一种新结构的履带式管道探伤机器人制造技术

本实用新型专利技术专利公开了一种新结构的履带式管道探伤机器人，它包括主体、探测臂、主控芯片、步进电机、履带、前辅助轮、超声波避障传感器；所述的探测臂安装在主体前端，探测臂的组数为8组，每组探测臂装有一对强磁铁、9个霍尔传感器；所述的每个探测臂下方设置有一个前辅助轮进行支撑；所述的步进电机驱动履带前进，同时驱动探测臂运动；所述的主控芯片与图像采集模块、温湿度传感器、无线传输模块、超声波避障模组、步进电机驱动模组、数模转换模块连接；本实用新型专利技术采用STM32F103ZET6单片机，基于漏磁法检测系统，探测直径可根据管道直径调整调的、采用无线传输、图像即时传送、温湿度检测的履带式结构，探伤效果好，机动灵活。

A new structure of caterpillar pipeline inspection robot

The utility model discloses a crawler pipe inspection robot is a new kind of structure, which comprises a main body, a detection arm, a main control chip, stepper motor, track, auxiliary wheel, ultrasonic obstacle avoidance sensor; detection arm which is installed on the front end of the main body, the number of group detection arm into 8 groups, each group detection the arm is provided with a pair of strong magnets, 9 Holzer sensor; each of the detection arm is provided with a front wheel of the auxiliary support; the stepper motor drive track forward, while driving the detecting arm movement; the main control chip and the image acquisition module, temperature and humidity sensor, wireless transmission module, ultrasonic obstacle avoidance module, stepper motor drive module, analog-to-digital conversion module is connected; the utility model adopts STM32F103ZET6 MCU, detection system based on the method of magnetic flux leakage detection, according to the diameter of the pipe diameter can be adjusted The crawler structure with wireless transmission, instant transmission of images and temperature and humidity detection has good detection effect and flexible operation.

