3鉸接；第二個短鏈節(jié)的另一端和第三個長鏈節(jié)的另一端均通過鏈節(jié)螺栓2-3鉸接有接頭塊2-7，兩個接頭塊2-7通過調(diào)整螺栓2-6連接；每個鏈節(jié)螺栓2-3通過滾動軸承支承有一個滾輪2-5。調(diào)整螺栓將第二個短鏈節(jié)和第三個長鏈節(jié)連接起來形成封閉的環(huán)形，使驅(qū)動車組件1的車輪1-2與管道相貼合，根據(jù)管道直徑大小可以選取適量的鏈節(jié)。

如圖3所示，探頭調(diào)整機構(gòu)3包括變速箱3-1、絲杠螺母機構(gòu)3-2、連接板3-3、探頭組件3-5、調(diào)整電機3-7和彈簧支撐架；絲杠螺母機構(gòu)包括導桿、絲杠和螺母；連接板3-3固定在驅(qū)動車組件1的車體上；絲杠的一端與連接板3-3構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，另一端經(jīng)變速箱3-1與調(diào)整電機3-7的輸出軸連接；導桿的兩端分別固定在連接板3-3和變速箱3-1的箱體上；絲杠與導桿平行；螺母與絲杠構(gòu)成螺旋副，并與導桿構(gòu)成滑動副；彈簧支撐架由支柱、支撐座、彈簧3-4、壓桿和壓輪3-6組成；兩根支柱的頂部均與螺母構(gòu)成滑動副，底部均與支撐座頂部固定；支柱上套置彈簧3-4；彈簧3-4兩端分別與螺母和支撐座接觸，且彈簧3-4設(shè)有預壓力；壓桿頂部固定在支撐座上，壓輪3-6與壓桿底部鉸接；探頭組件3-5的兩個探頭固定在支撐座底部兩側(cè)，且關(guān)于壓桿對稱布置；兩個探頭均與超聲波檢測裝置相連。

該管外環(huán)焊縫掃查器的工作原理如下：管外環(huán)焊縫掃查器在掃查焊縫的時候由于焊縫與鏈式行走機構(gòu)的距離并不是一個固定值，這樣會使探頭與焊縫之間產(chǎn)生位置誤差，因此必須要有一個探頭調(diào)整機構(gòu)來實現(xiàn)探頭在管道軸向方向上的調(diào)整。此外，還需要調(diào)整探頭在管道徑向的位置。具體如下：

1、檢測之前要對管道的環(huán)焊縫表面進行除銹處理，并將焊縫打磨光滑；其次將一節(jié)節(jié)的長鏈節(jié)2-2、短鏈節(jié)2-4、2-5滾輪通過鏈節(jié)螺栓2-3連接，并套在管道外壁，最后分開的鏈節(jié)通過接頭塊2-7和調(diào)整螺栓2-6連接；改變調(diào)整螺栓箍緊力的大小使鏈式行走機構(gòu)的滾輪正好貼在管道外壁且能夠正常滾動。

2、探頭的軸向調(diào)整：

當掃查器的一對探頭在掃查過程中關(guān)于焊縫兩側(cè)不對稱時，通過計算機上檢測軟件的反饋(當然也可以人工判斷)，驅(qū)動調(diào)整電機轉(zhuǎn)動來帶動絲杠的旋轉(zhuǎn)，絲杠上的螺母就能沿管道軸向進行直線運動，連在螺母上的探頭組件調(diào)整位置，使焊縫位于這對探頭的中心處。這就是通過絲杠螺母機構(gòu)來完成探頭組件對焊縫的軸向跟蹤的過程。最后等待操作人員指令是否開始檢測焊縫。

3、探頭的徑向調(diào)整：

探頭的徑向調(diào)整是通過彈簧支撐架實現(xiàn)的。壓輪通過彈簧壓縮變形始終壓在焊縫上，這樣能使探頭組件與管道外壁保持一定的距離，實現(xiàn)了探頭在焊縫徑向上的掃查，并滿足超聲探測的掃查要求，此外在掃查過程中，彈簧應(yīng)要一直處與壓縮狀態(tài)。

4、調(diào)整電機3-7和調(diào)整電機3-7按照指令完成預定的任務(wù)：調(diào)整電機3-7驅(qū)動整個鏈式行走機構(gòu)2繞管道外壁做穩(wěn)定的周向運動，完成沿焊縫的周向掃查。調(diào)整電機3-7驅(qū)動絲杠，與絲杠相連的螺母在絲杠的轉(zhuǎn)動下能沿管道軸向運動，從而探頭也完成軸向運動，使探頭與焊縫之間保證一定的位置關(guān)系。通過兩個電機完成了兩個方向上的運動，保證了對焊縫掃查的高精度，全方位要求。

5、掃查完成后，在計算機上顯示焊縫掃查圖像，通過圖像識別軟件識別圖像信息并判斷管道的焊縫是否安全合格。若檢測結(jié)果為合格，那么等待管道上的其他工序完成后，可將管道沉入海水中等待執(zhí)行輸送任務(wù)。