【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无损检测机器人领域，特别是应用于钢材自动化无损检测机器人系统。
技术介绍
1、工业生产过程中，钢材表面缺陷的检测对于钢材的质量控制发挥着十分重要的作用，钢材表面缺陷检测中存在的检测精度低、检测速度慢、检测工作环境恶劣等问题。手工检测钢材表面缺陷时，因盲区、疲劳等原因极易漏检，为满足生产检验质量及数量要求，研发一套自动化无损检测机器人系统对钢材的质量检测至关重要。
2、无损检测就是指在检查机械材料内部不损害或不影响被检测对象使用性能，不伤害被检测对象内部组织的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，借助现代化的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、状态及缺陷的类型、数量、形状、性质、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法。目前，钢结构无损检测最常用方法有磁粉检测、射线检测、涡流检测、超声波检测、渗透检测等。无损检测技术是钢结构缺陷的主要检测技术，不仅能最大程度确保被检测钢结构工件完整性，还能保证被检测钢结构表面和内部缺陷的检测结果实时性、全面性。
3、现有的钢结构缺陷检测通常是由检测人员手工进行操作、记录和标记。通常零件被置于重型辊台上，由辊台的动力驱动零件旋转，检测人员手持检测标准规定的传感器在涂有耦合剂的零件上往复运动，进行检验标准规定的检测。这种检测方法劳动强度大，检测结果受操作人员的技术水平、疲劳程度、情绪波动等因素影响，检测结果是通过检验人员手工根据仪器指示的指标进行记录，手工对缺陷点进行标记，误差往往比较大。>
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对无损检测工作的效率和可靠性问题，降低检测人员的劳动强度，提出一种应用无损检测技术和计算机成像技术研发的新型全自动板材爬行无损检测机器人系统。
2、本专利技术提到的新型钢板自动化无损检测机器人系统，包括agv车体一层1、agv车体二层2、agv车体三层3、平移滑台模块4、检测模块5、激光测距仪6、人机交互屏幕7、移动主控单元8。本专利技术提到的钢板自动化无损检测机器人系统由三个模块组成，包括移动模块、控制模块、检测模块。所述移动模块包括一个车架、四个车轮架、四个磁轮组、一个电池组及电池固定片。每个磁轮组包括两片导磁不锈钢车轮、一个圆形磁铁、一个转向直流伺服电机、一个轴承座、一个联轴器、一个传动轴和一个法兰盘。对角线上的两个磁轮组各自装有一个驱动直流伺服电机。所述控制模块包括一个变压器、两个激光测距仪、一个姿态角传感器、四个接近开关、一个激光测距仪转向直流伺服电机、一个usb转can模块、一个usb转rs485分线器和移动主控单元。所述检测模块包括一个喷淋机构、两个滑台、两个步进电机、两个限位开关、一个无损检测装载机构、一个检测装置和检测装置主控单元。其中，喷淋机构包括一个耦合剂箱、一个透气阀、一个二分外丝宝塔、两个耦合剂箱体挡块、一个出水阀、一个水管分线器和七根水管；无损检测装载机构包括一个装载平台连接立板、一个装载平台连接平板、两个加强筋、四根弹簧导向杆、一个装载平台和两个无损检测导向轮轴。
3、进一步，所述移动模块的车轮架固定在agv二层车体上表面，电池通过电池固定片固定在agv一层车体的上表面，为两个驱动直流伺服电机和四个转向直流伺服电机供电，磁轮的驱动直流伺服电机通过螺钉安装固定在车轮架上，直流减速电机的驱动轴与磁轮固定连接，车轮架上装有滚动轴承与驱动轴配合，两个驱动电机分别装配在1号轮和3号轮位置。车轮架转向轴穿过轴承座连接到联轴器上，联轴器与转向直流伺服电机输出轴相连，转向直流伺服电机通过螺钉固定在电机固定板上，3号轮和4号轮各装备有减震机构，四根弹簧导向杆穿过四个轴承座，弹簧导向杆上各装有一根弹簧，弹簧头部通过螺母进行固定。所述移动模块的四个磁轮组中，每个磁轮组由两片导磁不锈钢车轮与一片圆形磁铁组成，圆形磁铁由两片导磁不锈钢车轮夹紧。驱动直流伺服电机与转向直流伺服电机通过rs485控制线与移动主控单元相连，移动主控单元发出控制信号，控制驱动直流伺服电机与磁轮的旋转方向与转速、转向直流伺服电机的锁死位置，使得机器人实现前进、后退、转弯、停止动作。编码器内置在直流伺服电机中，用于测量磁轮的转速信息与车轮的转向角度，并反馈给控制模块。
