專利名稱：小型管道機器人視覺檢測系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于管道機器人視覺檢測領域，涉及一種小型管道機器人視覺檢測系統。
背景技術：
在石油、化工、給排水等許多管道工程中，都需要進行管道檢測、疏通和維護等作業，管道機器人在完成這些工作中能夠發揮重要作用。管道機器人的設計難點在于機器人管徑適應范圍較窄，當前對于大直徑管道機器人的研究已經取得了比較多的成果，并且已經進入實用階段，而對于小直徑管道機器人來說，基本上還處在試驗階段，還有許多問題有待研究解決。小型管道機器人視覺檢測裝置是一項值得研究的重要技術課題。因此，針對小直徑管道的特定環境，開發一種視覺檢測系統，安裝在小型管道機器人上，隨其進入管道，采集、處理和分析數據，實現管道檢測的目的，具有重要意義。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種視覺檢測系統，能夠快速安裝在小型管道機器人上，通過攝像頭部件的俯仰和軸向旋轉兩個自由度的運動，實現管道內的全面檢測。本實用新型的目的通過以下技術方案來實現:視覺檢測系統，包括攝像頭裝置、俯仰傳動裝置、軸向旋轉傳動裝置、防護裝置及控制系統，其特征在于:攝像頭裝置安裝在視覺檢測系統的前端，俯仰傳動裝置和軸向旋轉傳動裝置在控制系統的控制下，可以帶動攝像頭裝置實現俯仰運動和軸向旋轉運動，控制系統安裝在視覺檢測系統的后端，除控制俯仰傳動裝置和軸向旋轉傳動裝置的兩個電機夕卜，還可以控制攝像頭裝置中的音圈電機，用以調節攝像頭和C⑶板機的距離，實現調焦功能；并能夠控制攝像頭裝置中的燈光亮度，更清楚地觀察管道內情況。防護裝置將攝像頭裝置、俯仰傳動裝置、軸向旋轉傳動裝置、控制系統聯結為一體并起到防護的作用。本實用新型技術方案的突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在:本實用新型結構緊湊、易于實現，視覺檢測系統可以快速安裝于小型管道機器人上；通過俯仰傳動裝置和軸向旋轉傳動裝置可以調節攝像頭裝置的俯仰角和軸向旋轉角，實現全方位檢測管道；通過控制音圈電機電流，實現攝像頭裝置的調焦功能；小型管道機器人視覺檢測系統能夠適用60-150_之間不同的管徑，滿足在線檢測的要求，應用前景看好。根據本實用新型的一個方面，提供了一種一種小型管道機器人視覺檢測系統，其特征在于包括:采集視頻信號的攝像頭裝置；調節攝像頭裝置的俯仰角度的俯仰傳動裝置；調節攝像頭裝置的軸向旋轉角度的軸向旋轉傳動裝置；保護攝像頭裝置、 俯仰傳動裝置、軸向旋轉傳動裝置的防護裝置；[0014]調節攝像頭裝置的俯仰角度、軸向旋轉角度的控制系統，其中所述攝像頭裝置被安裝在小型管道機器人視覺檢測系統的前端，并包括左連接塊、首圈電機、C⑶板機、鏡頭及右連接塊，所述俯仰傳動裝置包括俯仰電機、左支撐板、右支撐板及傳動帶，所述左連接塊和右連接塊的轉軸通過軸承分別固定在左支撐板和右支撐板上，俯仰電機固定在左支撐板和右支撐板上，通過傳動帶把俯仰電機的動力傳輸到右連接塊上。
以下結合附圖對本實用新型技術方案作進一步說明:
圖1是根據本實用新型的一個實施例的小型管道機器人視覺檢測系統的外觀示意圖；圖2是根據本實用新型的一個實施例的小型管道機器人視覺檢測系統的控制系統原理圖。圖3是
圖1所示的實施例的剖面結構示意圖。附圖標記:I左支撐板 2左連接塊 3音圈電機 4C⑶板機 5攝像頭6右連接塊 7右支撐板 8帶傳動9俯仰電機10旋轉體 11電機座 12固定座 13滑環底板14滑環座 15軸向旋轉電機16端蓋17螺柱18電路板 19后缸套 20軸承21前缸套 22透明罩 23防護罩 24快速接口
具體實施方式
參見
