一种基于3D激光扫描的管道及孔壁扫描机器人制造技术

本新型涉及一种基于3D激光扫描的管道及孔壁扫描机器人，包括激光采集头、采样防护壳、电液伺服推进机构、尾套、承载爬足、橇板、辅助控制电路、主控制器，采样防护壳与尾套间通过电液伺服推进机构连接，激光采集头嵌于采样防护壳内，辅助控制电路嵌于尾套内，主控制器位于采样防护壳和尾套外，采样防护壳和尾套外均承载爬足，承载爬足前端面与橇板连接。其使用方法包括设备装配，检测作业及数据通讯等三个步骤。本新型一方面可有效根据管道结构灵活调整设备结构，并有效提高设备运行时的抗障碍物能力；另一方面对管道内部检测精度高，信息数据全面，从而极大的提高管道检测作业的精度和全面性。全面性。全面性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D激光扫描的管道及孔壁扫描机器人


[0001]本新型涉及一种基于3D激光扫描的管道及孔壁扫描机器人，属机器人


技术介绍

[0002]污水管道由于使用属性易于被各种杂物、淤泥堵塞，还容易被腐蚀而破坏，且污水管道一般敷设于道路边缘容易路基破坏变形；此外，特殊行业的抽排管道，如瓦斯抽放管道内存在粉煤、水和瓦斯等三相状态，粉煤和水易结合成煤泥，造成管道堵塞；甚至一些大孔径钻孔成孔情况，倾角、轨迹、孔壁完整性等在施工中需要准确评价。因此管道断面扫描设备具有很广泛的应用空间。但当前所使用的断面扫描设备在运行中，往往设备结构固定，运行时需要通过导线与外部的操控设备间建立数据连接，从而导致其运行时易受到导线长度限制及管道管径限制和影响。
[0003]而在实际工作中，由于管道内部检测必要而操作复杂，例如矿井瓦斯抽采管道、生产通风管道、日常用水和生产排水管道均有可能发生堵塞，同一条管道设备往往需要连接多条管径不同的管道设备，从而导致检测中的管道设备内径变化较大、管道表面结构质量可靠性差，从而导致当前的管道端面检测设备在进行检测时极易发生堵塞而无法正常运行；同时由于管道分布方向、布设角度及管道长度均存在极大的差异，从而导致当前的管道断面检测设备在运行时，无法精确对管道进行精确定位，且运行时易受环境影响而导致数据传输能力不足，同时易受到数据传输导线长度限制而导致设备运行范围受限，此外也易因导线长度过长，而导致设备在管道内运行时增加了导线受管道结构影响而发生断裂等情况发生，从而严重影响了管道断面检测设备运行的稳定性和可靠性。
[0004]因此针对这一问题，迫切需要开发一种基于3D激光扫描的管道及孔壁扫描机器人及使用方法，以满足实际使用的需要。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术上的不足，本新型提供一种基于3D激光扫描的管道及孔壁扫描机器人及使用方法，该新型一方面可有效根据管道结构灵活调整设备结构，从而有效满足对不同内径管道设备进行检测作业的需要，从而极大的提高了设备使用的灵活性和通用性，并有效提高设备运行时的抗障碍物能力；另一方面对管道内部检测精度高，信息数据全面，可在有效对管道内环境进行视频信号采集的同时，另实现附着在管道管壁上的杂物分布位置、厚度及分布外观机构进行精确观测；此外在运行中另可对观测位置、管道分布走向状态同步精确检测，从而极大的提高管道检测作业的精度和全面性。
[0006]为了实现上述目的，本技术是通过如下的技术方案来实现：
[0007]一种基于3D激光扫描的管道及孔壁扫描机器人，包括激光采集头、采样防护壳、电液伺服推进机构、尾套、承载爬足、橇板、弹性密封环、辅助控制电路、主控制器，采样防护壳和尾套均为轴向截面呈“匚”字形的柱状腔体结构，且采样防护壳后端面与尾套前端面间通过电液伺服推进机构连接并同轴分布，采样防护壳前端面、尾套后端面均设与其同轴分布
