專利名稱：超聲波檢測作業(yè)機器人系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能安裝多種類型超聲波收/發(fā)探頭、適應多種掃查方式、具有多種運動形式甚至能沿著物體形面或焊縫軌跡自動跟蹤行進的超聲波檢測作業(yè)機器人，簡稱爬行器。
背景技術：
在管道焊縫檢測系統(tǒng)中用于承載X光拍照探測的作業(yè)機器人已在多年前由哈工大與大慶油田聯(lián)合聯(lián)制成功，而用于承載超聲波相控陣探頭的國內尚沒有見到報道，而國外同類的作業(yè)機器人一般在不太規(guī)整的管道檢測現(xiàn)場不能很好應用，還有一種應用于大型實驗室超聲波無損探傷系統(tǒng)，盡管有復雜的多軸伺服控制和軌道跟蹤機器人功能，但體積有一層樓高一座小屋那樣龐大且沒有帶相控陣探頭的功能，不可能做成移動型車載到敷設管道的現(xiàn)場作環(huán)形運動檢測。

發(fā)明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種體積小，檢測精確且可靠性高的超聲波檢測作業(yè)機器人系統(tǒng)。
本實用新型的超聲波檢測作業(yè)機器人系統(tǒng)包括機器人本體，用于控制機器人本體運動或定位控制系統(tǒng)、提供機器人本體工作時所需耦合液的耦合液自動循環(huán)系統(tǒng)、用于引導機器人本體運動的傳動導軌。
本作業(yè)機器人系統(tǒng)只要在機械結構上其尺寸稍作適當縮放以及稍作變動或控制軸數(shù)量上稍作增減就可以變成適用于石油/化工、冶金/機械、市政/建筑、航空/航天、造船/核電以及兵器等領域當作無損探傷、焊縫檢測以及自動焊機的爬行器之用。


圖1是本實用新型的超聲波檢測作業(yè)機器人系統(tǒng)的總體結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示本實用新型的超聲波檢測作業(yè)機器人系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)1、耦合液自動循環(huán)系統(tǒng)2，機器人本體3、傳動導軌4。所述的控制系統(tǒng)1用于控制機器人本體運動或定位，所述的耦合液自動循環(huán)系統(tǒng)2提供機器人本體3工作時所需的耦合液，所述的機器人本體3沿傳動導軌4及被檢測管道運動。下面我們詳細描述上述各部分的結構及其工作原理一、控制系統(tǒng)1它是由一臺工控微機11、兩個伺服驅動器12、兩個交流伺服電機13、14及其光電編碼定位器15、齒輪減速箱16、17、工控微機顯示器18等構成兩套數(shù)字伺服系統(tǒng)，所述的工控微機11通過多軸控制卡和電纜控制兩個伺服驅動器12以分別驅動兩個伺服電機13、14，所述的伺服電機13、14與機器人本體2固定連接并可帶動機器人本體作兩個自由度的運動，該伺服電機13、14及光電編碼定位器15可確保帶著超聲波相控陣探頭的機器人本體3能以某種速度朝著某個方向運動或精確定位到某個位置，確保整個檢測系統(tǒng)在小于10分鐘的時間內完成對管道焊縫每相距1毫米做一個橫斷面掃描檢測的任務，能給系統(tǒng)主機提供A/B/C超數(shù)字圖像重建并在其CRT(圖像終端)上顯示的時/空間原始檢測數(shù)據(jù)，能安裝其它類型的超聲波檢測探頭，或只完成聚焦的相控陣超聲波探頭，輔以來回平移的機械動作，完成更為細微的斷面掃描。該控制系統(tǒng)的驅動方式可通過操作伺服驅動器12的按鍵或工控微機11的鍵盤來進行手動控制，也可通過系統(tǒng)主機來進行自動控制。
二、機器人本體3其包括耦合液盒31，置于耦合液盒31內的固定相連接探頭32，安裝于耦合液盒31底部的用于方便機器人本體前后左右運動并使底部與被檢測道表面間保持一定間隙的帶有滾珠的滾珠板33、該耦合液盒31通過導桿34、懸壁梁35及恒壓桿36與兩個伺服電機固定連接，所述恒壓桿可采用氣動或液壓保持其內壓力在支桿的伸縮范圍內保持恒等，且具有吸收機械震動和噪音的功效，不致因為機器人本體爬在管道的上壁表或下壁表受自重影響不同或因管道的橢圓度不同使耦合液盒31壓向壁表的壓力不同，或由于機械震動和噪音影響運動狀態(tài)下的檢測精度。
三、耦合液自動循環(huán)系統(tǒng)2其包括耦合液槽21、增壓箱22、液泵23、進出液導管24以及恒溫控制部件25等組成，所述的液泵22將耦合液槽21中的耦合液輸送至增壓箱22內并通過進出液導管輸送至耦合液盒31，所述的進出液導管24與所述耦合液盒31的進出液口相連接，所述增壓箱22結構與抽水馬桶結構相似，當其耦合液水位低于一定的高度時，液泵23工作將耦合液抽至增壓箱，當耦合液水位高于一定的高度時，液泵23停止工作，這樣就可確保增壓箱內的耦合液的水位保持在一定的范圍內，增壓箱22的高度高于耦合液盒31的高度，使增壓箱內的耦合液以正常流速送入耦合液盒31內，從而確保運動著的超聲波探頭與有機玻璃楔塊之間以及有機玻璃楔塊下底邊與被檢管道表面之間始終均勻地分布有超聲波耦合液，令超聲波能在兩種介質間順利傳導而不致影響檢測結果，所述的恒溫控制部件25可使耦合液保持恒溫，且溫度為30-65度可調，保持耦合液恒溫的目的是為了使超聲波檢測在冬天/北方/野外均能正常進行，不致于因為寒冷或結冰影響檢測結果或無法進行檢測。所述的耦合液可以是水或甘油或機油。
