【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气囊机器人。
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，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气囊机器人。该气囊机器人能够进行无线作业，在通过辅助装置将气囊机器人送到动叶叶栅后，可对其气囊进行充气。气囊膨胀到一定程度后对叶片产生挤压，可以利用由此产生的摩擦力将气囊机器人固定在两片相邻的动叶之间而不发生脱落。断开辅助装置与气囊机器人的物理连接，将辅助装置撤出发动机后，气囊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气囊机器人取出，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气囊机器人，包括主体壳、电路系统和气囊结构，其在气囊结构未充气时近似为一个底部带夹持手柄的圆柱形，电路系统具有图像采集、压力检测、数据传输功能，电路系统位于气囊机器人的主体壳内部，气囊结构一部分在主体壳内部，紧贴电路系统，另一部分裸露在主体壳外部，能够在外部辅助装置对其输气的条件下向外膨胀。
4、所述的主体壳的外框，其结构整体上为一个圆柱形空心体。为避免不透明的金属主体壳对电路系统的摄像头图像采集，和对wi-fi模块向外发送和接收信号的过程造成阻挡，在外框上开有若干窗口，其中前视窗口、侧视窗口、后视窗口和wi-fi窗口均有台阶形的安装边，能安装玻璃或其他非金属材料的保护盖进行封闭。安装台内带有螺纹孔，使得电路系统和气囊结构能够通过侧向螺钉与主体壳相固定。外框底部设置有夹持手柄，夹持手柄上半部分为带圆角的正四棱柱，下半部分为圆柱形，该结构能够使辅助装置对气囊机器人进行夹持和定位，并提高夹持过程中的稳定性。夹持手柄内部为空心结构，是由圆台形的密封面和圆柱形的瓣膜管安装孔组合而成的通道，辅助装置可以通过该通道向气囊结构进行充放气的操作。通过指示灯窗口可以观察到气囊机器人内部电路系统上指示灯的状态。数据和电源传输线的插头可以通过充电及数据传输窗口进入气囊机器人内部，并插在电路系统的充电及数据传输口上。
5、现以图5为例说明主体壳上部分零件在外框上的安装位置、安装方式以及作用。后视窗口保护盖和侧视窗口保护盖为透明材质，分别粘接在台阶外形的后视窗口和侧视窗口上，对镜头起保护作用的同时不影响摄像头工作。wi-fi窗口保护盖为非金属材质，粘接于wi-fi窗口，使得气囊机器人内部的wi-fi模块能够避免金属材料产生的屏蔽作用，向气囊机器人外部发送和接收数据。前侧薄膜压力传感器、后侧薄膜压力传感器主体为矩形薄片，分别粘接于前侧应变壳安装槽、后侧应变壳安装槽表面，用于感知气囊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。前侧薄膜压力传感器和后侧薄膜压力传感器的线路分别穿过前侧过线孔、后侧过线孔到达主体壳内部，并与电路系统的主控电路板上的指定引脚相连接。前侧弹性应变壳为弹性非金属材料，覆盖在前侧薄膜压力传感器上后粘接在前侧应变壳安装槽表面，对前侧薄膜压力传感器起到保护作用，以及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气囊机器人，其特征在于，包括主体壳(11)、电路系统(12)和气囊结构(13)，所述的气囊机器人在气囊结构(13)未充气时为一个底部带夹持手柄(1118)的圆柱形，电路系统(12)具有图像采集、压力检测、数据传输功能，电路系统(12)位于气囊机器人(1)的主体壳(11)内部，气囊结构(13)一部分在主体壳(11)内部，紧贴电路系统(12)，另一部分裸露在主体壳(11)外部，能够在外部辅助装置(4)对其输气的条件下向外膨胀；
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气囊机器人，其特征在于，所述的夹持手柄(1118)内部为空心结构，由圆台形的密封面(1117)和圆柱形的瓣膜管安装孔(1116)组合而成，所述的辅助装置(4)能通过该通道向气囊结构(13)进行充放气的操作；数据和电源传输线(5)的插头通过充电及数据传输窗口(1113)进入气囊机器人(1)内部，并插在电路系统(12)的充电及数据传输口(1219)上。
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气囊机器人，其特征在于，所述的电路系
4.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气囊机器人，其特征在于，所述的充电电路板(1212)上设有充电及数据传输口(1219)，插入数据和电源传输线(5)后可向电池(1217)进行充电，和对主控电路板(1211)进行程序烧录或数据导出，充电电路板(1212)上设有指示灯(1220)；异形安装架(1223)和电池盒(1218)固定在电路安装板(1210)含有圆柱凸起的一侧。