4、再进一步，所述控制模块的两个激光测距仪90°夹角布置在激光测距仪转接板上，转接板下方安装有激光测距仪直流伺服电机，激光测距仪通过rs485总线连接到usb转rs485模块的端口1；imu动态姿态仪通过rs485总线连接到usb转rs485模块的端口2；四个接近开关两两分组连接到步进电机驱动器传感器端口上，步进电机驱动器通过rs485总线连接到usb转rs485模块的端口3；电池通过rs485总线连接到usb转rs485模块的端口4；usb转rs485模块通过usb端口与移动主控单元相连。激光测距仪直流伺服电机通过can总线连接到usb转can模块上，usb转can模块通过usb端口与移动主控单元相连。激光测距仪、步进电机驱动器、激光测距仪直流伺服电机与imu动态姿态仪直接与电池输出口连接进行供电，移动主控单元通过变压器与电池输出口连接进行供电。移动主控单元镶嵌在连接板上，连接板通过六颗螺栓与车体相连。
5、更进一步，所述检测模块包括agv第三层车体的耦合剂箱、平移滑台模块机构和无损检测装载机构。其中，耦合剂箱的上表面安装有透气阀和二分外丝宝塔，侧面安装有耦合剂出口，保持箱体内压力和外大气压的平衡，实现耦合剂的输入与输出流畅。耦合剂外箱侧板和两个耦合剂箱体挡块共同作用，固定耦合剂箱。耦合剂箱上板与小车底板保持平行，保证了激光测距仪装载时的位置和精确度。耦合剂箱输出口通过柔性管通过一分六接头输出六个耦合剂管路，将耦合剂输出到检测装置下的钢板被测面上，保证检测装置与钢板被测面的耦合。检测装置通过装载机构与z轴滑台连接，z轴滑台通过转接板与x轴滑台连接，x轴滑台固定在车体前部侧板上；z轴、x轴滑台通过两个步进电机进行驱动，步进电机与对应的驱动器连接，驱动器通过rs485总线与移动主控单元相连。
6、所述钢板自动化无损检测机器人系统具有钢板全覆盖探伤的能力。当钢板自动化无损检测机器人到达待检测钢结构表面时，1)检测机器人停靠到钢板最左侧，无损检测装载机构载有检测装置位于z轴滑台低端，沿着钢板直线向前行走的过程中，实现钢板待检测区域a的无损检测；2)当限位开关检测到小车位于钢板边缘时，无损检测装载机构载有检测装置在z轴滑台上缓缓升起，抬离钢板被测表面的同时，无损检测装载机构载有检测装置在x轴滑台上平移，平移到下一待检测区域b，钢板自动化无损检测机器人直线后退的过程中，实现钢板待检测区域b的无损检测；3)钢板自动化无损检测机器人重复工作过程1)和过程2)，通过“之”字形的移动轨迹实现待检测区域c的无损检测；4)完成检测区域c的无损检测后，通过限位开关检测到系统处于钢板的最右侧时，钢板自动化无损检测机器人的无损检测装载机构载有检测装置在z轴滑台上缓缓升起，抬离钢板被测表面的同时，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种新型钢板自动化无损检测机器人系统，包括移动模块、检测模块、控制模块。移动模块包括一个车架、四个车轮架、四个磁轮组、一个电池组及电池固定片。每个磁轮组包括两片导磁不锈钢车轮、一个圆形磁铁、一个转向直流伺服电机、一个轴承座、一个联轴器、一个传动轴和一个法兰盘。对角线上的两个磁轮组各自装有一个驱动直流伺服电机。控制模块包括变压器、两个激光测距仪、一个姿态角传感器、四个接近开关、一个激光测距仪转向直流伺服电机、一个USB转CAN模块、一个USB转RS485分线器和移动主控单元。检测模块包括一个喷淋机构、两个滑台、两个步进电机、两个限位开关、一个无损检测装载机构、一个检测装置和检测装置主控单元。其中，喷淋机构包括一个耦合剂箱、一个透气阀、一个二分外丝宝塔、两个耦合剂箱体挡块、一个出水阀、一个水管分线器和七根水管；无损检测装载机构包括一个装载平台连接立板、一个装载平台连接平板、两个加强筋、四根弹簧导向杆、一个装载平台和两个无损检测导向轮轴。
2.根据权利要求1所述的一种基于钢板的自动化无损检测机器人系统，其特征在于：所述移动模块中，车轮架固定在AGV二层车体上面，电池固定
3.根据权利要求1所述的一种基于钢板的自动化无损检测机器人系统，其特征在于：所述控制模块中，两个激光测距仪90°夹角布置在激光测距仪转接板上，转接板下方安装有直流伺服电机，激光测距仪通过RS485总线连接到USB转RS485模块的端口1；IMU动态姿态仪通过RS485总线连接到USB转RS485模块的端口2；四个接近开关两两分组，连接到步进电机驱动器传感器端口上，步进电机驱动器通过RS485总线连接到USB转RS485模块的端口3；电池通过RS485总线连接到USB转RS485模块的端口4；USB转RS485模块通过USB端口与移动主控单元相连；直流伺服电机通过CAN总线连接到USB转CAN模块上，USB转CAN模块通过USB端口与移动主控单元相连；激光测距仪、步进电机驱动器、直流伺服电机和IMU动态姿态仪全部与电池输出口连接，由电池直接供电，移动主控单元通过变压器与电池输出口连接进行供电。
