一种沿管/柱内壁行走的扫描检测机器人及其检测方法技术

本发明专利技术公开一种沿管/柱内壁行走的扫描检测机器人及其检测方法，机器人包括环形轨道、可伸缩撑杆、连杆机构，轮式爬壁车、轨道车及其搭载的三维扫描仪；环形轨道对中布置于管/柱内腔中，连接若干组可伸缩撑杆，可伸缩撑杆内端铰接于中心座上，外端安装轮式爬壁车，可伸缩撑杆的夹角通过连杆机构固定，轨道车可沿环形轨道行走，三维扫描仪的方位可调整。轮式爬壁车实现整体沿管/柱内表面轴向行走，同时轨道车沿管/柱内腔周向行走，机器人的轴向行走和轨道车的周向行走有机结合，对管/柱内表面全长度连续扫描，能适应不同长度的管/柱检测。轮式爬壁车通过可伸缩撑杆安装，能适应各种形状和尺寸的管/柱检测，保证高效检测的同时保证精确检测。证精确检测。证精确检测。

【技术实现步骤摘要】
一种沿管/柱内壁行走的扫描检测机器人及其检测方法


[0001]本专利技术属于管/柱检测机器人领域，具体为一种沿管/柱内壁行走的扫描检测机器人及其检测方法。

技术介绍

[0002]便携式三维扫描仪系统是由蓝色激光扫描仪、扫描软件、检测对比软件、移动工作站等组成，通过激光测距原理，将激光投射到被扫工件表面，继而反射回扫描仪内传感器中，扫描仪据此确定物体在空间中的位置，得到三维点云数据。基于三维激光扫描技术获取点云数据精度高、效率快的特点，对于一些管道内壁检测扫描场景十分契合，同时搭配无线传输模块AirGO Pro工作，在移动端同步投屏展示，实现更为灵活、便携、高效的三维扫描体验。
[0003]支撑管/柱在生产完成后及投入使用前均需对其表面内裂缝等进行检测，以确保在管/柱在使用过程中的安全性。
[0004]作为流体通道的管道在使用过程中的腐蚀状况也需进行检测，以确保在管道发生严重问题前进行相应处理。
[0005]便携式三维扫描仪是通过手工拿取扫描仪对工件进行三维数据采集，该设备便携、重量轻，在扫描小型工件时快速高效，而对于较大工件的扫描，使用便携式三维扫描仪采集数据耗费人工、工作量大，扫描效率低。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种可高效、精确检测管/柱内表面质量的通用型扫描检测机器人及其检测方法。
[0007]本专利技术提供的这种沿管/柱内壁行走的扫描检测机器人，包括环形轨道、可伸缩撑杆、连杆机构，轮式爬壁车、轨道车及其搭载的三维扫描仪；环形轨道对中布置于管/柱的内腔中，连接有若干组可伸缩撑杆，各组可伸缩撑杆的内端铰接于同一中心座上，外端分别安装轮式爬壁车，可伸缩撑杆之间的夹角通过连杆机构固定，轨道车可沿环形轨道行走，三维扫描仪的方位可调整。
[0008]上述机器人的一种实施方式中，所述可伸缩撑杆包括套置的内端撑杆和外端撑杆，内端撑杆沿其长度方向固定一排定位柱，外端端面连接法兰，外端撑杆的外端端部设置一个定位孔，通过不同位置的定位柱与定位孔的装配实现可伸缩撑杆的定长。
[0009]上述机器人的一种实施方式中，所述轮式爬壁车为四驱车，其车轮外壁设置有可挤压变形的凸齿，所述外端撑杆的外端通过法兰和紧固件连接于轮式爬壁车的车体中心位置。
[0010]上述机器人的一种实施方式中，所述连杆机构包括若干首尾依次通过销轴铰接的连杆，连杆数量与可伸缩撑杆的数量相同，各销轴分别固定于所述内端撑杆上。
[0011]上述机器人的一种实施方式中，所述内端撑杆上设置托座，所述环形轨道的底部
可拆卸安装于托座中。
[0012]上述机器人的一种实施方式中，所述轨道车包括车体、驱动电机和行走齿轮，车体为有内腔的U形体，其两侧对称安装驱动电机，驱动电机的输出轴分别伸出车体外连接行走齿轮。
[0013]上述机器人的一种实施方式中，所述环形轨道设置有一圈径向贯穿孔，所述轨道车安装时，车体扣于所述环形轨道上，两行走齿轮对称啮合于径向贯穿孔的两端。
[0014]上述机器人的一种实施方式中，所述轨道车的车体顶面中心位置通过球铰连接有可调节内腔尺寸的夹持架，用于夹持安装所述三维扫描仪。
[0015]上述机器人的另一种实施方式中，所述可伸缩撑杆包括通过内螺纹套管连接的内端撑杆和外端撑杆，内螺纹套管两端段的螺纹旋向相反，外端撑杆的外端端面连接法兰，通过转动内螺纹套管实现可伸缩撑杆的定长。
[0016]本专利技术提高的这种利用上述扫描检测机器人进行管道内表面质量检测的方法，包括以下步骤：
[0017]一、针对截面为圆形的管/柱
[0018](1)将所有的可伸缩撑杆的内端分别铰接于中心座上；
[0019](2)安装连杆机构使所有的可伸缩撑杆形成稳定的支撑架；
[0020](3)将轨道车安装于环形轨道上，并验证其行走齿轮可沿环形轨道行走；
[0021](4)将三维扫描仪安装于轨道车的夹持架中；
[0022](5)在可伸缩撑杆的外端分别安装轮式爬壁车；
[0023](6)将步骤(1)
