管道內自適應移動檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于機械自動化工程領域，具體地說是一種管道內自適應移動檢測裝置，包括移動機構及分別位于該移動機構前后兩側的視頻采集機構和信號輸出機構，其中移動機構包括分面機體、張緊機構及驅動機構，所述分面機體的端面為方形、具有四個基準平面，每個基準平面上均通過所述張緊機構連接有驅動機構，該驅動機構通過張緊機構的伸縮抵接于不同內徑管道的內壁上、自適應不同內徑的管道，各所述驅動機構驅動檢測裝置在不同內徑的管道內移動；所述分面機體的兩端分別與視頻采集機構和信號輸出機構密封連接。本實用新型結構簡單、可靠，能夠對直管、彎管和U形管內的環境進行實時監視測量。
【專利說明】
管道內自適應移動檢測裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于機械自動化工程領域，具體地說是一種管道內自適應移動檢測裝置。
【背景技術】
[0002]城市管網、工業管道，管道作為人們日常生活原料的主要輸送設施，因其便捷性、經濟性而得到廣泛的應用。過去的幾十年中，我國建設了大量的地下管網系統，用來輸送天然氣、石油以及各種民用液態物質，保障這些管道系統的安全性和有效性對我們國家的能源安全至關重要。但是隨著使用年限的增加，管道不可避免的會出現老化、裂縫、腐蝕或者受到外來施工的破壞，同時新鋪設的管道也存在焊縫的虛焊、漏焊等等問題;如果不及時處理，一旦發生事故對國家、環境都會帶來巨大的損失，因此定期對各種管道進行勘察和維護就顯得非常必要。
[0003]管道機器人作為一種有效的探測設備，可以深入人類無法到達的狹小空間內執行勘察任務。國內外均對管道機器人開展了相關研究。東京工業大學Sohichi Hirose教授等開發出用于中小管徑的Thes系列輪式管道機器人。韓國CHOI等對多關節輪式管道機器人和差動驅動的輪式管道機器人進行了深入研究，研制出MRINSPECT系列管道機器人。國內哈爾濱工業大學鄧宗全等人針對海底管道系統開發出六輪驅動的輪式管道機器人。上海大學錢晉武等人針對微小管道也開發出螺旋輪驅動的機器人。
[0004]現有的輪式管道機器人大多存在結構尺寸大、轉彎半徑大等特點，適用于大直徑管道的維護與檢修。目前，國內外各種管道機器人存在轉彎半徑大、無法自適應各種不同直徑管道等問題。
【實用新型內容】
[0005]為了解決現有管道機器人無法在充滿液體的小直徑管道內進行檢測作業的問題，本實用新型的目的在于提供一種管道內自適應移動檢測裝置。該四模塊管道內檢測裝置能夠實現在充滿液體的管道環境中更加平穩、順暢地移動，并且采集管道內的視頻信號。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0007]本實用新型包括移動機構及分別位于該移動機構前后兩側的視頻采集機構和信號輸出機構，其中移動機構包括分面機體、張緊機構及驅動機構，所述分面機體的端面為方形、具有四個基準平面，每個基準平面上均通過所述張緊機構連接有驅動機構，該驅動機構通過張緊機構的伸縮抵接于不同內徑管道的內壁上、自適應不同內徑的管道，各所述驅動機構驅動檢測裝置在不同內徑的管道內移動;所述分面機體的兩端分別與視頻采集機構和信號輸出機構密封連接；
