一種基于環(huán)形激光三維掃描的管道缺陷檢測機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種基于環(huán)形激光三維掃描的管道缺陷檢測機器人，屬于基于環(huán)形激光三維掃描的管道缺陷檢測機器人的創(chuàng)新技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]管道缺陷檢測機器人是針對管道內(nèi)壁的檢測所研制的一種特種機器人，它綜合了智能移動載體技術(shù)和環(huán)形激光三維掃描建模技術(shù)，視覺檢測技術(shù)。這類機器人能進入人所不及、人力所限的復(fù)雜多變的非結(jié)構(gòu)管道環(huán)境中，通過攜帶的檢測裝置，對工作中的管道進行在線檢測，以保障管道的安全和暢通無阻地工作。特別是針對穿越河流、鐵路、道路的特殊管道或埋地管道的重要部位進行有選擇的檢測時，管道檢測機器人具有獨特的優(yōu)勢。
[0003]目前主流的管道檢測方式是采用輪式或履帶式機器人依靠重力貼附在管道底部行走，搭載攝像機、照明裝置以及其它設(shè)備，拍攝獲取管道內(nèi)部圖像再加以肉眼判斷，確定管道內(nèi)部缺陷類型、尺寸和位置，此方法準(zhǔn)確率和精度均不高且難以實現(xiàn)自動化檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種基于環(huán)形激光三維掃描的管道缺陷檢測機器人。本發(fā)明不僅能提高激光檢測的準(zhǔn)確度，同時可自適應(yīng)不同直徑的管道。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明的基于環(huán)形激光三維掃描的管道缺陷檢測機器人，包括有激光源、第一連接件、CCD攝像頭、機架主體、支撐件、驅(qū)動電機、變速齒輪傳動副、螺旋傳動副、螺母滑塊、平行四邊形機構(gòu)和履帶行走部件，其中激光源套裝在第一連接件所設(shè)中空腔體的一端，CCD攝像頭套裝在第一連接件所設(shè)中空腔體的另一端，第一連接件固定在機架主體的一端，支撐件裝設(shè)在機架主體的另一端，驅(qū)動電機安裝在支撐件上，驅(qū)動電機的輸出軸安裝有變速齒輪傳動副的主動齒輪，螺旋傳動副中的絲桿與變速齒輪傳動副的從動齒輪的轉(zhuǎn)軸連接，螺旋傳動副中的螺母滑塊安裝在機架主體上，且螺母滑塊與平行四邊形機構(gòu)中的運動件連接，平行四邊形機構(gòu)中連架桿鉸裝在機架主體上，履帶行走部件與平行四邊形機構(gòu)的連桿連接。
[0006]本發(fā)明激光源、第一連接件、CCD攝像頭組成圖像采集系統(tǒng)；驅(qū)動電機驅(qū)動變速齒輪傳動副運動，變速齒輪傳動副的從動齒輪與絲桿同軸安裝，絲桿與螺母滑塊組成螺旋傳動副，螺母滑塊與平行四邊形機構(gòu)連接，履帶行走部件與平行四邊形機構(gòu)組成自適應(yīng)管道直徑的三足機器人；圖像采集系統(tǒng)安裝固定在機架主體組成管道缺陷檢測機器人，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
1)本發(fā)明使用伸縮式三足小車代替?zhèn)鹘y(tǒng)的兩足小車，使小車在管道內(nèi)行駛更為平穩(wěn)，避免管道內(nèi)壁裂縫或異物影響小車的行進，提高激光檢測的準(zhǔn)確度，同時可自適應(yīng)不同直徑的管道；
2)本發(fā)明使用了錐形激光等結(jié)構(gòu)光代替自然光，減少不同管道材質(zhì)和環(huán)境對光源的影響，使掃描獲取信息更為準(zhǔn)確； 3)本發(fā)明使用了激光三維掃描重建模型的方法，能通過算術(shù)合成等方法合成出管道內(nèi)部的輪廓，進而準(zhǔn)確判斷缺陷所在的位置。
[0007]本發(fā)明是一種設(shè)計巧妙，性能優(yōu)良，方便實用的基于環(huán)形激光三維掃描的管道缺陷檢測機器人。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明圖像采集系統(tǒng)的組成示意圖；