四傳動導軌4傳動導軌4包括水平傳動導軌41及爬行傳動導軌42，伺服電機13可帶動機器人本體3沿爬行傳動導軌42運行，所述的爬行導軌可配合被測管道的形狀，彎成圓周形或直線形，在本實施例中做成繞被檢測管道外園一周的園周型，使機器人本體可沿管道外園爬行。所述的水平傳動導軌42與機器人本體固定連接，當伺機服電機14帶動水平傳動導軌42左右運動的同時也帶動機器人本體3左右平移，使機器人本體中的超聲波檢測探頭具有兩個自由度，從而使本機器人構成具有兩個自由度進行數(shù)字控制的系統(tǒng)，可對各種管道或平板進行全方位檢測，這樣做的出發(fā)點是為了在現(xiàn)場安裝使用時，很能容易把焊縫的中心線調到兩個探頭間隙的當中，其次是為了當焊縫的中心線所構成的園環(huán)平面不與管道的中軸線垂直時，就要求兩探頭間隙的中心點在沿管道爬行時要不斷地平移才能始終保持其與焊縫中心線重合，最為重要的是，系統(tǒng)有了這套平移的自動裝置，就能用同一個聚焦方案輔以機械平移完成逐點掃查，像第一代的CT一樣可作出精確的CT斷層圖像。
所述的該運行導軌甚至可做成隨焊縫或物體形邊運動的閉環(huán)跟蹤獨立裝置。
權利要求1.一種超聲波檢測作業(yè)機器人系統(tǒng)，包括機器人本體(3)，用于控制機器人本體運動或定位的控制系統(tǒng)(1)，其特征在于，還包括提供機器人本體(3)工作時所需耦合液的耦合液自動循環(huán)系統(tǒng)(2)、用于引導機器人本體(3)運動的傳動導軌(4)。
2.根據(jù)權利要求1所述的超聲波檢測作業(yè)機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)(1)包括一臺工控微機(11)、兩個伺服驅動器(12)、兩個交流伺服電機(13、14)及其光電編碼定位器(15)、齒輪減速箱(16、17)、工程微機顯示器(18)等構成的兩套數(shù)字伺服系統(tǒng)，所述的工控微機(11)通過多軸控制卡和電纜控制兩個伺服驅動器(12)以分別驅動兩個伺服電機(13、14)，所述的伺服電機(13、14)與機器人本體(3)固定連接并可帶動機器人本體(3)作兩個自由度的運動，所述的光電編碼定位器(15)用于機器人本體(3)精確定位。
3.根據(jù)權利要求1所述的超聲波檢測作業(yè)機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的機器人本體(3)包括設有進出液口的耦合液盒(31)，置于耦合液盒(31)內的固定相連接探頭(32)，安裝于耦合液盒(31)底部的用于方便機器人本體前后左右運動并使底部與被檢測道表面間保持一定間隙的帶有滾珠的滾珠板(33)、該耦合液盒(31)通過導桿(34)、懸壁梁(35)及恒壓桿(36)與兩個伺服電機(13、14)固定連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的超聲波檢測作業(yè)機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的耦合液自動循環(huán)系統(tǒng)(2)包括耦合液槽(21)、增壓箱(22)、液泵(23)、進出液導管(24)以及可使合液保持一定溫度的恒溫控制部件(25)，所述的液泵(22)將耦合液槽(21)中的耦合液輸送至增壓箱(22)內并通過進出液導管輸送至耦合液盒(31)，所述的進出液導管(24)與所述耦合液盒(31)的進出液口相連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的超聲波檢測作業(yè)機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述增壓箱(22)結構與抽水馬桶結構相似，當其耦合液水位低于一定的高度時，液泵(23)工作將耦合液抽至增壓箱，當耦合液水位高于一定的高度時，液泵(23)停止工作。
6.根據(jù)權利要求5所述的超聲波檢測作業(yè)機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的增壓箱(22)的放置高度高于耦合液盒(31)的高度。
7.根據(jù)權利要求1所述的超聲波檢測作業(yè)機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的傳動導軌(4)包括水平傳動導軌(41)及爬行傳動導軌(42)，所述的爬行導軌的形狀與被測管道的形狀相配合。
8.根據(jù)權利要求7所述的超聲波檢測作業(yè)機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的爬行傳動導軌(42)為圓周形或直線形。
9.根據(jù)權利要求7所述的超聲波檢測作業(yè)機器人系統(tǒng)，其特征在于，水平傳動導軌(41)與機器人本體間固定連接。
專利摘要一種超聲波檢測作業(yè)機器人系統(tǒng)，包括機器人本體(3)，用于控制機器人本體運動或定位的控制系統(tǒng)(1)，其特征在于，還包括提供機器人本體(3)工作時所需耦合液的耦合液自動循環(huán)系統(tǒng)(2)、用于引導機器人本體(3)運動的傳動導軌(4)。本作業(yè)機器人系統(tǒng)只要在機械結構上其尺寸稍作適當縮放以及稍作變動或控制軸數(shù)量上稍作增減就可以變成適用于石油/化工、冶金/機械、市政/建筑、航空/航天、造船/核電以及兵器等領域當作無損探傷、焊縫檢測以及自動焊機的爬行器之用。
文檔編號B25J5/02GK2616346SQ03228489
公開日2004年5月19日 申請日期2003年1月28日 優(yōu)先權日2003年1月28日
發(fā)明者熊明光 申請人:上海市計祘技術研究所