【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空发动机和燃气轮机维护保障领域，涉及一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式弯折机器人。
技术介绍
1、涡轮式发动机被广泛应用于航空、舰船、坦克、电力等领域，当前大部分航空发动机和燃气轮机均属于涡轮式发动机。涡轮式发动机工作环境恶劣，发生故障的概率较高，特别是位于其内部的大量叶片类零件，如压气机和涡轮叶片，需要定期进行维护保障。但由于其结构复杂，且均位于发动机内部深处，导致无法直接观察。若每次检查时都进行整体性的拆卸，不仅过程繁琐周期冗长，而且还容易在拆卸过程中对发动机造成意外损伤，对装备的出勤率和完好率也有不利影响。而内窥技术作为无损检测领域的一种重要手段，可以在不改变发动机整体状态的前提下，将视频探头通过预留的内窥孔送入发动机内部进行叶片类零件表面状态的窥探，并通过对图像的观察来识别损伤的发生，和对严重程度进行评估，以此来基本解决上述问题。
2、视频内窥镜为当前内窥技术最为常用的一类设备。典型的视频内窥镜2如图1所示，在结构上可以分为镜头及照明21、弯曲部22、导线23、外接屏幕24以及主机25。其原理首先是借助导线23的支撑将镜头及照明21送入发动机内部，然后采用镜头及照明21对前方的发动机内部零件进行表面图像采集，借助导线23将采集到的图像数据传输到主机25的显示屏252，或连接在视频接口251上的外接屏幕24进行显示，通过对图像的分析确定故障的发生位置和类型。通过人为操作主机25上的控制按钮253，可以使弯曲部22向指定方向弯曲，从而调整镜头及照明21的朝向，以增大视野范围和实现对重点区域的观察。
3、图2所示是采用视频内窥镜2对涡轮发动机的动叶进行内窥检查的典型应用过程。如图2(a)所示，首先对外层机匣33上的外层机匣内窥孔堵盖安装座31进行打开操作，将镜头及照明21通过发动机上预留的外层机匣内窥孔32和位于内层机匣35上的内层机匣内窥孔34插入到发动机内部。
4、位于发动机外部的操作人员通过主机25上的显示屏252或外接屏幕24的反馈，半可控地手动调整导线23的形状，并通过主机25上的控制按钮253控制弯曲部22向指定方向弯曲，使得镜头及照明21到达带内窥孔静叶36叶栅并朝向动叶37，如图2(b)所示。人工在发动机外部缓慢转动转子，使得镜头及照明21前方的动叶37所在一级的每一片动叶都能被依次观察到。
5、典型的内窥图像如图2(c)所示，通过与正常图像的对比，可以发现如裂纹和材料缺失等损伤问题。例如图中动叶37的尾缘出现了明显的缺口损伤，在使用中将会有折断风险，需要对发动机拆解更换，以避免造成重大事故。
6、在图2中，镜头及照明21沿径向穿过多层机匣到达带内窥孔静叶36叶栅并对动叶37所在一级的动叶进行检查的过程中，路径内无复杂结构阻挡，较为容易实现。而在发动机内部，多级静叶和动叶形成的流道非常曲折，导致镜头及照明21很难穿过动叶37对前方静叶38进行观察，而且留在动叶37叶栅内的导线23容易因为转子的转动而被叶片扭断，所以镜头及照明21难以沿发动机轴向运动。对于另一个方向，当镜头及照明21在发动机内部沿周向运动时，导线23需要连续弯曲，由于人工无法对导线23的运动和不同长度处的弯曲幅度进行精确控制，故镜头及照明21也难以沿周向准确到达各角向位置。因此镜头及照明21可达范围受限，这导致对各级动叶的检查虽然较为容易，但难以对各级静叶、外环39此类静止件进行全面观察，而这部分观察不到的区域，约占涡轮发动机需进行内窥检查区域的40％左右，这将会导致无法被检出的问题遗留在发动机内，给发动机安全可靠运行带来巨大的挑战，迫切需要采用新设备和方法消除这些盲区，提高内窥检查的覆盖率。
技术实现思路
1、针对当前内窥设备在对涡轮发动机进行内窥检查时镜头可达范围受限和内窥区域存在盲区的问题，专利技术了一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式弯折机器人。该弯折机器人能够进行无线作业，结构上可以在内部弯折机构的作用下发生弯折。使用时通过辅助装置对弯折机器人的弯折机构进行限制，使机器人处于将非弯折状态，将该状态下的弯折机器人送到动叶叶栅后解除对弯折机构的限制，此时弯折机器人在弯折机构的作用下发生弯折。弯折状态下的机器人前端和后端分别抵紧叶片的前缘和尾缘，对该叶片形成抱紧状态。弯折机器人另一侧因弯折而向外突起，从而顶紧相邻叶片的叶背，由此弯折机器人被固定在两片相邻的动叶之间。此时断开辅助装置与弯折机器人的物理连接，将辅助装置撤出发动机后，弯折机器人可以随转子缓慢转动，同时在随转子转动的过程中对前方、后方的静叶以及侧方的外环进行图像采集，并将采集到的数据通过无线方式向外发送或暂存在内部的存储器上，从而消除了传统内窥设备的视野盲区。在完成内窥工作后，可以再使用辅助装置将弯折机器人取出，不影响发动机正常工作。
2、本专利技术的技术方案具体如下：
