一种TOFD探伤爬壁机器人制造技术

本实用新型专利技术属于特种工业机器人技术领域，涉及一种TOFD探伤爬壁机器人，包括电气部件、爬行部件和探伤部件，电气部件设置在一安装板一侧，爬行部件和探伤部件设置在安装板另一侧，探伤部件能沿平行于安装板的板面进行直线运动；爬行部件包括能吸附于爬行面的吸附体和爬行轮，爬行轮突出于吸附体的吸附表面；本实用新型专利技术能实现TOFD探伤机器人沿着球罐、管壁等曲面进行爬行检测焊接缺陷，且机器人的越障能力强，检测过程机器人定位稳定可靠，提高检测精度，同时还减少人工检测带来的危险，提高检测机器人的环境适应性，扩大检测范围，实现智能化的高标准的检测工作。

A wall climbing robot with TOFD flaw detection

The utility model, which belongs to the technical field of special industrial robot, relates to a TOFD wound wall climbing robot, including electrical components, crawling parts and flaw detection components. The electrical components are set on one side of the mounting plate. The crawling part and the flaw parts are set on the other side of the mounting plate. The flaw parts can be carried on the plate surface parallel to the mounting plate. The crawling component includes the adsorption body and the crawling wheel that can be adsorbed on the crawling surface, the crawling wheel is on the adsorption surface of the adsorption body, and the utility model can realize the TOFD detection robot crawling along the spherical tank, tube wall and other surfaces to detect welding defects, and the robot's ability to cross obstacle is strong and the robot is positioned stable in the detection process. It is reliable, improves the detection precision, reduces the danger brought by artificial detection, improves the environment adaptability of the detection robot, expands the detection range, and realizes the intelligent and high standard detection work.

