用于大容积平底容器底板缺陷全方位检测的机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于大容积平底容器底板缺陷全方位检测的机器人，包括机身，安装在机身下方的行走装置以及安装在机身一端部的检测装置；行走装置由安装在机身上的四个独立运动的麦克纳姆轮机构构成；检测装置主要由与超声波发生器连接的超声波探头和超声波探头调节机构组成；超声波探头调节机构包括带动超声波探头沿水平方向左右移动的第一调节机构和调节超声波探头高度使超声波探头与被检测容器底板表面贴合进行检测的第二调节机构。该机器人不仅能够实现对被检测容器的全方位缺陷位置检测，而且能够避免因超声波方向与缺陷方向不垂直导致的反馈信号强度低造成的漏检，提高检测准确度。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于无损检测
，涉及一种缺陷检测机器人，具体涉及一种基于超声波的全方位缺陷检测机器人。
技术介绍
表面缺陷一般是金属表面局部物理或化学性质不均匀的区域，表面缺陷是原子活性较高的部位，常常成为金属腐蚀的始发位置，会严重影响产品的使用性能。以储罐为例，储罐是储装原油、中间油、成品油等易燃易爆、挥发性及有毒介质的重要工具，广泛应用于工业、国防、石油、石化等行业。由于储罐长年在自然环境条件下运行，储罐罐底不可避免的出现老化、腐蚀等缺陷，因此极易引起介质泄露，导致环境污染，并产生巨大的经济损失。因此，表面缺陷检测研究十分重要，具有广泛的社会价值和经济价值。缺陷检测通常是指对物品表面缺陷的检测。目前，国内中厚钢板厂多采用手动探伤方法，手动探伤具有投资低、使用灵活等优点，但手动探伤存在着探伤速度慢、探伤时间长、生产效率低、劳动强度大、占用生产场地多等缺点，并易造成漏探和误探，难以确保缺陷检测的准确性。
技术实现思路
本技术目的旨在针对手动探伤缺陷检测存在的效率低、准确性差等技术问题，提供了一种基于超声波的用于大容积平底容器底板缺陷全方位检测的机器人，能够全向运动，实现对产品缺陷的全方位自动检测，提高检测效率和检测精度。本技术为达到上述目的，本技术采取以下技术方案来实现。本技术提供了一种基于超声波的用于大容积平底容器底板缺陷全方位检测的机器人，包括机身，安装在机身下方的行走装置以及安装在机身一端部的检测装置；行走装置由安装在机身上的四个独立运动的麦克纳姆轮机构构成，通过机身带动检测装置在水平面平移、斜行、旋转运动或者三种运动方式至少两种方式的组合运动；检测装置主要由超声波探头和超声波探头调节机构组成；超声波探头调节机构包括带动超声波探头沿水平方向左右移动的第一调节机构和调节超声波探头高度使超声波探头与被检测容器底板表面贴合进行检测的第二调节机构。上述基于超声波的用于大容积平底容器底板缺陷全方位检测的机器人，机身为矩形车架，四个独立运动的麦克纳姆轮机构对称安装在机身的两侧。麦克纳姆轮机构由麦克纳姆轮、步进电机和减速器构成，步进电机的输出端与减速器输入端连接，减速器的输出端通过联轴器与麦克纳姆轮连接。在这里，可以通过单片机来控制步进电机的启停。麦克纳姆轮包括一个机轮以及位于机轮周边的多个轮轴，可以在不改变机轮自身方向的情况下，实现在任一方向上的自由移动，四个麦克纳姆轮进行组合，可以更灵活方便的实现全方位移动功能，包括前行、横移、斜行、旋转及其组合灯运动方式。可以通过单片机来实现对每个麦克纳姆轮运动方向的控制。上述基于超声波的用于大容积平底容器底板缺陷全方位检测的机器人，第一调节机构主要由安装在机身上的第一传动组件和用于安装第二调节机构的第一连接板构成；第二调节机构主要由安装在第一连接板上的第二传动组件和用于安装超声波探头的安装组件构成。