[0008]所述張緊機構包括固定滑軌、導向滑塊及舉升桿組，該固定滑軌安裝在所述基準平面上，在所述固定滑軌的前后兩端分別設有與所述驅動機構的前后兩端相連接的舉升桿組，每端的所述舉升桿組均連接有導向滑塊，通過該導向滑塊與所述固定滑軌滑動連接，所述驅動機構通過舉升桿組的擺動沿管道徑向伸縮、自適應不同內徑的管道，且始終抵接于不同內徑的管道內壁上，所述導向滑塊在舉升桿組的擺動過程中沿所述固定滑軌往復移動;兩端的所述舉升桿組結構相同、對稱設置，所述舉升桿組包括復位彈簧、壓桿、舉升桿、輔助桿及軸桿，每個所述導向滑塊的左右兩側均設有一組復位彈簧、舉升桿及輔助桿，所述固定滑軌的兩端分別通過兩端舉升桿組中的壓桿安裝在所述基準平面上，每個所述壓桿的兩端分別與兩側所述輔助桿的一端鉸接，兩側所述輔助桿的另一端均鉸接于同側的舉升桿上，每側所述舉升桿的一端均通過軸桿與導向滑塊的一側相連，另一端與所述驅動機構連接;每側的所述復位彈簧的兩端分別連接于壓桿及軸桿上;所述固定滑軌的左右兩側分別對稱設有壓板，兩側的所述壓板與該固定滑軌相平行，每個所述壓桿的兩端分別通過兩側的所述壓板連接至基準平面上；
[0009]所述分面機體包括外筒及絕緣襯套，該外筒為一端開口、且端面呈方形的筒狀結構，所述外筒的開口端與所述視頻采集機構密封連接，另一端與所述信號輸出機構密封連接;所述外筒具有四個基準平面，每個基準平面上均設有用于安裝所述固定滑軌的凹槽;所述絕緣襯套容置于外筒的內部，為方形筒狀襯套，與所述外筒的內壁貼合;所述信號輸出機構包括線束接頭及防水插頭，所述外筒的另一端開有多個安裝孔，所述線束接頭為多個，每個所述線束接頭均通過防水插頭密封插接在所述安裝孔內，每個所述線束接頭的兩端分別位于外筒的內外兩側；
[0010]所述驅動機構包括安裝腔體、驅動電機、傳動機構、驅動輪、從動輪及履帶，該驅動電機安裝在所述安裝腔體內，輸出端由該安裝腔體伸出通過所述傳動機構與轉動安裝在所述安裝腔體一端的驅動輪連接，所述從動輪轉動安裝在安裝腔體的另一端，并通過所述履帶與所述驅動輪相連;所述安裝腔體每側的前后兩端均與基準平面上的所述張緊機構連接;所述安裝腔體包括安裝盒、固定側板及上蓋，所述驅動電機安裝在該安裝盒內，所述安裝盒的左右兩側均固接有固定側板，所述上蓋固定在該安裝盒上，所述履帶環繞在所述安裝腔體外;所述傳動機構為錐齒輪傳動機構，包括輸出錐齒輪及輸入錐齒輪，該輸出錐齒輪與所述驅動電機的輸出端相連接，所述驅動輪為同軸的兩個，同軸安裝在齒輪軸上，該齒輪軸的兩端均轉動安裝在所述安裝腔體的一端，所述輸入錐齒輪安裝在齒輪軸上、與該齒輪軸連動，且與所述輸出錐齒輪相嚙合；
[0011 ]所述視頻采集機構包括攝像頭及安裝座，該攝像頭固定在所述安裝座上，并通過所述安裝座與分面機體密封連接。
[0012]本實用新型的優點與積極效果為:
[0013]1.本實用新型結構簡單、緊湊，配套設備少且操作簡單，能夠自適應不同內徑的管道，實現在管道中的前進、后退并能夠隨管道的彎曲進行轉向，轉向的角度在O?180度之間。
[0014]2.本實用新型的張緊機構通過固定滑軌、導向滑塊實現，能夠使檢測裝置自適應管道直徑的過程更加平穩、可靠。
[0015]3.本實用新型具有防水性能，能夠在具有水壓的管道中實時作業。
[0016]4.本實用新型控制簡單方便，能夠快速抵達管道中的問題管段，實現對管道的勘株、鉆通、清障等任務D
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的整體結構示意圖之一；
[0018]圖2為本實用新型的整體結構示意圖之二；
[0019]圖3為本實用新型視頻采集機構的結構示意圖；
[0020]圖4為本實用新型分面機體的結構示意圖之一；
[0021]圖5為本實用新型分面機體的結構示意圖之二；
[0022]圖6為本實用新型分面機體上安裝信號輸出機構的結構示意圖；
[0023]圖7為本實用新型信號輸出機構的結構示意圖；
[0024]圖8為本實用新型驅動機構的結構示意圖之一；
[0025]圖9為本實用新型驅動機構的結構示意圖之二；
[0026]圖10為本實用新型舉升桿組的結構示意圖；
[0027]圖11為本實用新型張緊機構的結構示意圖；