【技术实现步骤摘要】
一种TOFD探伤爬壁机器人
本技术属于特种工业机器人
，特别是涉及一种TOFD探伤爬壁机器人。
技术介绍
随着科技的发展，机器人代替人完成简单重复、高危险性、高强度的劳动逐渐变成了主流趋势。间隙式永磁吸附爬壁机器人是一种广泛应用于核工业、石化、造船等其他危险行业的特种机器人。超声波衍射时差法(TimeOfFlightDiffraction，TOFD)，是一种依靠从待检试件内部结构(主要是指缺陷)的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法，主要用于缺陷的检测、定量和定位。随着作业要求的提高和作业危险性的逐步提升，尤其是在石油化工行业中，在对大型钢制容器的制造过程中，由于球壳是由多块压制成球面的球瓣以橘瓣式分瓣法、足球式分瓣法或足球橘瓣混合式分瓣法组焊而成，导致球罐存在大量的焊缝，为保证制造完成后，生产的安全性，需要对球罐表面的所有焊缝进行无损探伤，以检测焊缝内部缺陷。该工作量大，户外工作条件恶劣，要求检测标准高，人工完成的难度可想而知，故亟需一种自动的TOFD爬壁机器人来完成工作。
技术实现思路
有鉴于此，本技术旨在提出一种TOFD探伤爬壁机器人，以解决现有技术中存在的技术问题，实现对球罐表面的所有焊缝进行无损探伤检测，减少人工操作劳动量，适应恶劣的户外工作条件，避免人工检测时事故发生的危险，满足严格的焊缝缺陷检测标准，保证检测过程中机器人的安全可靠行走定位。为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：一种TOFD探伤爬壁机器人，包括电气部件、爬行部件和探伤部件，电气部件设置在一安装板一侧，爬行部件和探伤部件设置在安装板另一侧，探伤部件能沿平行于安装板的板面进行直线运动；爬行部件包括能吸附于爬行面的吸附体和爬行轮，爬行轮突出于吸附体的吸附表面；其中探伤部件用于对焊缝进行检测，电气部件用于控制探伤部件、爬行部件动作；爬行部件用于驱动整个机器人行进；优选的，电气部件包括探伤控制器、运动控制器、电机驱动器，探伤部件包括直线驱动电机、直线模组和扫查架组件，扫查架组件可直线移动的设置在直线模组上，直线驱动电机设置在直线模组一端控制扫查架组件的运动；实现扫查架组件的直线运动，对焊缝进行检测；爬行轮包括两组驱动轮组件、两组从动轮组件和驱动轮电动机，驱动轮组件设置在驱动轮电动机上，作为主动轮组驱动整体结构行进；控制探伤控制器用于控制扫查架组件动作实现缺陷检测，运动控制器控制爬行轮和直线驱动电机，电机驱动器与直线驱动电机和驱动轮电动机电联接；优选的，直线模组包括直线模组固定板、丝杠和端限位部件，端限位部件设置在直线模组固定板的两端，丝杠以可旋转的且平行于直线模组固定板的平面方式设置在两端限位部件之间，在丝杠上设有扫查架活动座并以螺纹方式连接，扫查架组件安装在扫查架活动座上；丝杠的一端通过联轴器与直线驱动电机连接，直线驱动电机通过电机安装架固定在端限位部件外；优选的，还包括支撑杠，支撑杠穿过扫查架活动座，辅助扫查架活动座的直线运动；优选的，驱动轮组件包括驱动轮、减速器、驱动轴、驱动轮架和轴连接组件，驱动轮通过驱动轴设置在驱动轮架上，驱动轮与驱动轴为法兰方式连接，减速器固定在驱动轮架上，且减速器的输出轴与驱动轮的轮轴相连，减速器的输入轴端通过轴连接组件与驱动轮电动机连接，驱动轮电动机的固定端固定；优选的，从动轮组件包括从动轮、从动轴和轮轴安装架，从动轮通过从动轴设置在轮轴安装架上，从动轮与从动轴为法兰方式连接；从动轴与轮轴安装架间设有轴承，驱动轮电动机的固定端固定在轮轴安装架上；优选的，吸附体包括磁铁和磁轭板；在轮轴安装架下方设有磁轭板，磁轭板下帖附有磁铁；在驱动轮组件处的磁轭板上设有若干磁铁，磁铁间隙设置，且磁铁的N极、S极交错排布，且相邻两磁铁间隙排布，使其形成闭合的磁场，从动轮和驱动轮的爬行外轮面均突出于磁铁的外面。优选的，在电气部件上设有电源连接器和信号连接器；安装板上还设有把手；磁铁为钕铁硼磁铁；驱动轮和从动轮为铝合金材质，轮毂上设有减重孔，轮外包胶聚氨酯；磁铁与爬行面间隙距离大于5mm；优选的，扫查架组件还包括固定架、连接架、主支架、探头支架和探头，固定架用于安装在扫查架活动座下方,连接架通过转轴铰接在固定架下方，主支架固定在连接架的端部，主支架上对称设有两探头支架，探头支架的自由端设有探头安装架，探头安装在探头安装架上，在固定架与主支架之间还设有提升释放组件，提升释放组件用于控制主支架的提升与释放；在固定架上还设有摄像头，摄像头设置在两探头之间的上方，摄像头主要作用是实时监控小车前方运行路线以及探头的工作状态；优选的，提升释放组件包括吊环和定滑轮；吊环设置在主支架的中部，定滑轮设置在固定架上，吊环与定滑轮相对设置，在固定架上固定一电动推杆，电动推杆的末端设有绳索，绳索的另一端固接吊环上，且绳索设置在定滑轮上；通过电动推杆的伸缩作用从而牵引主支架、探头支架和探头的提升与释放运动；其中，在连接架与固定架之间设有扭簧组件，扭簧组件使主支架具有向下的压力，从而保证探头紧贴工件表面；其中，在主支架与探头支架之间还设有衔接架，衔接架一端固定在主支架上，另一端通过扭簧结构连接在探头支架的端部；扭簧结构使探头支架受力均衡，从而在装置整体运行过程中完成缺陷检测工作；相对于现有技术，本技术所述的一种TOFD探伤爬壁机器人具有以下优势：本技术能实现TOFD探伤机器人沿着球罐、管壁等曲面进行爬行检测焊接缺陷，且机器人的越障能力强，交错布置的磁铁，可以达到很高的磁铁利用率(吸附力/重量)，检测过程机器人定位稳定可靠，提高检测精度，同时还减少人工检测带来的危险，提高检测机器人的环境适应性，扩大检测范围，实现智能化的高标准的检测工作；所述扫查架组件的探伤效率更高，探伤结果更加精确，避免人为因素的检测误差；同时整个机器人单元模块方便维修与维护。附图说明构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为本技术实施例所述的TOFD探伤爬壁机器人整体示意图；图2为本技术实施例所述的安装板及把手示意图；图3为本技术实施例所述的直线模组与扫查架组件结构示意图；图4为本技术实施例所述的爬行部件示意图；图5为本技术实施例所述的爬行部件上磁铁安装示意图；图6为本技术实施例所述的扫查架组件示意图；图7为本技术实施例所述的扫查架组件端面示意图；图8为本技术实施例所述的交错排布的磁铁所产生磁场示意图；附图标记说明：10-安装板；11-探伤控制器；12-运动控制器；13-电机驱动器；21-扫查架组件；22-驱动轮组件；23-从动轮组件；24-直线驱动电机；25-直线模组；31-电源连接器；32-信号连接器；101-把手；210-扫查架活动座；211-固定架；212-扭簧组件；2120-转轴；2121-连接架；213-主支架；2130-衔接架；214-探头支架；2140-探头安装架；215-探头；216-摄像头；217-吊环；218-定滑轮；240-电机安装架；250-直线组件固定板；251-丝杠；252-支撑杠；253-端限位部件；254-联轴器；220-驱动轮；221-减速器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TOFD探伤爬壁机器人，其特征在于：包括电气部件、爬行部件和探伤部件，电气部件设置在一安装板一侧，爬行部件和探伤部件设置在安装板另一侧，探伤部件能沿平行于安装板的板面进行直线运动；爬行部件包括能吸附于爬行面的吸附体和爬行轮，爬行轮突出于吸附体的吸附表面。