【技术实现步骤摘要】
一种新结构的履带式管道探伤机器人
本技术涉及一种探伤机器人，具体涉及一种新结构的履带式管道探伤机器人。
技术介绍
目前,管道运输在世界范围内来看,属于极其重要的运输手段；目前，在我国近７０%的原油、１００%的天然气是通过管道来进行运输的；据不完全统计，我国已建成的石油、天然气管道总里程已超过了２万公里，正在兴建和拟建的管道也有近万公里、油田集输管网、炼厂、城市管网累计达数十万公里；大量金属或非金属材质的管道被使用于油气运输、城市排水、供热和其他工业领域；许多管道因为在较为恶劣的条件下进行长期工作,极易产生腐蚀,而使管道内部的微小缺陷扩展成破损而导致油、气泄漏等严重事故的发生，造成一些不必要的人员伤亡及经济损失；为使管道使用周期得以延长,通常对油气管道内部进行喷漆、防腐、补口、检测、探伤等作业,其中管道检测是十分关键的环节；城市是目前人们生产和生活的主要区域和载体,在城市内部存在着大量各种形式的管道；所以必定会有各种管道作业；然而由于诸多原因,欲实现管道内的检测往往十分困难；若人工挖掘地下管道实现检测,不仅工程量浩大,还有可能对管道造成机械损伤；管道无损检测技术可以很好的弥补这一缺点,为资源的持续利用提供了保证，节省了人力物力。
技术实现思路
一种新结构的履带式管道探伤机器人，包括主体、探测臂、主控芯片、步进电机、履带、前辅助轮、超声波避障传感器；所述的探测臂安装在主体前端，探测臂的组数为8组，每组探测臂装有一对强磁铁、9个霍尔传感器；所述的每个探测臂下方设置有一个前辅助轮进行支撑；所述的步进电机驱动履带前进，同时驱动探测臂运动；所述的主控芯片与图像采集模块、温湿度传感器、无线传输模块、超声波避障模组、步进电机驱动模组、数模转换模块连接。所述的探测臂设置有伸缩杆，探测臂可根据管道直径的大小调节伸缩杆的伸缩比例；所述的8组探测臂可围绕主体进行旋转；所述的霍尔传感器通过滤波放大电路与数模转换模块连接；所述的步进电机与步进电机驱动模组连接。所述的主控芯片为STM32F103ZET6单片机。所述的超声波避障传感器设置在主体前端两侧；所述的主体内部设置有电池组；所述的电池组与步进电机连接；所述的主体前端设置有摄像头；所述的摄像头与图像采集模块连接。所述的无线传输模块采用E31-TTL-1W无线传输协议与PC上位机控制终端连接传输。当探测臂上的霍尔传感器进行检测时，霍尔传感器会连续输出弱电压值，滤波放大电路将这个弱电压值进行放大、滤波和数模转换模块进行数模转换后发送给主控芯片；当管道正常无破损时，接收到的数值是在一定范围的稳定值；当管道发生破损时，接收到的数值会根据其破损程度发生较大幅度的改变；主控芯片对这一变化进行分析，从而得到管道的破损情况。利用强磁铁，在管壁全圆周上产生一个纵向磁回路场；如果管壁没有缺陷，则磁力线在管壁之内均匀分布；如果管内壁或外壁有缺陷，管壁横截面减小；由于管壁中缺陷处的磁导率远比铁磁性材料本身小，则缺陷处磁阻增大，磁通路变窄，磁力线发生变形，部分磁力线穿出管壁两侧产生漏磁场则磁通路变窄，磁力线发生变形，部分磁力线还将穿出管壁之外而产生所谓漏磁；漏磁场被位于两磁极之间的、紧贴管壁的霍尔传感器检测到，并产生相应的感应信号，这些信号经过滤波、放大、模数转换等处理后发送给主控芯片；主控芯片对发送的数据进行分析处理，从而确定管道内破损的地方。采用履带式管内移动机器人，在管道行进过程中，具有附着性好，越障能力强，输出的拖动力强等优点，能在诸如油污存在的恶劣环境保持良好的行走状态；由于该机器人行进采取步进电机驱动，步进电机的转动的圈数可以由程序记录下来，故可以由此推断出机器人行进的距离；再根据所探测管道的施工图纸，建立坐标，便可以轻松将管道破损的位置确定出来；同时机器人采用E31-TTL-1W无线传输模块，传输距离可达到六千米，配备TSL140模块进行图像采集，将破损管道的图像实时传送到PC上。机器人携带的温湿度传感器可以将管道的环境情况准确的反映出来，使得外界可以得知目前管道的具体情况；车身前端安装有一对超声波模避障模组，可以用于探测管道前方是否存在障碍物，发现障碍物时就会通过无线模块将信息传回PC上位机；在控制方面，自主创新自动模式选择功能；当无线传输信号正常时，可利用无线传输实时将数据传送过来，当信号不佳时，启动自动探测模式，自动将所探测的数据（温湿度、破损位置、图像等）保存在内置的储存器中，当机器人完成探测从管道的另一端出来后，可直接利用PC将数据读取出来。