5.如权利要求1或2或4所述的一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式气囊机器人，其特征在于，所述的电路系统(12)还包括分布在三个不同位置的背侧薄膜压力传感器(1224)、前侧薄膜压力传感器(1225)和后侧薄膜压力传感器(1226)，其中背侧薄膜压力传感器(1224)位于电路安装板(1210)背侧，前侧薄膜压力传感器(1225)、后侧薄膜压力传感器(1226)主体为矩形薄片，分别粘接于前侧应变壳安装槽(1105)、后侧应变壳安装槽(1114)表面，前侧薄膜压力传感器(1225)和后侧薄膜压力传感器(1226)的线路分别穿过前侧过线孔(1104)、后侧过线孔(1115)到达主体壳(11)内部，并与电路系统(12)的主控电路板(1211)上的指定引脚相连接。
6.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气囊机器人，其特征在于，所述的电路系统(12)还包括分布在三个不同位置的背侧薄膜压力传感器(1224)、前侧薄膜压力传感器(1225)和后侧薄膜压力传感器(1226)，其中背侧薄膜压力传感器(1224)位于电路安装板(1210)背侧，前侧薄膜压力传感器(1225)、后侧薄膜压力传感器(1226)主体为矩形薄片，分别粘接于前侧应变壳安装槽(1105)、后侧应变壳安装槽(1114)表面，前侧薄膜压力传感器(1225)和后侧薄膜压力传感器(1226)的线路分别穿过前侧过线孔(1104)、后侧过线孔(1115)到达主体壳(11)内部，并与电路系统(12)的主控电路板(1211)上的指定引脚相连接。
7.如权利要求1或2或4或6所述的一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式气囊机器人，其特征在于，所述的电路系统(12)安装有电路板的一侧面向外框(1103)并插入其内部；瓣膜管(1302)插入外框(1103)底部的瓣膜管安装孔(1116)，气囊(1304)平面一侧与电路安装板(1210)未装有电路板的一侧贴合，前视窗口保护盖(1101)粘接于前视窗口(1124)。
8.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气囊机器人，其特征在于，所述的电路系统(12)安装有电路板的一侧面向外框(1103)并插入其内部；瓣膜管(1302)插入外框(1103)底部的瓣膜管安装孔(1116)，气囊(1304)平面一侧与电路安装板(1...
【技术特征摘要】
1.一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式气囊机器人，其特征在于，包括主体壳(11)、电路系统(12)和气囊结构(13)，所述的气囊机器人在气囊结构(13)未充气时为一个底部带夹持手柄(1118)的圆柱形，电路系统(12)具有图像采集、压力检测、数据传输功能，电路系统(12)位于气囊机器人(1)的主体壳(11)内部，气囊结构(13)一部分在主体壳(11)内部，紧贴电路系统(12)，另一部分裸露在主体壳(11)外部，能够在外部辅助装置(4)对其输气的条件下向外膨胀；
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气囊机器人，其特征在于，所述的夹持手柄(1118)内部为空心结构，由圆台形的密封面(1117)和圆柱形的瓣膜管安装孔(1116)组合而成，所述的辅助装置(4)能通过该通道向气囊结构(13)进行充放气的操作；数据和电源传输线(5)的插头通过充电及数据传输窗口(1113)进入气囊机器人(1)内部，并插在电路系统(12)的充电及数据传输口(1219)上。
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气囊机器人，其特征在于，所述的电路系统(12)包含3组摄像头，前视照明电路板(1202)和前视摄像头(1204)安装在异形安装架(1223)顶部；wi-fi模块(1207)、侧视摄像头(1209)、侧视照明电路板(1222)固定在异形安装架(1223)侧面；后视照明电路板(1214)、后视摄像头(1215)固定在电池盒(1218)底部，主控电路板(1211)、充电电路板(1212)固定在电池盒(1218)顶部，主控电路板(1211)和充电电路板(1212)之间采用插针和插针座进行电路上的连接，实现芯片之间的通信；电池(1217)放入电池盒(1218)后通过电池卡扣(1216)进行固定，为气囊机器人(1)的整个电路系统(12)供电。
4.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气囊机器人，其特征在于，所述的充电电路板(1212)上设有充电及数据传输口(1219)，插入数据和电源传输线(5)后可向电池(1217)进行充电，和对主控电路板(1211)进行程序烧录或数据导出，充电电路板(1212)上设有指示灯(1220)；异形安装架(1223)和电池盒(1218)固定在电路安装板(1210)含有圆柱凸起的一侧。
5.如权利要求1或2或4所述的一种用于涡轮发动机内窥检查的无线式气囊机器人，其特征在于，所述的电路系统(12)还包括分布在三个不同位置的背侧薄膜压力传感器(1224)、前侧薄膜压力传感器(1225)和后侧薄膜压力传感器(1226)，其中背侧薄膜压力传感器(1224)位于电路安装板(1210)背侧，前侧薄膜压力传感器(1225)、后侧薄膜压力传感器(1226)主体为矩形薄片，分别粘接于前侧应变壳安装槽(1105)、后侧应变壳安装槽(1114)表面，前侧薄膜压力传感...
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