【技术特征摘要】
1.一种TOFD探伤爬壁机器人，其特征在于：包括电气部件、爬行部件和探伤部件，电气部件设置在一安装板一侧，爬行部件和探伤部件设置在安装板另一侧，探伤部件能沿平行于安装板的板面进行直线运动；爬行部件包括能吸附于爬行面的吸附体和爬行轮，爬行轮突出于吸附体的吸附表面。2.根据权利要求1所述的一种TOFD探伤爬壁机器人，其特征在于：电气部件包括探伤控制器、运动控制器、电机驱动器，探伤部件包括直线驱动电机、直线模组和扫查架组件，扫查架组件可直线移动的设置在直线模组上，直线驱动电机设置在直线模组一端控制扫查架组件的运动；爬行轮包括两组驱动轮组件、两组从动轮组件和驱动轮电动机，驱动轮组件设置在驱动轮电动机上；控制探伤控制器用于控制扫查架组件动作实现缺陷检测，运动控制器控制爬行轮和直线驱动电机，电机驱动器与直线驱动电机和驱动轮电动机电联接。3.根据权利要求2所述的一种TOFD探伤爬壁机器人，其特征在于：直线模组包括直线模组固定板、丝杠和端限位部件，端限位部件设置在直线模组固定板的两端，丝杠以可旋转的且平行于直线模组固定板的平面方式设置在两端限位部件之间，在丝杠上设有扫查架活动座并以螺纹方式连接，扫查架组件安装在扫查架活动座上；丝杠的一端通过联轴器与直线驱动电机连接，直线驱动电机通过电机安装架固定在端限位部件外。4.根据权利要求3所述的一种TOFD探伤爬壁机器人，其特征在于：还包括支撑杠，支撑杠穿过扫查架活动座。5.根据权利要求2所述的一种TOFD探伤爬壁机器人，其特征在于：驱动轮组件包括驱动轮、减速器、驱动轴、驱动轮架和轴连接组件，驱动轮通过驱动轴设置在驱动轮架上，驱动轮与驱动轴为法兰方式连接，减速器固定在驱动轮架上，且减速器的输出轴与驱动轮的轮轴相连，减速器的输入轴端通过轴连接组件与驱动轮电动机连接，驱动轮电动机的固定端固定。6.根据权利要求5所述的一种TOFD探伤爬壁机器人，其特征在于：从动轮组件包括从动轮、...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙振国，杨东宇，吴景然，董笑丽，王宇翔，赵志刚，邹威，张悦悦，陈咏华，李凯，丁雨林，冯作全，刘晨荣，张康宁，李侃，冷化荣，杜金涛，李世甲，
申请(专利权)人：清华大学天津高端装备研究院，兰州兰石集团有限公司，清华大学，
类型：新型
国别省市：天津,12