4.根据权利要求1所述的一种基于钢板的自动化无损检测机器人系统，其特征在于：所述检测模块中，包括AGV第三层车体的耦合剂箱、平移滑台模块机构和无损检测装载机构；耦合剂箱的上表面安装有透气阀和二分外丝宝塔，侧面安装有耦合剂出口，保持箱体内压力和外大气压的平衡，实现耦合剂的输入与输出流畅；耦合剂外箱侧板和两个耦合剂箱体挡块共同作用，固定耦合剂箱；耦合剂箱上板与小车底板保持平行，保证了激光激光测距仪装载时的位置和精确度；耦合剂箱输出口通过柔性管通过一分六接头输出六个耦合剂管路，将耦合剂输出到检测装置下面的钢板被测面上，保证检测装置与钢板被测面的耦合；检测装置通过装载机构与Z轴滑台连接，Z轴滑台通过转接板与X轴滑台连接，X轴滑台固定在车体前部侧板上；Z轴、X轴滑台通过两个步进电机进行驱动，步进电机与对应的驱动器连接，驱动器通过RS485总线与移动主控单元相连。
5.根据权利要求1所述的一种新型钢板自动化无损检测机器人系统，其特征在于：钢板无损检测机器人通过激光测距传感器实现对机器人行走的定位；通过驱动器测量磁轮的转速信息和位置信息；通过IMU动态姿态仪检测机器人的姿态变化，并将位姿信息反馈给控制模块进行实时调整；通过激光测距传感器与IMU动态姿态仪来确定机器人与钢板的相对位置；移动主控单元通过电机驱动单元发出控制信号，对直流伺服电机的转向和转速进行控制，使得机器人能够实现无盲区的钢板...
【技术特征摘要】
1.一种新型钢板自动化无损检测机器人系统，包括移动模块、检测模块、控制模块。移动模块包括一个车架、四个车轮架、四个磁轮组、一个电池组及电池固定片。每个磁轮组包括两片导磁不锈钢车轮、一个圆形磁铁、一个转向直流伺服电机、一个轴承座、一个联轴器、一个传动轴和一个法兰盘。对角线上的两个磁轮组各自装有一个驱动直流伺服电机。控制模块包括变压器、两个激光测距仪、一个姿态角传感器、四个接近开关、一个激光测距仪转向直流伺服电机、一个usb转can模块、一个usb转rs485分线器和移动主控单元。检测模块包括一个喷淋机构、两个滑台、两个步进电机、两个限位开关、一个无损检测装载机构、一个检测装置和检测装置主控单元。其中，喷淋机构包括一个耦合剂箱、一个透气阀、一个二分外丝宝塔、两个耦合剂箱体挡块、一个出水阀、一个水管分线器和七根水管；无损检测装载机构包括一个装载平台连接立板、一个装载平台连接平板、两个加强筋、四根弹簧导向杆、一个装载平台和两个无损检测导向轮轴。
2.根据权利要求1所述的一种基于钢板的自动化无损检测机器人系统，其特征在于：所述移动模块中，车轮架固定在agv二层车体上面，电池固定片固定在agv一层车体上面，电池通过电池固定片固定在agv一层车体的上面，为两个驱动直流伺服电机和四个转向直流伺服电机供电；磁轮的驱动直流伺服电机通过螺钉安装固定在车轮架上，直流减速电机的驱动轴与四个磁轮组固定连接，车轮架上装有滚动轴承与驱动轴配合；两个驱动直流伺服电机分别装配在1号轮和3号轮位置，车轮架转向轴穿过轴承座连接到联轴器一端，四个转向直流伺服电机通过螺钉固定在电机固定板上，联轴器另一端与转向直流伺服电机输出轴相连；3号轮和4号轮均装备有减震装置，四根弹簧导向杆穿过四个轴承座，弹簧导向杆上各装有一根弹簧，弹簧头部通过螺母进行固定；所述移动模块的四个磁轮组中，每个磁轮组由两片导磁不锈钢车轮与一片圆形磁铁组成，圆形磁铁由两片导磁不锈钢车轮夹紧；驱动直流伺服电机与转向直流伺服电机通过rs485控制线与移动主控单元相连，移动主控单元发出控制信号，控制驱动直流伺服电机与磁轮的旋转方向与转速、转向直流伺服电机的锁死位置，使得机器人实现前进、后退、转弯、停止动作；编码器均内置在直流伺服电机中，用于测量磁轮的转速信息与车轮的转向角度，并反馈给移动控制模块。
3.根据权利要求1所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵学进，李振宗，王宏镐，董邦严，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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