一種壓力容器檢測機器人的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型實施例提供一種壓力容器檢測機器人的控制系統(tǒng)，用于對檢測機器人進(jìn)行控制，所述控制系統(tǒng)包括運動控制單元、伺服驅(qū)動單元、伺服電機和視頻控制單元；所述運動控制單元，與所述伺服驅(qū)動單元相連，用于發(fā)送控制指令至所述伺服驅(qū)動單元；所述伺服驅(qū)動單元，用于通過控制電纜發(fā)送所述控制指令至所述伺服電機；所述伺服電機與所述檢測機器人的運動關(guān)節(jié)相連，用于控制所述運動關(guān)節(jié)的運動；所述視頻控制單元，與所述檢測機器人的視頻裝置相連，用于通過視頻電纜控制所述視頻裝置。本實用新型實現(xiàn)了對檢測機器人運動關(guān)節(jié)和視頻裝置的分別控制。
【專利說明】—種壓力容器檢測機器人的控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于無損檢測機器人領(lǐng)域，尤其涉及一種壓力容器檢測機器人的控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]壓力容器檢測機器人的應(yīng)用為水下壓力容器的無損檢測提供了基礎(chǔ)?，F(xiàn)有的壓力容器檢測機器人通常包括多個運動關(guān)節(jié)和水下視頻裝置。為實現(xiàn)多角度的檢測，需要運動關(guān)節(jié)的靈活運動及視頻裝置的靈活調(diào)節(jié)。現(xiàn)有的控制系統(tǒng)，對檢測機器人的運動關(guān)節(jié)和視頻裝置采用一個控制器，其可靠性低；。而且現(xiàn)有的控制器對水下視頻裝置的照明亮度無法調(diào)節(jié)，使得視頻有時無法看清。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種壓力容器檢測機器人的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對檢測機器人的運動關(guān)節(jié)和視頻裝置的分別調(diào)節(jié)。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型實施例提供一種壓力容器檢測機器人的控制系統(tǒng)，用于對檢測機器人進(jìn)行控制，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括運動控制單元、伺服驅(qū)動單元、伺服電機和視頻控制單元；
[0005]所述運動控制單元，與所述伺服驅(qū)動單元相連，用于通過控制電纜發(fā)送控制指令至所述伺服驅(qū)動單元；所述伺服驅(qū)動單元，用于通過控制電纜發(fā)送所述控制指令至所述伺服電機；所述伺服電機與所述檢測機器人的運動關(guān)節(jié)相連，用于控制所述運動關(guān)節(jié)的運動；
[0006]所述視頻控制單元，與所述檢測機器人的視頻裝置相連，用于通過視頻電纜控制所述視頻裝置。
[0007]優(yōu)選的，所述伺服驅(qū)動單元包括一大功率伺服驅(qū)動單元。
[0008]優(yōu)選的，所述伺服驅(qū)動單元還包括多個低功率線性伺服驅(qū)動單元。
[0009]優(yōu)選的，所述視頻裝置包括:多個攝像機、多個支撐所述攝像機的云臺以及多個照明裝置；所述視頻控制單元，用于通過視頻電纜控制所述攝像機的開關(guān)、變焦、伸縮及視頻信號傳輸，所述云臺的自由度以及所述照明裝置的亮度。
[0010]優(yōu)選的，所述視頻控制單元由PLC、I/O輸入輸出模塊、信號轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動電路、視頻字符疊加模塊和DC/DC電源模塊組成。
[0011]優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)還包括氣動控制單元，用于通過氣纜控制所述檢測機器人的運動關(guān)節(jié)的氣密封、所述檢測機器人的氣缸的氣壓調(diào)節(jié)和所述檢測機器人的主輔氣源的自動切換。
[0012]優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)還包括執(zhí)行機構(gòu)失速保護(hù)單元和設(shè)于所述檢測機器人上的速度監(jiān)測單元；