[0028]其中:I為攝像頭，2為移動機構，3為信號輸出機構，4為凹槽，5為軸桿，6為齒輪軸，7為線束接頭，8為安裝座，9為分面機體，10為張緊機構，11為驅動機構，12為固定滑軌，13為導向滑塊，14為復位彈簧，15為舉升桿組，16為壓桿，17為壓板，18為舉升桿，19為輔助桿，20為上蓋，21為外筒，22為絕緣襯套，23為安裝盒，24為固定側板，25為驅動電機，26為輸出錐齒輪，27為輸入錐齒輪，28為驅動輪，29為從動輪，30為履帶，31為防水插頭，32為安裝孔，33為電器元件。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳述。
[0030]如圖1、圖2所示，本實用新型包括移動機構2及分別位于該移動機構2前后兩側的視頻采集機構和信號輸出機構3，其中移動機構2包括分面機體9、張緊機構10及驅動機構11，分面機體9的端面為方形(本實施例為正方形)、具有四個基準平面，每個基準平面上均通過張緊機構10連接有驅動機構11，該驅動機構11通過張緊機構10的伸縮抵接于不同內徑管道的內壁上、自適應不同內徑的管道，各驅動機構11驅動檢測裝置整體在不同內徑的管道內移動;分面機體9的兩端分別與視頻采集機構和信號輸出機構3密封連接。
[0031]如圖4、圖5所示，分面機體9包括外筒21及絕緣襯套22，該外筒21為一端開口、端面呈方形(本實施例為正方形)的筒狀結構，外筒21的開口端與視頻采集機構密封連接，另一端與信號輸出機構3密封連接，外筒21的內部用來安裝檢測裝置的電子器件33，用于接收視頻采集機構采集到的視頻圖像，并通過信號輸出機構3輸出；外筒21具有四個基準平面，每個基準平面上均設有凹槽4。絕緣襯套22容置于外筒21的內部，為方形(本實施例為正方形)筒狀襯套，由絕緣材料(如塑料或橡膠)制成;絕緣襯套22的外壁與外筒21的內壁貼合，絕緣襯套22夾在外筒21與電子器件33之間。
[0032]如圖3所示，視頻采集機構包括攝像頭I及安裝座8，該安裝座8為方形(本實施例為正方形)，攝像頭I固定在安裝座8上、與分面機體9內的電子器件33電連接，并通過安裝座8與分面機體9的一端密封連接。
[0033]如圖5?7所示，信號輸出機構3包括線束接頭7及防水插頭31，外筒21的另一端(封閉端)開有多個安裝孔32，線束接頭7為多個，每個線束接頭7均通過一個防水插頭31密封插接在一個安裝孔32內，每個線束接頭7的兩端分別位于外筒21的內外兩側。每個線束接頭7的一端通過線纜與分面機體9內的電子器件電連接，另一端可通過線纜與管道外的監視設備相連。
[0034]如圖8、圖9所示，張緊機構10包括固定滑軌12、導向滑塊13及舉升桿組15，該固定滑軌12固定在每個基準平面上的凹槽4內，在固定滑軌12的前后兩端分別設有與驅動機構11的前后兩端相連接的舉升桿組15，每端的舉升桿組15均連接有一個導向滑塊13，通過導向滑塊13與固定滑軌12滑動連接，驅動機構11通過舉升桿組15的擺動沿管道徑向伸縮、自適應不同內徑的管道，且始終抵接于不同內徑的管道內壁上，導向滑塊13在舉升桿組15的擺動過程中沿固定滑軌12往復移動。
[0035]兩端的舉升桿組15結構相同，對稱設置。舉升桿組15包括復位彈簧14、壓桿16、壓板17、舉升桿18、輔助桿19及軸桿5，每個導向滑塊13的左右兩側均設有一組復位彈簧14、舉升桿18及輔助桿19，即復位彈簧14、舉升桿18及輔助桿19各有四個;固定滑軌12的兩端分別通過兩端舉升桿組15中的壓桿16固定基準平面上的凹槽4中，在固定滑軌12的左右兩側分別對稱設有壓板17，兩側的壓板17與該固定滑軌12相平行，每個壓桿16的兩端分別通過兩側的壓板17連接至基準平面上。每個固定滑軌12上均安裝一個導向滑塊13，每個導向滑塊13的兩側均加工有軸桿5。每個壓桿16的兩端分別與兩側輔助桿19的一端鉸接，兩側輔助桿19的另一端均鉸接于同側的舉升桿18的中間位置，每側舉升桿18的一端均通過軸桿5與導向滑塊13的一側相連，另一端與驅動機構11同側的固定側板24連接。每側的復位彈簧14的兩端分別與同側壓桿16的一端及同側的軸桿5相連接。