3、一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式弯折机器人，主要由前端壳体、前端电路系统、后端壳体、后端电路系统、驱动机构五部分组成，如图3所示。前端壳体和后端壳体为各零部件提供安装平台，并对内部的零部件起到包裹和保护的作用。前端壳体比后端壳体略短，两者通过销轴相连，在驱动机构的作用下可以绕销轴进行一定程度的相对转动。后端壳体底部的夹持手柄使得辅助装置可以对弯折机器人进行夹持和释放，其结构为四棱柱和圆柱的组合体。在前端壳体和后端壳体表面分别贴有前端弹性应变壳、后端弹性应变壳和背侧弹性应变壳，可以提高弯折机器人与叶片接触时的摩擦力。前端电路系统和后端电路系统具有图像采集、压力检测、数据传输等功能，其主体部分分别安装在前端壳体和后端壳体内部，有小部分零件贴在前端壳体和后端壳体表面。在驱动机构和辅助装置的作用下，弯折机器人可以在弯折状态和非弯折状态之间转换。
4、如图4所示，前端壳体整体上为一个圆柱形空心体，其主体部分为前端保护壳。为避免不透明的金属前端壳体对前端电路系统的摄像头图像采集过程和wi-fi模块收发信号的过程造成阻挡，在前端保护壳上开有侧视窗口和wi-fi窗口，可以安装玻璃或其他非金属材料的保护盖进行封闭。前端保护壳底部有一弹簧安装架，用于后续安装驱动机构的弹簧，以及与后端壳体之间的连接。现结合图4说明前端壳体上主要零件的装配关系。wi-fi窗口保护盖为非金属材质，粘接于wi-fi窗口，使得弯折机器人1内部的wi-fi模块能够避免金属材料产生的屏蔽作用，与弯折机器人外部进行数据的收发。侧视窗口保护盖为透明材质，粘接在侧视窗口上，对镜头起保护作用的同时不影响摄像头进行图像采集。前端薄膜压力传感器主体为矩形薄片，粘接于前端应变壳安装槽表面，用于感知弯折机器人与叶片接触时该位置产生的压力大小，并向操作者反馈数值用以判断固定的松紧程度。前端薄膜压力传感器的线路穿过前端过线孔到达前端壳体内部。前端弹性应变壳为弹性非金属材料，覆盖在前端薄膜压力传感器上后粘接在前端应变壳安装槽表面，对前端薄膜压力传感器起到保护作用的同时，可以将挤压产生的应力均匀的传递到所覆盖的传感器上，其外侧的防滑颗粒可以增大该位置与叶片接触时的摩擦本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式弯折机器人(1)，其特征在于，包括前端壳体(11)、前端电路系统(12)、后端壳体(13)、后端电路系统(14)和驱动机构(15)；所述前端壳体(11)比后端壳体(13)短，两者通过销轴(1303)相连，在驱动机构(15)的作用下能绕销轴(1303)相对转动；
2.如权利要求1所述的一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式弯折机器人(1)，其特征在于，所述的弹簧(1501)另一端固定在前端保护壳(1105)底部弹簧安装架(1106)的安装架转轴(1107)上；通过销轴(1303)将前端保护壳(1105)和后端保护壳(1320)相连接，由此前端保护壳(1105)和后端保护壳(1320)之间能绕销轴(1303)发生相对转动；驱动绳索(1502)经由驱动绳索滑动孔(1308)在后端保护壳(1320)底部穿出；前端保护壳(1105)和后端保护壳(1320)内部有电路限位柱(1113)，能对安装在其内部的电路起到周向上的固定作用。
3.如权利要求1或2所述的一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式弯折机器人(1)，其特征在于，所述的前端电路
4.如权利要求1或2所述的一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式弯折机器人(1)，其特征在于，所述的后端电路系统(14)的主控电路板(1404)、充电电路板(1405)安装在后端异形安装架(1407)顶部，后视摄像头(1409)和后视照明电路板(1410)固定在后端异形安装架(1407)底部，后视摄像头(1409)通过排线与主控电路板(1404)相连；充电电路板(1405)上设有充电及数据传输口(1414)；背侧薄膜压力传感器(1402)的导线穿过后端安装架过线孔(1406)后与主控电路板(1404)上指定引脚相连，后端薄膜压力传感器(1401)同样连接到主控电路板(1404)上指定引脚；后端电路垫片(1403)垫在主控电路板(1404)表面。
5.如权利要求3所述的一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式弯折机器人(1)，其特征在于，所述的后端电路系统(14)的主控电路板(1404)、充电电路板(1405)安装在后端异形安装架(1407)顶部，后视摄像头(1409)和后视照明电路板(1410)固定在后端异形安装架(1407)底部，后视摄像头(1409)通过排线与主控电路板(1404)相连；充电电路板(1405)上设有充电及数据传输口(1414)；背侧薄膜压力传感器(1402)的导线穿过后端安装架过线孔(1406)后与主控电路板(1404)上指定引脚相连，后端薄膜压力传感器(1401)同样连接到主控电路板(1404)上指定引脚；后端电路垫片(1403)垫在主控电路板(1404)表面。