的弹性密封环，激光采集头嵌于采样防护壳内，与采样防护壳同轴分布并滑动连接，辅助控制电路嵌于尾套内，并分别与激光采集头、采样防护壳、液伺服推进系统及主控制器间电气连接，且主控制器位于采样防护壳和尾套外，采样防护壳和尾套外均与3—6条环绕其轴线均布的承载爬足间通过弹性铰链连接，且承载爬足轴线与采样防护壳和尾套轴线间呈0
°
—90
°
夹角，承载爬足前端面另与一个橇板间通过弹性铰链连接，且橇板板面与采样防护壳及尾套轴线呈0
°
—60
°
夹角。
[0008]进一步的，所述采样防护壳包括硬质套、托盘、水平驱动机构、旋转驱动机构、定位夹具、清洁刷，所述硬质套为轴向截面呈“匚”字形的柱状腔体结构，所述水平驱动机构至少两个，嵌于硬质套内并环绕硬质套轴线均布，所述托盘嵌于硬质套内并与硬质套同轴分布，且托盘侧壁通过水平驱动机构与硬质套内侧面滑动连接，所述托盘前端面设与其同轴分布的旋转驱动机构，所述旋转驱动机构另与至少两个环绕其轴线均布的定位夹具，并通过定位夹具与激光采集头后端连接，且激光采集头通过旋转驱动机构进行0
°
—360
°
范围旋转运动，同时所述托盘前端面与硬质套前端面间间距为0至激光采集头长度的1.5倍，所述激光采集头对应的硬质套内侧面设至少两条环绕硬质套轴线均布的清洁刷，且所述清洁刷与硬质套轴线平行分布，并与激光采集头外侧面相抵，同时激光采集头外侧面另与弹性密封环相抵，所述水平驱动机构、旋转驱动机另均与辅助控制电路电气连接，并通过辅助控制电路与主控制器间电气连接。
[0009]进一步的，所述清洁刷对应的硬质套侧壁设连接槽，清洁刷后端面嵌于连接槽内，并通过连接槽与硬质套连接，所述连接槽槽底对应的硬质套侧壁位置设至少两个沿连接槽轴线均布的透孔。
[0010]进一步的，所述激光采集头包括承载柱、照明灯、观测摄像头、激光扫描仪、透明护盖、重力传感器、加速度传感器、温湿度传感器、定位架和接线端子，所述承载柱为圆柱腔体结构，其前端面设一个与其同轴分布的观察窗，侧壁设至少三个环绕承载柱轴线均布的测绘窗，且观察窗和测绘窗处均设透明护盖，承载柱通过透明护盖构成闭合腔体结构，所述照明灯、温湿度传感器均至少一个，嵌于承载柱前端面并与承载柱轴线平行分布，所述定位架嵌于承载柱内，为与承载柱同轴分布的框架结构并与承载柱内侧面连接，所述观测摄像头、激光扫描仪均位于承载柱内并与定位架连接，所述观测摄像头与观察窗间同轴分布，所述激光扫描仪与测绘窗数量一致，且每个测绘窗对应位置均设一个与其同轴分布的激光扫描仪，且各激光扫描仪间相互独立运行，所述重力传感器、加速度传感器和接线端子均与定位架后端面连接，且接线端子对应承载柱后端面设接线孔，所述接线端子分别与照明灯、观测摄像头、激光扫描仪、重力传感器、加速度传感器、温湿度传感器及辅助控制电路电气连接，并通过辅助控制电路与主控制器间电气连接。
[0011]进一步的，所述承载爬足对应的采样防护壳和尾套外侧面均设导向槽，且当承载爬足轴线与采样防护壳和尾套轴线平行分布时，承载爬足嵌于导向槽内，所述承载爬足包括电动伸缩柱、导向轮、硬质护套柱、承载弹簧，所述硬质护套柱上端面设与其同轴分布的调节槽，所述电动伸缩柱下半部嵌于调节槽内，与调节槽同轴分布并与调节槽侧壁滑动连接，同时电动伸缩柱下端面与调节槽槽底通过承载弹簧相抵，同时电动伸缩柱上端面通过弹性铰链与采样防护壳和尾套外表面铰接，硬质护套柱下端面与橇板连接，所述硬质护套柱外侧面设至少两个沿其轴线均布的导向轮，且当承载爬足轴线与采样防护壳和尾套轴线