圖2為本發(fā)明缺陷檢測機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明三組履帶行走部件彼此之間間隔120度角的分布示意圖；
圖4為本發(fā)明中平行四邊形機構(gòu)的運動示意圖。
【具體實施方式】
[0009]實施例:
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、2、3、4所示，本發(fā)明的基于環(huán)形激光三維掃描的管道缺陷檢測機器人，包括有激光源1、第一連接件2、CXD攝像頭3、機架主體5、支撐件6、驅(qū)動電機
7、變速齒輪傳動副、螺旋傳動副、螺母滑塊10、平行四邊形機構(gòu)11和履帶行走部件12，其中激光源I套裝在第一連接件2所設(shè)中空腔體的一端，CCD攝像頭3套裝在第一連接件2所設(shè)中空腔體的另一端，第一連接件2固定在機架主體5的一端，支撐件6裝設(shè)在機架主體5的另一端，驅(qū)動電機7安裝在支撐件6上，驅(qū)動電機7的輸出軸安裝有變速齒輪傳動副的主動齒輪，螺旋傳動副中的絲桿9與變速齒輪傳動副的從動齒輪8的轉(zhuǎn)軸連接，螺旋傳動副中的螺母滑塊10安裝在機架主體5上，且螺母滑塊10與平行四邊形機構(gòu)11中的運動件連接，平行四邊形機構(gòu)11中連架桿鉸裝在機架主體5上，履帶行走部件12與平行四邊形機構(gòu)11的連桿連接。另外，為確保上述螺母滑塊10的運動自如，機架主體5上設(shè)有供螺母滑塊10移動的凹槽，與平行四邊形機構(gòu)11連接的螺母滑塊10能沿著凹槽移動。
[0010]本實施例中，上述第一連接件2為中空套筒，中空套筒內(nèi)壁為圓柱面。
[0011 ] 本實施例中，上述第一連接件2所設(shè)中空腔體內(nèi)設(shè)有反射錐面。激光源I為點激光器，點激光器和反射錐面組合而成環(huán)形線激光發(fā)生器，環(huán)形線激光發(fā)生器發(fā)射出的環(huán)形線激光投射在被測管道的內(nèi)壁形成光斑；CCD攝像頭對光斑圖像進行采集，可實時獲取管道內(nèi)部多個截面的輪廓曲線。
[0012]本實施例中，上述第一連接件2通過第二連接件4固定在機架主體5上。
[0013]本實施例中，上述機架主體5做出有的中空腔體，支撐件6直接套裝在機架主體5所設(shè)的中空腔體內(nèi)。
[0014]本實施例中，上述驅(qū)動電機7為步進驅(qū)動電機。
[0015]本實施例中，上述平行四邊形機構(gòu)11包括有第一連架桿13、第二連架桿15、連桿16、連接桿14，其中第一連架桿13及第二連架桿15的一端鉸接在機架主體5上，連桿16的兩端分別與第一連架桿13及第二連架桿15的另一端鉸接，連接桿14的一端與第一連架桿13或第二連架桿15連接，連接桿14的另一端與螺母滑塊10連接，履帶行走部件12與平行四邊形機構(gòu)11中的連桿16連接。
[0016]本實施例中，上述連接桿14的一端連接在第一連架桿13與連桿16的連接處?；蜻B接桿14的一端連接在第二連架桿15與連桿16的連接處。
[0017]本實施例中，上述履帶行走部件12設(shè)有三組，三組履帶行走部件12彼此之間間隔120度角分布；平行四邊形機構(gòu)11也相應(yīng)設(shè)有三組，三組履帶行走部件12與三組平行四邊形機構(gòu)11中的連桿16連接。
[0018]本實施例中，上述螺母滑塊10包括有螺母及滑塊，螺母與絲桿9組成螺旋傳動副，滑塊與螺母連接。
[0019]本發(fā)明的工作原理如下:在管道缺陷檢測機器人進行現(xiàn)場作業(yè)時，作業(yè)人員操控啟動驅(qū)動電機7，驅(qū)動電機7帶動與其連接的變速齒輪傳動副運動，變速齒輪傳動副中的從動齒輪8帶動與其連接的絲桿9轉(zhuǎn)動，絲桿9轉(zhuǎn)動使得與其組成螺旋傳動副的螺母產(chǎn)生直線運動，與螺母連接的滑塊在凹槽內(nèi)移動，進而帶動連接桿14運動，使得平行四邊形機構(gòu)11發(fā)生變形，在變形過程中，履帶行走部件12與機架主體5距離越來越遠，當(dāng)三組履帶行走部件12同時接觸到管道內(nèi)壁時，管道缺陷檢測機器人被固定在管道中心，此時作業(yè)人員同時啟動三組履帶行走部件12的內(nèi)部電機，讓管道缺陷檢測機器人