本技术采用STM32F103ZET6单片机，基于漏磁法检测系统，探测直径可根据管道直径调整调的、采用无线传输、图像即时传送、温湿度检测的履带式结构，探伤效果好，机动灵活。附图说明图1：本技术专利结构示意图；图2：本技术专利框架结构示意图。具体实施方式一种新结构的履带式管道探伤机器人，包括主体（1）、探测臂（2）、主控芯片（3）、步进电机（4）、履带（5）、前辅助轮（6）、超声波避障传感器（7）；所述的探测臂（2）安装在主体（1）前端，探测臂（2）的组数为8组，每组探测臂（2）装有一对强磁铁、9个霍尔传感器（8）；所述的每个探测臂（2）下方设置有一个前辅助轮（6）进行支撑；所述的步进电机（4）驱动履带（5）前进，同时驱动探测臂（2）运动；所述的主控芯片（3）与图像采集模块（9）、温湿度传感器（10）、无线传输模块（11）、超声波避障模组（12）、步进电机驱动模组（13）、数模转换模块（14）连接。所述的探测臂（2）设置有伸缩杆，探测臂（2）可根据管道直径的大小调节伸缩杆的伸缩比例；所述的8组探测臂（2）可围绕主体（1）进行旋转；所述的霍尔传感器（8）通过滤波放大电路（15）与数模转换模块（14）连接；所述的步进电机（4）与步进电机驱动模组（13）连接。所述的主控芯片（3）为STM32F103ZET6单片机。所述的超声波避障传感器（7）设置在主体（1）前端两侧；所述的主体（1）内部设置有电池组（16）；所述的电池组（16）与步进电机（4）连接；所述的主体（1）前端设置有摄像头；所述的摄像头与图像采集模块（9）连接。所述的无线传输模块（11）采用E31-TTL-1W无线传输协议与PC上位机控制终端（17）连接传输。当探测臂（2）上的霍尔传感器（8）进行检测时，霍尔传感器（8）会连续输出弱电压值，滤波放大电路（15）将这个弱电压值进行放大、滤波和数模转换模块（14）进行数模转换后发送给主控芯片（3）；当管道正常无破损时，接收到的数值是在一定范围的稳定值；当管道发生破损时，接收到的数值会根据其破损程度发生较大幅度的改变；主控芯片（3）对这一变化进行分析，从而得到管道的破损情况。利用强磁铁，在管壁全圆周上产生一个纵向磁回路场；如果管壁没有缺陷，则磁力线在管壁之内均匀分布；如果管内壁或外壁有缺陷，管壁横截面减小；由于管壁中缺陷处的磁导率远比铁磁性材料本身小，则缺陷处磁阻增大，磁通路变窄，磁力线发生变形，部分磁力线穿出管壁两侧产生漏磁场则磁通路变窄，磁力线发生变形，部分磁力线还将穿出管壁之外而产生所谓漏磁；漏磁场被位于两磁极之间的、紧贴管壁的霍尔传感器（8）检测到，并产生相应的感应信号，这些信号经过滤波、放大、模数转换等处理后发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新结构的履带式管道探伤机器人，包括主体（1）、探测臂（2）、主控芯片（3）、步进电机（4）、履带（5）、前辅助轮（6）、超声波避障传感器（7）；其特征是：所述的探测臂（2）安装在主体（1）前端，探测臂（2）的组数为8组，每组探测臂（2）装有一对强磁铁、9个霍尔传感器（8）；所述的每个探测臂（2）下方设置有一个前辅助轮（6）进行支撑；所述的步进电机（4）驱动履带（5）前进，同时驱动探测臂（2）运动；所述的主控芯片（3）与图像采集模块（9）、温湿度传感器（10）、无线传输模块（11）、超声波避障模组（12）、步进电机驱动模组（13）、数模转换模块（14）连接。

【技术特征摘要】
1.一种新结构的履带式管道探伤机器人，包括主体（1）、探测臂（2）、主控芯片（3）、步进电机（4）、履带（5）、前辅助轮（6）、超声波避障传感器（7）；其特征是：所述的探测臂（2）安装在主体（1）前端，探测臂（2）的组数为8组，每组探测臂（2）装有一对强磁铁、9个霍尔传感器（8）；所述的每个探测臂（2）下方设置有一个前辅助轮（6）进行支撑；所述的步进电机（4）驱动履带（5）前进，同时驱动探测臂（2）运动；所述的主控芯片（3）与图像采集模块（9）、温湿度传感器（10）、无线传输模块（11）、超声波避障模组（12）、步进电机驱动模组（13）、数模转换模块（14）连接。2.根据权利要求1所述的一种新结构的履带式管道探伤机器人，其特征在于：所述的探测臂（2）设置有伸缩杆，探测臂（2）可根据管道直径的大小调节伸缩杆的伸缩比例；所述的8组探...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立凯，王波，张兴龙，郭浩，于凯，初君，
申请(专利权)人：王立凯，
类型：新型
国别省市：山东,37