[0013]所述速度監(jiān)測單元，用于監(jiān)測所述檢測機器人的運動關(guān)節(jié)的運動速度并通過控制電纜發(fā)送至所述執(zhí)行機構(gòu)失速保護(hù)單元；
[0014]所述執(zhí)行機構(gòu)失速保護(hù)單元，用于在根據(jù)所述運動速度判斷到所述檢測機器人出現(xiàn)失速時，執(zhí)行失速保護(hù)操作。
[0015]優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)還包括限位保護(hù)單元、位置偏差報警單元和設(shè)于所述檢測機器人上的位置監(jiān)測單元；
[0016]所述位置監(jiān)測單元，用于監(jiān)測所述機器人的位置并通過所述控制電纜發(fā)送至所述限位保護(hù)單元和位置偏差報警單元；
[0017]所述限位保護(hù)單元，用于判斷到所述檢測機器人即將出現(xiàn)碰撞時，進(jìn)行限位保護(hù)操作；
[0018]所述位置偏差報警單元，用于判斷到所述檢測機器人出現(xiàn)位置偏差時輸出報警信號。
[0019]優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)還包括設(shè)于所述檢測機器人上的氣壓監(jiān)測單元和與所述氣壓監(jiān)測單元相連的氣壓報警單元；所述氣壓監(jiān)測單元，用于監(jiān)測所述檢測機器人的氣壓并通過所述氣纜返回給所述氣壓報警單元；所述氣壓報警單元，用于在判斷到所述氣壓異常時輸出報警信號。
[0020]優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)還包括一通過互聯(lián)網(wǎng)與所述運動控制單元通信的服務(wù)器，用于發(fā)送控制指令至所述運動控制單元并接收所述運動控制單元返回的數(shù)據(jù)。
[0021]有益效果:
[0022]根據(jù)本實用新型所提供的技術(shù)方案，實現(xiàn)了對檢測機器人運動關(guān)節(jié)和視頻裝置的分別控制，而且采用的伺服驅(qū)動裝置解決了機械設(shè)備運動過程中電磁信+號對超聲信號的干擾。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本實用新型提供的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；
[0025]圖2為本實用新型運動控制柜結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖3為本實用新型視頻控制柜結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖4為本實用新型氣動控制柜結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0028]為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0029]如圖1-4，為本實用新型提供的一種壓力容器檢測機器人的控制系統(tǒng)。本實用新型中以EPR堆型核電站反應(yīng)堆壓力容器檢測機器人的控制系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。
[0030]如圖1所示，本實用新型的控制系統(tǒng)包括一運動控制柜I和視頻控制柜2。圖2、3分別示出了運動控制柜I和視頻控制柜2的結(jié)構(gòu)組成。
[0031]其中，運動控制柜I中設(shè)有運動控制單元11、伺服驅(qū)動單元12，運動控制單元11用于將控制指令發(fā)送至伺服驅(qū)動單元12，伺服驅(qū)動單元12通過控制電纜將控制指令發(fā)送至驅(qū)動伺服電機以對檢測機器人4的各運動關(guān)節(jié)41的運動進(jìn)行控制。
[0032]本實用新型中，檢測機器人4位于水下，其具體包括11個運動關(guān)節(jié)41，本實用新型的運動控制單元11通過伺服驅(qū)動單元12及連接水上部分和水下部分的控制電纜高精度伺服驅(qū)動11個運動關(guān)節(jié)41，可實現(xiàn)單軸/多軸復(fù)雜軌跡運動控制模式。該控制電纜具體可以為耐輻照控制電纜。