第一传动组件包括安装在机身端部两侧的第一电机和第二电机、与第一电机和第二电机同轴连接的第一带轮和第二带轮、套接在第一带轮和第二带轮上的同步带、与同步带平行的第一导轨以及与第一导轨构成滑动副的第一滑块；第一滑块通过对接的第一同步带压板和第二同步带压板固定在同步带上；工作时，由第一带轮和第二带轮驱动，同步带带动第一滑块沿第一导轨往复移动；第一连接板固定安装在第一滑块上。第一传动组件的作用在于带动安装探头的第二调节机构沿某一方向的往复移动，目前有多种驱动机构可以达到上述功能，例如滚珠丝杆螺母传动机构、往复气缸传动机构等。本技术提供的机器人体积比较小，而且主要用于微小缺陷位置的检测，需要对探头的移动实现精确控制；本技术采用的上述第一传动组件中，主要由电机、带轮、同步带构成的同步传动结构，元件少、构造简单，更适用于微/小型化机器人，电机能够实现对带轮转动的精确控制，从而实现对探头移动的精确控制。安装组件第二传动组件包括与第一连接板连接的转动调节板、安装在转动调节板上的第二导轨、与第二导轨构成滑动副的第二滑块以及弹簧；转动调节板可相对第一连接板转动调节；超声波探头的安装组件包固定支架、固定座和固定圆环；超声波探头安装在固定座的安装孔中，固定座安装在固定圆环内，固定圆环端面可转动地连接在固定支架上，固定支架经第二连接板固定安装在第二滑块上；弹簧一端固定于转动调节板，另一端固定于第二连接板，使超声波探头与被检测容器底板表面贴合。第二传动组件主要实现对超声波探头高度的调节，通过使转动调节板相对第一连接板的位置，可以实现对超声波探头初始安装高度的调节，一种实现方式是使转动调节板一端与第一连接板底部通过调节螺钉连接，转动调节板的两侧通过调节螺钉与安装在第一连接板两侧的调节板连接，调节板上开设有方便调节螺钉滑行的弧形槽，松开底部和两侧的调节螺钉，使转动调节板相对于第一连接板底部调节螺钉旋转，可以将超声波探头调节到合适位置再将调节螺钉拧紧，完成超声波探头初始位置的调节；安装超声波探头的第二连接板与第二滑块固定连接，并且第二连接板与转动调节板用弹簧连接，这样可以根据被检测容器底板位置的高低，实现对超声波探头高度的弹性调节，并确保超声波探头与被检测容器底板表面紧密贴合。上述基于超声波的用于大容积平底容器底板缺陷全方位检测的机器人，固定座上进一步安装有水管，水管穿过固定座；工作时，水从固定座底部持续不断流出不仅可以隔绝空气，便于声波进入被检测容器底板表面，同时还能起到润滑作用，使超声波探头能在被检测容器底板表面运动通畅。本技术进一步提供了一种使用上述机器人对大容积平底容器底板缺陷进行全方位检测的方法包括如下步骤：步骤1，控制机器人在被检测容器底板上间断行进，同时控制超声波探头沿位于机身端部横向来回运动，对被检测容器底板表面缺陷进行检测；步骤2，根据缺陷反馈信号判断有无缺陷；若有缺陷且缺陷反馈信号高于设定值，记录当前位置，然后机器人继续前行；若有缺陷反馈信号不高于设定值时，进入步骤3；若没有缺陷，机器人继续前行；步骤3，控制机器人绕缺陷转动，继续对缺陷进行检测，寻找反馈信号强度最大位置，若此位置信号强度高于设定值，则记录当前位置，若不高于设定值，则机器人继续前行。上述步骤1，本技术使用的控制系统为单片机，单片机可以通过通信电缆与机器人上的麦克纳姆轮、步进电机、第一电机、第二电机实现通信，用于控制麦克纳姆轮的方向以及步进电机、第一电机和第二电机的启停；本技术采用检测仪与超声波探头通过通信线缆实现通信，用于向超声波探头发送扫描信号、同时接收超声波探头反馈的缺陷信号并进行实时显示；当然，可以通过无线技术来实现单片机与麦克纳姆轮、电机的通信以及探头与检测仪的通信。