自走式四轴管道内焊缝及表面修磨系统技术方案

本发明专利技术涉及一种自走式四轴管道内焊缝及表面修磨系统，包括移动平台，旋转组件，伸缩组件，磨削组件，激光扫描仪，摄像头组件、距离传感器和与它们连接的主控模块；磨削组件、激光扫描仪、距离传感器及摄像头组件设置在伸缩组件上，伸缩组件设置在旋转组件上，旋转组件固定在所述移动平台之上；移动平台为移动小车结构，磨削组件上设置有打磨叶片。本发明专利技术修磨系统弥补了当前修磨系统需要依靠人工检查加工失误问题；其焊缝修磨效率、质量、精度得到提高，焊缝定点的修补实现电能、磨削叶片、工序的节省；全程电脑分析与加工、操作、控制、使用更简便；更少的磨削废料，使得管道内环境污染得到减轻。

【技术实现步骤摘要】
自走式四轴管道内焊缝及表面修磨系统
本专利技术属于管道机器人
，尤其涉及一种自走式四轴管道内焊缝及表面修磨系统。
技术介绍
在石油管道铺设，海水淡化等大型工程领域，管道是用一段段的钢管焊接而成。石油或者海水等液体具有强腐蚀性，为了提高管道的使用寿命，必须对管道内部和外部进行防腐处理。每根钢管在焊接前都用一种防腐涂料涂在管道内壁进行内涂层反腐处理，只在钢管两端预留一段没有涂层。将两根钢管焊接在一起后，再在施工现场将焊缝处进行内涂层补口技术将整个管道内部都全部涂上防腐涂料。焊接必须在钢管外部进行，由人工或者机械焊接，要求管道内的焊缝必须整齐匀称，对焊缝高度很严格，不能超过标准。否则会造成焊缝处涂层失效，达不到防腐效果，降低整条管线寿命。因此，对焊接技术的要求很高，焊接效率低，如果有一个点焊缝高度超标，整条焊缝必须作废。在传统修磨技术下，焊缝表面形状由于各种参差不齐，修磨设备只能统一均匀的磨削，但会存在焊缝形状不理想涂料流挂，吸附力差等现象，因此需要一套根据焊缝形状规则去自适应的智能磨削系统。
技术实现思路
本专利技术是提供一种自走式四轴管道内焊缝及表面修磨系统，解决现有的修磨设备无法智能适应焊缝形状规则、修磨依靠人工检查，从而导致修磨效果不佳的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：自走式四轴管道内焊缝及表面修磨系统，包括移动平台，旋转组件，伸缩组件，磨削组件，激光扫描仪，摄像头组件、距离传感器和与它们连接的电源及主控模块；所述磨削组件、激光扫描仪、距离传感器及摄像头组件设置在伸缩组件上，磨削组件设置在伸缩组件的最外缘，激光扫描仪和距离传感器的测量端头正对管道内壁，摄像头组件设置在激光扫描仪上其摄像端头正对行进前端；所述伸缩组件设置在旋转组件上，旋转组件固定在所述移动平台之上；所述移动平台为带有动力模块的移动小车结构，所述磨削组件上设置有打磨叶片。进一步的，所述主控模块为以STM32单片机为核心的控制板，所述动力模块包括两台伺服电机和两台驱动器,两台伺服电机和两台驱动器受主控模块控制,完成移动小车的移动动作；旋转组件包括一台伺服电机和驱动器,一台伺服电机和驱动器连接受主控模块的控制,完成摄像头组件和激光扫描仪对焊缝的环视扫描动作和磨削组件对相应角度焊缝的锯削动作；伸缩组件包括一台伺服电机和驱动器,一台伺服电机和驱动器受主控模块与距离传感器的控制完成伸缩动作；磨削组件包括一台无刷电机和驱动器,一台无刷电机和驱动器受主控模块控制带动所述打磨叶片完成磨削动作。进一步的，所述电源为两块直流锂电池。进一步的，所述主控模块连接有无线模块，无线模块完成上位机与主控模块间的远近距离信号传输。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术修磨系统弥补了当前修磨系统需要依靠人工检查加工失误问题；其焊缝修磨效率、质量、精度得到提高，焊缝定点的修补实现电能、磨削叶片、工序的节省；全程电脑分析与加工、操作、控制、使用更简便；更少的磨削废料，使得管道内环境污染得道减轻。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术主控模块的电路结构示意图；图中，1-移动平台，2-旋转组件，3-伸缩组件，4-磨削组件，5-激光扫描仪，6-摄像头组件，7-距离传感器，8-主控模块，9-电源，10-无线模块。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的基本思路是，在传统磨削设备中融入三维激光扫描系统，根据焊缝形状扫描数据，计算出理想磨削轨迹，指导设备进行精密加工，改变现有设备无法拥有理想加工轨迹的缺陷。参见图1所述的自走式四轴管道内焊缝及表面修磨系统，包括移动平台1，旋转组件2，伸缩组件3，磨削组件4，激光扫描仪5，摄像头组件6、距离传感器7和与它们连接的主控模块8；所述磨削组件4、激光扫描仪5、距离传感器7及摄像头组件6设置在伸缩组件3上，磨削组件4设置在伸缩组件3的最外缘，激光扫描仪5和距离传感器7的测量端头正对管道内壁，摄像头组件6设置在摄像头组件6上其摄像端头正对行进前端；所述伸缩组件3设置在旋转组件2上，旋转组件2固定在所述移动平台1之上；所述移动平台为移动小车结构，所述磨削组件4上设置有打磨叶片。