[0036]如圖1O、圖11所示，驅動機構11包括安裝腔體、驅動電機25、傳動機構、驅動輪28、從動輪29及履帶30，該安裝腔體由安裝盒23、固定側板24及上蓋20圍成，安裝盒23的左右兩側均固接有固定側板24，上蓋20固定在該安裝盒23上。驅動電機25安裝在安裝盒23內，輸出端由安裝盒23伸出通過傳動機構與轉動安裝在安裝盒23—端的驅動輪28連接，從動輪29轉動安裝在安裝盒23的另一端，并通過履帶30與驅動輪28相連，履帶30環繞在安裝腔體外。安裝盒23每側的固定側板24的前后兩端均與舉升桿組15中的舉升桿18的另一端連接。
[0037]本實用新型的傳動機構可為錐齒輪傳動機構，包括輸出錐齒輪26及輸入錐齒輪27，該輸出錐齒輪26與驅動電機25的輸出端相連接;驅動輪28為同軸的兩個，同軸安裝在齒輪軸6上，該齒輪軸6的兩端均轉動安裝在安裝盒23的一端，輸入錐齒輪27安裝在齒輪軸6上、位于兩個驅動輪28之間，輸入錐齒輪27與齒輪軸6連動，且與輸出錐齒輪26相嚙合。
[0038]本實用新型的工作原理為:
[0039]將檢測裝置的四個驅動機構11向分面機體9內部方向壓縮，使舉升桿組15中的舉升桿18擺動;在擺過程中，兩個導向滑塊13分別向內沿固定滑軌12滑動，進而使四個驅動機構11收縮;復位彈簧14被拉伸。然后，將檢測裝置沿管道方向放入管道中，攝像頭I朝前。放開后，復位彈簧14的彈力作用使導向滑塊13反方向滑動，舉升桿18反向擺動，直至驅動機構11中的履帶30接觸到管道內壁后，復位彈簧14停止變形，管道內壁對履帶30產生正壓力及摩擦力。此時，四個驅動機構11中的驅動電機25通電工作，運動通過輸出錐齒輪26及輸入錐齒輪27傳遞到驅動輪28和從動輪29上，再由驅動輪28和從動輪29帶動履帶30，實現檢測裝置在管道內的前進。當將通入驅動電機25的電流方向改變，驅動電機25實現反轉，則帶動檢測裝置后退。攝像頭I負責信號采集，信號輸出機構3負責將采集到的信號通過線纜輸入到管道外的監視設備上。
[0040]當檢測裝置遇到不同內徑的管道或是彎曲的管道時，都會通過舉升桿18的擺動來實現驅動機構11的伸縮，始終保證四個驅動機構11中的履帶30均與管道內壁抵接。
[0041]本實用新型結構簡單、可靠，能夠對直管、彎管和U形管內的環境進行實時監視測量。
【主權項】
1.一種管道內自適應移動檢測裝置，其特征在于:包括移動機構(2)及分別位于該移動機構(2)前后兩側的視頻采集機構和信號輸出機構(3)，其中移動機構(2)包括分面機體(9)、張緊機構(10)及驅動機構(11)，所述分面機體(9)的端面為方形、具有四個基準平面，每個基準平面上均通過所述張緊機構(10)連接有驅動機構(11)，該驅動機構(11)通過張緊機構(10)的伸縮抵接于不同內徑管道的內壁上、自適應不同內徑的管道，各所述驅動機構(11)驅動檢測裝置在不同內徑的管道內移動;所述分面機體(9)的兩端分別與視頻采集機構和信號輸出機構(3)密封連接。2.按權利要求1所述的管道內自適應移動檢測裝置，其特征在于:所述張緊機構(10)包括固定滑軌(12)、導向滑塊(13)及舉升桿組(15)，該固定滑軌(12)安裝在所述基準平面上，在所述固定滑軌(12)的前后兩端分別設有與所述驅動機構(11)的前后兩端相連接的舉升桿組(15)，每端的所述舉升桿組(15)均連接有導向滑塊(13)，通過該導向滑塊(13)與所述固定滑軌(12)滑動連接，所述驅動機構(11)通過舉升桿組(15)的擺動沿管道徑向伸縮、自適應不同內徑的管道，且始終抵接于不同內徑的管道內壁上，所述導向滑塊(13)在舉升桿組(15)的擺動過程中沿所述固定滑軌(12)往復移動。3.