通过单片机控制步进电机、第一电机和第二电机运转，使机器人在被检测容器底板上依次沿设定的线性轨迹行进，同时在同步带带动下，超声波探头沿第一导轨往复运动，对被检测容器底板表面缺陷进行检测。本技术采用的是间断前进/扫描的模式，即机器人每前行一段距离，便停下来，等待超声波探头沿第一导轨运动扫描(例如从左往右或是从右往左)，检测有无缺陷，并根据步骤2给出的方法进行判断，扫描完后，机器人继续前行。上述步骤2，超声波探头将缺陷信号反馈给检测仪，检测仪将接收的缺陷反馈信号与设定值进行比较，若缺陷反馈信号强度高于设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超声波的用于大容积平底容器底板缺陷全方位检测的机器人，其特征在于包括机身(2)，安装在机身(2)下方的行走装置(1)以及安装在机身(2)一端部的检测装置(3)；所述行走装置(1)由安装在机身(2)上的四个独立运动的麦克纳姆轮机构构成，通过机身(2)带动检测装置(3)在水平面平移、斜行、旋转运动或者三种运动方式至少两种方式的组合运动；检测装置(3)主要由超声波探头(315)和超声波探头调节机构组成；超声波探头调节机构包括带动超声波探头(315)沿水平方向移动的第一调节机构和调节超声波探头(315)高度使超声波探头与被检测容器底板表面贴合进行检测的第二调节机构。

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波的用于大容积平底容器底板缺陷全方位检测的机器人，其特征在于包括机身(2)，安装在机身(2)下方的行走装置(1)以及安装在机身(2)一端部的检测装置(3)；所述行走装置(1)由安装在机身(2)上的四个独立运动的麦克纳姆轮机构构成，通过机身(2)带动检测装置(3)在水平面平移、斜行、旋转运动或者三种运动方式至少两种方式的组合运动；检测装置(3)主要由超声波探头(315)和超声波探头调节机构组成；超声波探头调节机构包括带动超声波探头(315)沿水平方向移动的第一调节机构和调节超声波探头(315)高度使超声波探头与被检测容器底板表面贴合进行检测的第二调节机构。2.根据权利要求1所述的基于超声波的用于大容积平底容器底板缺陷全方位检测的机器人，其特征在于，所述机身(2)为矩形车架，四个独立运动的麦克纳姆轮机构对称安装在机身(2)的两侧。3.根据权利要求2所述的基于超声波的用于大容积平底容器底板缺陷全方位检测的机器人，其特征在于，所述麦克纳姆轮机构由麦克纳姆轮、步进电机(11)和减速器(12)构成，步进电机(11)的输出端与减速器(12)输入端连接，减速器(12)的输出端通过联轴器(14)与麦克纳姆轮(13)连接。4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的基于超声波的用于大容积平底容器底板缺陷全方位检测的机器人，其特征在于，所述第一调节机构主要由安装在机身(2)上的第一传动组件和用于安装第二调节机构的第一连接板(310)构成；所述第二调节机构主要由安装在第一连接板(310)上的第二传动组件和用于安装超声波探头(315)的安装组件构成。5.根据权利要求4所述的基于超声波的用于大容积平底容器底板缺陷全方位检测的机器人，其特征在于，所述第一传动组件包括安装在机身(2)端部两侧的第一电机(32)和第二电机(38)、与第一电机(32)和第二电机(38)分别同轴连接的第一带...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍剑波，王荣彪，罗阳，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：新型
国别省市：四川;51