参见图2，主控模块8为以STM32单片机为核心的控制板,其主要作用为控制整个系统的运行,检测相关信号；动力模块由两台伺服电机和两台驱动器组成,受主控模块8控制,完成整车的移动动作；旋转组件2由一台伺服电机和驱动器组成,受主控模块8的控制,配合摄像头组件6和激光扫描仪5完成对焊缝的检视扫描动作,另外配合磨削组件4完成对相应角度焊缝的居削动作；伸缩组件3由一台伺服电机和驱动器组成,受主控模块8控制配合距离传感器7完成伸缩动作,以保证扫描仪与管壁的距离在扫描范围以内；磨削组件4由一台无刷电机和驱动器组成,受主控模块8控制,主要完成磨削动作；电源9为两块直流锂电池,负责为整个系统上的所有电器模块供电；无线模块10主要完成上位机与主控模块8间的信号传输,以保证上位机对整个系统的远近距离控制。工作过程:主控模块8根据上位机发来的移动控制信号将整个系统移动至需唐削的焊缝处,操作人员根据摄像头回传的图像将扫描仪对准焊缝,开始检视扫描(详细过程:主控模块8控制旋转电机一定的速度旋转360度,旋转开始扫描开即开始工作,旋转过程中,主控模块8根据距离传感器传回的管壁与扫描仪的实时距离控制伸缩电机动作,以保证扫描仪的有效工作范围。)360旋转结束即扫描结束,扫描结果通过无线模块10上传至上位机,操作人员根据扫描数据和相关标准对焊缝的实际情况作出判断,如果无异常则可以去下个焊缝工作,如果焊缝有异常,操作人员控制修磨系统开始修磨(详细过程:控制模块根据上位机传来的异常焊缝的数据控制旋转电机将修模组件旋转至(异常焊辑的角度或角度范围,打开修磨电机；此时,可控制伸缩电机按照一定的距离逐步伸出,直至从上位机操作界面看到磨削出火花即修磨开始,操作人选根据相关标准结合磨削图像判断对磨削效果做出判断,如果符合标准即磨削完成)本专利技术自走式四轴管道内焊缝及表面修磨系统的工作过程如下：打磨叶片装在磨削组件4上,磨削组件4、激光扫描仪5、距离传感器7以及摄像头组件6这四个装在伸缩组件3上，以上组件固定在旋转组件之2上，然后以上组件固定在一个移动平台1之上，伸缩组件3控制修磨前进后退动作，旋转组件使整个磨头绕着管道焊缝旋转，移动平台控制管壁轴向距离。激光扫描仪5、距离传感器7以及摄像头组件6构成的检视扫描机构先环绕焊缝旋转收集焊缝三维尺寸数据，然后根据处理的图像与坐标，操作人员分析出要磨削的区域，后指令发给主控模块8指导磨削组件4动作；磨削组件4磨削完成后，检视扫描机构先再次环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.自走式四轴管道内焊缝及表面修磨系统，其特征在于，包括移动平台(1)，旋转组件(2)，伸缩组件(3)，磨削组件(4)，激光扫描仪(5)，摄像头组件(6)、距离传感器(7)和与它们连接的电源(9)及主控模块(8)；所述磨削组件(4)、激光扫描仪(5)、距离传感器(7)及摄像头组件(6)设置在伸缩组件(3)上，磨削组件(4)设置在伸缩组件(3)的最外缘，激光扫描仪(5)和距离传感器(7)的测量端头正对管道内壁，摄像头组件(6)设置在激光扫描仪(5)上其摄像端头正对行进前端；所述伸缩组件(3)设置在旋转组件(2)上，旋转组件(2)固定在所述移动平台(1)之上；所述移动平台为带有动力模块的移动小车结构，所述磨削组件(4)上设置有打磨叶片。/n

【技术特征摘要】
1.自走式四轴管道内焊缝及表面修磨系统，其特征在于，包括移动平台(1)，旋转组件(2)，伸缩组件(3)，磨削组件(4)，激光扫描仪(5)，摄像头组件(6)、距离传感器(7)和与它们连接的电源(9)及主控模块(8)；所述磨削组件(4)、激光扫描仪(5)、距离传感器(7)及摄像头组件(6)设置在伸缩组件(3)上，磨削组件(4)设置在伸缩组件(3)的最外缘，激光扫描仪(5)和距离传感器(7)的测量端头正对管道内壁，摄像头组件(6)设置在激光扫描仪(5)上其摄像端头正对行进前端；所述伸缩组件(3)设置在旋转组件(2)上，旋转组件(2)固定在所述移动平台(1)之上；所述移动平台为带有动力模块的移动小车结构，所述磨削组件(4)上设置有打磨叶片。


2.根据权利要求1所述自走式四轴管道内焊缝及表面修磨系统，其特征在于，所述主控模块(8)为以STM32单片机为核心的控制板，所述动力模块包括两台伺服电机和两台驱动器，两台伺服电...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱光明，方军锋，
申请(专利权)人：西安环海机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61