平行分布时，导向轮轮面超出采样防护壳和尾套外侧面至少5毫米。
[0012]进一步的，所述承载爬足轴线与采样防护壳和尾套轴线平行分布时，采样防护壳所连接的承载爬足超出采样防护壳前端面至少3厘米，尾套所连接的承载爬足超出尾套后端面至少3厘米，所述导向轮的轮面为横断面呈等腰梯形及等腰三角形中任意一种结构。
[0013]进一步的，所述电液伺服推进机构两端分别通过弹性铰链与采样防护壳和尾套铰接，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D激光扫描的管道及孔壁扫描机器人，其特征在于：所述的基于3D激光扫描的管道及孔壁扫描机器人包括激光采集头、采样防护壳、电液伺服推进机构、尾套、承载爬足、橇板、弹性密封环、辅助控制电路、主控制器，所述采样防护壳和尾套均为轴向截面呈“匚”字形的柱状腔体结构，且采样防护壳后端面与尾套前端面间通过电液伺服推进机构连接并同轴分布，所述采样防护壳前端面、尾套后端面均设与其同轴分布的弹性密封环，所述激光采集头嵌于采样防护壳内，与采样防护壳同轴分布并滑动连接，所述辅助控制电路嵌于尾套内，并分别与激光采集头、采样防护壳、液伺服推进系统及主控制器间电气连接，且所述主控制器位于采样防护壳和尾套外，所述采样防护壳和尾套外均与3—6条环绕其轴线均布的承载爬足间通过弹性铰链连接，且所述承载爬足轴线与采样防护壳和尾套轴线间呈0
°
—90
°
夹角，所述承载爬足前端面另与一个橇板间通过弹性铰链连接，且橇板板面与采样防护壳及尾套轴线呈0
°
—60
°
夹角。2.根据权利要求1所述的一种基于3D激光扫描的管道及孔壁扫描机器人，其特征在于：所述采样防护壳包括硬质套、托盘、水平驱动机构、旋转驱动机构、定位夹具、清洁刷，所述硬质套为轴向截面呈“匚”字形的柱状腔体结构，所述水平驱动机构至少两个，嵌于硬质套内并环绕硬质套轴线均布，所述托盘嵌于硬质套内并与硬质套同轴分布，且托盘侧壁通过水平驱动机构与硬质套内侧面滑动连接，所述托盘前端面设与其同轴分布的旋转驱动机构，所述旋转驱动机构另与至少两个环绕其轴线均布的定位夹具，并通过定位夹具与激光采集头后端连接，且激光采集头通过旋转驱动机构进行0
°
—360
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范围旋转运动，同时所述托盘前端面与硬质套前端面间间距为0至激光采集头长度的1.5倍，所述激光采集头对应的硬质套内侧面设至少两条环绕硬质套轴线均布的清洁刷，且所述清洁刷与硬质套轴线平行分布，并与激光采集头外侧面相抵，同时激光采集头外侧面另与弹性密封环相抵，所述水平驱动机构、旋转驱动机另均与辅助控制电路电气连接，并通过辅助控制电路与主控制器间电气连接。3.根据权利要求2所述的一种基于3D激光扫描的管道及孔壁扫描机器人，其特征在于，所述清洁刷对应的硬质套侧壁设连接槽，清洁刷后端面嵌于连接槽内，并通过连接槽与硬质套连接，所述连接槽槽底对应的硬质套侧壁位置设至少两个沿连接槽轴线均布的透孔。4.根据权利要求1所述的一种基于3D激光扫描的管道及孔壁扫描机器人，其特征在于，所述激光采集头包括承载柱、照明灯、观测摄像头、激光扫描仪、透明护盖、重力传感器、加速度传感器、温湿度传感器、定位架和接线端子，所述承载柱为圆柱腔体结构，其前端面设一个与其同轴分布的观察窗，侧壁设至少三个环绕承载柱轴线均布的测绘窗，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：张朝阳，王前军，纪焕幸，肖波，吴子玉，梅永尚，
申请(专利权)人：中建五局第二建设有限公司，
类型：新型
国别省市：