[0033]本實用新型中的伺服驅(qū)動單元12具體為一個大功率伺服驅(qū)動單元和十個低功率線性伺服驅(qū)動單元，用于分別控制一個運動關(guān)節(jié)。線性伺服驅(qū)動模式的應(yīng)用特別是大功率伺服驅(qū)動器的設(shè)計大大降低了運動過程對超聲信號的干擾。
[0034]視頻控制柜2中設(shè)有視頻控制單元21，其與檢測機器人4的視頻裝置42通過視頻電纜相連，用于控制視頻裝置42。具體的該視頻電纜可以為耐輻照視頻電纜。
[0035]檢測機器人4的視頻裝置42位于水下，用于監(jiān)視機器人的姿態(tài)和運動過程。其具體包括多個攝像裝置、多個用于承載攝像裝置的云臺以及多個照明裝置。視頻控制單元21對其的控制體現(xiàn)在控制攝像裝置的開關(guān)、變焦、伸縮以及視頻信號的采集、傳輸。對云臺臺獨立四自由度的調(diào)節(jié)以及對照明裝置的亮度獨立無級調(diào)節(jié)。
[0036]本實用新型中，視頻控制單元21具體包括PLC單元211、I/O輸入輸出單元212、信號轉(zhuǎn)換電路213、驅(qū)動電路324、視頻字符疊加單元215和DC/DC電源216組成。
[0037]本實用新型的優(yōu)選實施例中，參見圖1，該控制系統(tǒng)還包括氣動控制柜3，參見圖4，該氣動控制柜3中設(shè)有氣動控制單元31，用于通過氣纜控制檢測機器人4的運動關(guān)節(jié)11的氣密封、檢測機器人4的氣缸如備支撐腿環(huán)抱氣缸和探頭架伸縮氣缸的氣壓調(diào)節(jié)和檢測機器人4的主輔氣源的自動切換。另外，該氣壓控制單元31還可以對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。
[0038]當(dāng)然本實用新型中還可以設(shè)置手動氣源切換單元對檢測機器人4的主輔氣源進(jìn)7TT手動切換。
[0039]為保證控制系統(tǒng)的安全性，本實用新型還設(shè)有一整套的安全鏈設(shè)計。其具體包括:
[0040]設(shè)于檢測機器人4上的速度監(jiān)測單元43和位置監(jiān)測單元44，分別用于對檢測機器人4的運動速度、位置進(jìn)行監(jiān)測，并將獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送至運動控制柜I。運動控制柜I中對應(yīng)設(shè)有執(zhí)行機構(gòu)失速保護(hù)單元13，限位保護(hù)單元14、位置偏差報警單元15。
[0041]執(zhí)行機構(gòu)失速保護(hù)單元13，用于在根據(jù)所述運動速度判斷到檢測機器人4出現(xiàn)失速時，執(zhí)行失速保護(hù)操作。
[0042]限位保護(hù)單元14，用于判斷到檢測機器人4即將出現(xiàn)碰撞時，進(jìn)行限位保護(hù)操作。
[0043]位置偏差報警單元15，用于判斷檢測機器人4出現(xiàn)位置偏差時輸出報警信號。
[0044]進(jìn)一步的，控制系統(tǒng)還包括設(shè)于檢測機器人4上的氣壓監(jiān)測單元，用于監(jiān)測檢測機器人4的氣壓并通過氣纜返回給氣壓控制柜3。氣壓控制柜3中對應(yīng)設(shè)置有氣壓報警單元32，用于在判斷到氣壓異常時輸出報警信號。
[0045]本實用新型中還可以設(shè)置一手動/自動切換單元，用于在出現(xiàn)異常時，可以通過手動方式啟動相關(guān)單元進(jìn)行保護(hù)或通過自動方式啟動相關(guān)單元進(jìn)行保護(hù)。
[0046]本實用新型的控制系統(tǒng)還可以包括過流保護(hù)、失電保護(hù)及過溫保護(hù)等。
[0047]為與上層進(jìn)行通信，參見圖1，本實用新型控制系統(tǒng)還包括通過互聯(lián)網(wǎng)與運動控制柜I相連的服務(wù)器5，用于接收運動控制單元11返回的數(shù)據(jù)并發(fā)送控制指令至運動控制單元。本實用新型控制系統(tǒng)還具有網(wǎng)絡(luò)自檢保護(hù)功能。