按權利要求2所述的管道內自適應移動檢測裝置，其特征在于:兩端的所述舉升桿組(15)結構相同、對稱設置，所述舉升桿組(15)包括復位彈簧(14)、壓桿(16)、舉升桿(18)、輔助桿(19)及軸桿(5)，每個所述導向滑塊(13)的左右兩側均設有一組復位彈簧(14)、舉升桿(18)及輔助桿(19)，所述固定滑軌(12)的兩端分別通過兩端舉升桿組(15)中的壓桿(16)安裝在所述基準平面上，每個所述壓桿(16)的兩端分別與兩側所述輔助桿(19)的一端鉸接，兩側所述輔助桿(19)的另一端均鉸接于同側的舉升桿(18)上，每側所述舉升桿(18)的一端均通過軸桿(5)與導向滑塊(13)的一側相連，另一端與所述驅動機構(11)連接;每側的所述復位彈簧(14)的兩端分別連接于壓桿(16)及軸桿(5)上。4.按權利要求3所述的管道內自適應移動檢測裝置，其特征在于:所述固定滑軌(12)的左右兩側分別對稱設有壓板(17)，兩側的所述壓板(17)與該固定滑軌(12)相平行，每個所述壓桿(16)的兩端分別通過兩側的所述壓板(17)連接至基準平面上。5.按權利要求2所述的管道內自適應移動檢測裝置，其特征在于:所述分面機體(9)包括外筒(21)及絕緣襯套(22)，該外筒(21)為一端開口、且端面呈方形的筒狀結構，所述外筒(21)的開口端與所述視頻采集機構密封連接，另一端與所述信號輸出機構(3)密封連接;所述外筒(21)具有四個基準平面，每個基準平面上均設有用于安裝所述固定滑軌(12)的凹槽(4);所述絕緣襯套(22)容置于外筒(21)的內部，為方形筒狀襯套，與所述外筒(21)的內壁貼合。6.按權利要求5所述的管道內自適應移動檢測裝置，其特征在于:所述信號輸出機構(3)包括線束接頭(7)及防水插頭(31)，所述外筒(21)的另一端開有多個安裝孔(32)，所述線束接頭(7)為多個，每個所述線束接頭(7)均通過防水插頭(31)密封插接在所述安裝孔(32)內，每個所述線束接頭(7)的兩端分別位于外筒(21)的內外兩側。7.按權利要求1所述的管道內自適應移動檢測裝置，其特征在于:所述驅動機構(11)包括安裝腔體、驅動電機(25)、傳動機構、驅動輪(28)、從動輪(29)及履帶(30)，該驅動電機(25)安裝在所述安裝腔體內，輸出端由該安裝腔體伸出通過所述傳動機構與轉動安裝在所述安裝腔體一端的驅動輪(28)連接，所述從動輪(29)轉動安裝在安裝腔體的另一端，并通過所述履帶(30)與所述驅動輪(28)相連;所述安裝腔體每側的前后兩端均與基準平面上的所述張緊機構(10)連接。8.按權利要求7所述的管道內自適應移動檢測裝置，其特征在于:所述安裝腔體包括安裝盒(23)、固定側板(24)及上蓋(20)，所述驅動電機(25)安裝在該安裝盒(23)內，所述安裝盒(23)的左右兩側均固接有固定側板(24)，所述上蓋(20)固定在該安裝盒(23)上，所述履帶(30)環繞在所述安裝腔體外。9.按權利要求7所述的管道內自適應移動檢測裝置，其特征在于:所述傳動機構為錐齒輪傳動機構，包括輸出錐齒輪(26)及輸入錐齒輪(27)，該輸出錐齒輪(26)與所述驅動電機(25)的輸出端相連接，所述驅動輪(28)為同軸的兩個，同軸安裝在齒輪軸(6)上，該齒輪軸(6)的兩端均轉動安裝在所述安裝腔體的一端，所述輸入錐齒輪(27)安裝在齒輪軸(6)上、與該齒輪軸(6)連動，且與所述輸出錐齒輪(26)相嚙合。10.按權利要求1所述的管道內自適應移動檢測裝置，其特征在于:所述視頻采集機構包括攝像頭(I)及安裝座(8)，該攝像頭(I)固定在所述安裝座(8)上，并通過所述安裝座(8)與分面機體(9)密封連接。
【文檔編號】F16L101/30GK205479974SQ201620198758
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月15日
【發明人】李斌, 王洋, 李志強, 王聰, 劉啟宇
【申請人】中國科學院沈陽自動化研究所