6.如权利要求1或2或5所述的一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式弯折机器人(1)，其特征在于，所述的Wi-Fi窗口(1110)的Wi-Fi窗口保护盖(1101)为非金属材质，粘接于Wi-Fi窗口(1110)，侧视窗口保护盖(1108)为透明材质，粘接在侧视窗口(1109)上，前端薄膜压力传感器(1201)主体为矩形薄片，粘接于前端应变壳安装槽(1102)表面，前端薄膜压力传感器(1201)的线路穿过前端过线孔(1104)到达前端壳体(11)内部；前端弹性应变壳(1103)为弹性非金属材料，覆盖在前端薄膜压力传感器(1201)上后粘接在前端应变壳安装槽(1102)表面。
7.如权利要求3所述的一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式弯折机器人(1)，其特征在于，所述的Wi-Fi窗口(1110)的Wi-Fi窗口保护盖(1101)为非金属材质，粘接于Wi-Fi窗口(1110)，侧视窗口保护盖(1108)为透明材质，粘接在侧视窗口(1109)上，前端薄膜压力传感器(1201)主体为矩形薄片，粘接于前端应变壳安装槽(1102)表面，前端薄膜压力传感器(1201)的线路穿过前端过线孔(1104)到达前端壳体(11)内部；前端弹性应变壳(1103)为弹性非金属材料，覆盖在前端薄膜压力传感器(1201)上后粘接在前端应变壳安装槽(1102)表面。
8.如权利要求4所述的一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式弯折机器人(1)，其特征在于，所述的Wi-Fi窗口(1110)的Wi-Fi窗口保护盖(1101)为非金属材质，粘接于Wi-Fi窗口(1110)，侧视窗口...
【技术特征摘要】
1.一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式弯折机器人(1)，其特征在于，包括前端壳体(11)、前端电路系统(12)、后端壳体(13)、后端电路系统(14)和驱动机构(15)；所述前端壳体(11)比后端壳体(13)短，两者通过销轴(1303)相连，在驱动机构(15)的作用下能绕销轴(1303)相对转动；
2.如权利要求1所述的一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式弯折机器人(1)，其特征在于，所述的弹簧(1501)另一端固定在前端保护壳(1105)底部弹簧安装架(1106)的安装架转轴(1107)上；通过销轴(1303)将前端保护壳(1105)和后端保护壳(1320)相连接，由此前端保护壳(1105)和后端保护壳(1320)之间能绕销轴(1303)发生相对转动；驱动绳索(1502)经由驱动绳索滑动孔(1308)在后端保护壳(1320)底部穿出；前端保护壳(1105)和后端保护壳(1320)内部有电路限位柱(1113)，能对安装在其内部的电路起到周向上的固定作用。
3.如权利要求1或2所述的一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式弯折机器人(1)，其特征在于，所述的前端电路系统(12)包含2组摄像头，前视摄像头(1204)和前视照明电路板(1203)连接；前视照明电路板(1203)和前视摄像头(1204)安装在前端异形安装架(1205)的顶部；wi-fi模块(1206)、侧视摄像头(1207)、侧视照明电路板(1208)固定在前端异形安装架(1205)侧面。
4.如权利要求1或2所述的一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式弯折机器人(1)，其特征在于，所述的后端电路系统(14)的主控电路板(1404)、充电电路板(1405)安装在后端异形安装架(1407)顶部，后视摄像头(1409)和后视照明电路板(1410)固定在后端异形安装架(1407)底部，后视摄像头(1409)通过排线与主控电路板(1404)相连；充电电路板(1405)上设有充电及数据传输口(1414)；背侧薄膜压力传感器(1402)的导线穿过后端安装架过线孔(1406)后与主控电路板(1404)上指定引脚相连，后端薄膜压力传感器(1401)同样连接到主控电路板(1404)上指定引脚；后端电路垫片(1403)垫在主控电路板(1404)表面。
5.如权利要求3所述的一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式弯折机器人(1)，其特征在于，所述的后端电路系统(14)的主控电路板(1404)、充电电路板(1405)安装在后端异形安装架(1407)顶部，后视摄像头(1409)和后视照明电路板(1410)固定在后端异形安装架(1407)底部，后视摄像头(1409)通过排线与主控电路板(1404)相连；充电电路板(1405)上设有充电及数据传输口(1414)；背侧薄膜压力传感器(1402)的导线穿过后端安装架过线孔(1406)后与主控电路板(1404)上指定引脚相连，后端薄膜压力传感器(1401)同样连接...
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