[0048]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種壓力容器檢測機器人的控制系統(tǒng)，用于對檢測機器人進(jìn)行控制，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括運動控制單元、伺服驅(qū)動單元、伺服電機和視頻控制單元； 所述運動控制單元，與所述伺服驅(qū)動單元相連，用于發(fā)送控制指令至所述伺服驅(qū)動單元；所述伺服驅(qū)動單元，用于通過控制電纜發(fā)送所述控制指令至所述伺服電機；所述伺服電機與所述檢測機器人的運動關(guān)節(jié)相連，用于根據(jù)控制指令控制所述運動關(guān)節(jié)的運動；所述視頻控制單元，與所述檢測機器人的視頻裝置相連，用于通過視頻電纜控制所述視頻裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服驅(qū)動單元包括一大功率伺服驅(qū)動單元。
3.如權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服驅(qū)動單元還包括多個低功率線性伺服驅(qū)動單元。
4.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述視頻裝置包括:多個攝像機、多個支撐所述攝像機的云臺以及多個照明裝置；所述視頻控制單元，用于通過視頻電纜控制所述攝像機的開關(guān)、變焦、伸縮及視頻信號傳輸，所述云臺的自由度以及所述照明裝置的亮度。
5.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述視頻控制單元由PLC、I/O輸入輸出模塊、信號轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動電路、視頻字符疊加模塊和DC/DC電源模塊組成。
6.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括氣動控制單元，用于通過氣纜控制所述檢測機器人的運動關(guān)節(jié)的氣密封、所述檢測機器人的氣缸的氣壓調(diào)節(jié)和所述檢測機器人的主輔氣源的自動切換。
7.如權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括執(zhí)行機構(gòu)失速保護(hù)單元和設(shè)于所述檢測機器人上的速度監(jiān)測單元； 所述速度監(jiān)測單元，用于監(jiān)測所述檢測機器人的運動關(guān)節(jié)的運動速度并通過控制電纜發(fā)送至所述執(zhí)行機構(gòu)失速保護(hù)單元； 所述執(zhí)行機構(gòu)失速保護(hù)單元，用于在根據(jù)所述運動速度判斷到所述檢測機器人出現(xiàn)失速時，執(zhí)行失速保護(hù)操作。
8.如權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括限位保護(hù)單元、位置偏差報警單元和設(shè)于所述檢測機器人上的位置監(jiān)測單元； 所述位置監(jiān)測單元，用于監(jiān)測所述機器人的位置并通過所述控制電纜發(fā)送至所述限位保護(hù)單元和位置偏差報警單元； 所述限位保護(hù)單元，用于判斷到所述檢測機器人即將出現(xiàn)碰撞時，進(jìn)行限位保護(hù)操作； 所述位置偏差報警單元，用于判斷到所述檢測機器人出現(xiàn)位置偏差時輸出報警信號。
9.如權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括設(shè)于所述檢測機器人上的氣壓監(jiān)測單元和與所述氣壓監(jiān)測單元相連的氣壓報警單元；所述氣壓監(jiān)測單元，用于監(jiān)測所述檢測機器人的氣壓并通過所述氣纜返回給所述氣壓報警單元；所述氣壓報警單元，用于在判斷到所述氣壓異常時輸出報警信號。
10.如權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括一通過互聯(lián)網(wǎng)與所述運動控制單元通信的服務(wù)器，用于發(fā)送控制指令至所述運動控制單元并接收所述運動控制單元返回的數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G05B19/418GK204009558SQ201420474315
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】林戈, 王賢彬, 曾晨明, 朱傳雨, 金國棟, 田浩志, 陳建, 李明, 陳懷東, 馬官兵 申請人:中廣核檢測技術(shù)有限公司, 蘇州熱工研究院有限公司, 中國廣核集團(tuán)有限公司