‑
(4)形成的装配件置于待检测管/柱内，调节并固定可伸缩杆的长度，使轮式爬壁车的车轮与管/柱外壁之间为挤压状态，并保证轮式爬壁车能沿管/柱内壁行走；
[0024](7)通过球铰调整夹持架的方位，以使三维扫描仪处于最佳扫描方位；
[0025](8)机器人试运行，检查三维扫描仪获取的图像是否清晰，调整轮式爬壁车和轨道车的行驶速度，直到三维扫描仪获取的图像清晰为止；
[0026](9)轮式爬壁车和轨道车以步骤(8)确定的速度工作，启动三维扫描仪，机器人沿管/柱外壁轴向匀速行走，轨道车沿环形轨道匀速行走，三维扫描仪对管/柱全长度周向进行匀速扫描，实现对管件外表面的全长度检测；
[0027]二、针对截面为矩形的管/柱
[0028]环形轨道上对应根据待检测管/柱的各边垂直设置一根或者多根可伸缩撑杆，其它参照步骤一的操作；
[0029]三、针对截面为正多边形的管/柱
[0030]根据正多边形的边长确定每边对应设置一根或者多根可伸缩撑杆，若设置一组，参照步骤一的操作，若布置多组，参照步骤二的操作。
[0031]本专利技术通过轮式爬壁车实现整个机器人沿管/柱内表面的轴向行走，同时通过环形轨道上的轨道车沿管/柱内腔周向行走，将机器人的整体轴向行走和其环形轨道上轨道车的周向行走有机结合，在机器人整体沿管/柱内壁轴向行走的同时三维扫描仪对管/柱内表面进行周向扫描，实现对管/柱内表面全长度的连续扫描检测，能适应不同长度的管/柱检测。轮式爬壁车通过可伸缩撑杆安装，使机器人能适用于不同截面形状、不同截面尺寸的
管/柱检测。简言之，本专利技术将三维扫描仪搭载于可自主行走的多功能机器人上对各种管/柱内表面质量进行自动检测，能保证高效检测的同时保证精确检测。
附图说明
[0032]图1为本专利技术一个实施例工作状态的俯视示意图(未示出轨道车及其搭载的三维扫描仪)。
[0033]图2为图1中环形轨道与可伸缩撑杆的装配放大示意图(未示出可伸缩撑杆的定位柱)。
[0034]图3为图1中的A部放大示意图。
[0035]图4为图1中的B部放大示意图。
[0036]图5为本实施例中轨道车与环形轨道的装配放大示意图。
[0037]图中序号：
[0038]1‑
中心座；
[0039]2‑
可伸缩撑杆；
[0040]21
‑
内端撑杆；22
‑
外端撑杆；23
‑
定位柱；24
‑
法兰；25
‑
托座；
[0041]3‑
连杆机构；
[0042]4‑
环形轨道；
[0043]5‑
轮式爬壁车；
[0044]6‑
轨道车；
[0045]61
‑
车体
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沿管/柱内壁行走的扫描检测机器人，其特征在于：该机器人包括环形轨道、可伸缩撑杆、连杆机构，轮式爬壁车、轨道车及其搭载的三维扫描仪；环形轨道对中布置于管/柱的内腔中，连接有若干组可伸缩撑杆，各组可伸缩撑杆的内端铰接于同一中心座上，外端分别安装轮式爬壁车，可伸缩撑杆之间的夹角通过连杆机构固定，轨道车可沿环形轨道行走，三维扫描仪的方位可调整。2.如权利要求1所述的沿管/柱内壁行走的扫描检测机器人，其特征在于：所述可伸缩撑杆包括套置的内端撑杆和外端撑杆，内端撑杆沿其长度方向固定一排定位柱，外端端面连接法兰，外端撑杆的外端端部设置一个定位孔，通过不同位置的定位柱与定位孔的装配实现可伸缩撑杆的定长。3.如权利要求1所述的沿管/柱内壁行走的扫描检测机器人，其特征在于：所述可伸缩撑杆包括通过内螺纹套管连接的内端撑杆和外端撑杆，内螺纹套管两端段的螺纹旋向相反，外端撑杆的外端端面连接法兰，通过转动内螺纹套管实现可伸缩撑杆的定长。4.如权利要求2或3所述的沿管/柱内壁行走的扫描检测机器人，其特征在于：所述轮式爬壁车为四驱车，其车轮外壁设置有可挤压变形的凸齿，所述外端撑杆的外端通过法兰和紧固件连接于轮式爬壁车的车体中心位置。5.如权利要求2或3所述的沿管/柱内壁行走的扫描检测机器人，其特征在于：所述连杆机构包括若干首尾依次通过销轴铰接的连杆，连杆数量与可伸缩撑杆的数量相同，各销轴分别固定于所述内端撑杆上。6.如权利要求2或3所述的沿管/柱内壁行走的扫描检测机器人，其特征在于：所述内端撑杆上设置托座，所述环形轨道的底部可拆卸安装于托座中。7.如权利要求1所述的沿管/柱内壁行走的扫描检测机器人，其特征在于：所述轨道车包括车体、驱动电机和行走齿轮，车体为有内腔的U形体，其两侧对称安装驱动电机，驱动电机的输出轴分别伸出车体外连接行走齿轮。8.如权利要求7所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：江力强，程新源，蒋丽忠，国巍，杨建军，胡壹，魏标，汪毅，赖智鹏，蔡超皝，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：