圖1、圖2和圖3，根據本實用新型的一個實施例的小型管道機器人視覺檢測系統采用模塊化設計，分為攝像頭裝置、俯仰傳動裝置、軸向旋轉傳動裝置、防護裝置及控制系統共5個模塊。攝像頭裝置安裝在視覺檢測系統的前端，包括左連接塊2、音圈電機3、C⑶板機4、鏡頭5及右連接塊6。各零件之間通過螺釘連接成一體。俯仰傳動裝置包括俯仰電機9、左支撐板1、右支撐板7及傳動帶8。俯仰電機9固定在左支撐板I和右支撐板7上，通過傳動帶8把俯仰電機9的動力傳輸到右連接塊6上。攝像頭裝置中的左連接塊2和右連接塊6上的轉軸通過軸承分別固定在俯仰傳動裝置的左支撐板1、右支撐板7上。該轉軸與左連接塊2、轉軸和右連接塊6是一體的。軸向旋轉傳動裝置包括旋轉體10、電機座11、固定座12、滑環底板13、滑環座14、軸向旋轉用電機15及軸向旋轉軸承20。其中旋轉體10、電機座11、滑環底板13和軸向旋轉用電機15通過螺釘連接，組成軸向旋轉傳動裝置的可旋轉部分，可旋轉部分和軸向旋轉軸承20的內圈過盈配合，一起旋轉；固定座12和滑環座14通過螺釘連接，組成軸向旋轉傳動裝置的固定部分；俯仰傳動裝置中的左支撐板1、右支撐板7和軸向旋轉傳動裝置可旋轉部件中的旋轉體10通過螺釘連接成一體。防護裝置包括端蓋16、后缸套19、前缸套21、透明罩22和防護罩23。軸向旋轉傳動裝置固定部分中的固定座12的下端通過螺紋與后缸套19連接，固定座12的上端通過螺紋與前缸套21下端連接；前缸套21中部和軸承20外圈過盈配合；前缸套21上端與透明罩22膠接在一起；防護罩23通過緊定螺釘固定在前缸套21上，起到保護作用；后缸套19下端通過螺紋與端蓋16連接，端蓋16中間裝有航空插座，用于快速連接相配套的小型管道機器人。為節約空間，控制系統的控制電路板18分為多層(圖3中顯示為三層)，用多個螺柱17連接成一體，電路板18上焊接有單片機及控制元器件。控制系統通過螺柱17和軸向旋轉傳動裝置固定部分的固定座12連接成一體。控制電路板18通過端蓋16上的航空插座與平板電腦或筆記本電腦相連，用于識另IJ、接收和處理電腦發出的控制信號，根據控制信號的要求實現攝像頭裝置的燈光亮度調節、俯仰角度調節、軸向旋轉角度調節和攝像頭焦距調整。具體應用時，根據本實用新型的小型管道機器人視覺檢測系統通過快速接口 24被安裝在相配套的小型管道機器人上，隨小型管道機器人進入管道。視覺檢測系統控制單元作為下位機通過串口通訊方式實時接收和解析作為上位機的平板電腦或筆記本電腦發出的指令，通過模擬量調節可以控制攝像頭5上燈光的亮度；通過控制俯仰傳動裝置中俯仰電機9的轉動，俯仰電機9的動力經由傳動帶8傳遞至攝像頭裝置中的右連接塊6，從而實現攝像頭裝置的俯仰角度調節。通過控制軸向旋轉傳動裝置中的軸向旋轉電機15的轉動，軸向旋轉電機15的動力經由電機座11和旋轉體10而帶動俯仰傳動裝置和攝像頭裝置進行軸向轉動，從而實現攝像頭裝置的軸向角度調節；通過滑環底板13和滑環座14的使用，可進一步實現攝像頭裝置的軸向360°連續旋轉。通過控制音圈電機3電流的大小，可以調節鏡頭5和CCD板機4的成像距離，從而實現攝像頭裝置的調焦功能。該視覺檢測系統采集的管道內視頻信息通過數據線傳輸至平板電腦或筆記本電腦，供實時觀測或保存。
本實用新型的一個具體實施例的小型管道機器人視覺檢測系統具有長度150_，最大處直徑55mm。根據本實用新型的一個實施例的小型管道機器人視覺檢測系統適用于約60-150_的管道直徑，在觀測管道內情況時，可以根據需要調整攝像頭裝置的俯仰角度和軸向旋轉角度實現全方位管道檢測，可以通過調整攝像頭燈光亮度和攝像頭焦距實現更清晰地采集視頻，為管道維修提供相應的依據。以上僅是本實用新型的具體應用范例，對本實用新型的保護范圍不構成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術方案，均落在本實用新型權利保護范圍之內。
權利要求1.一種小型管道機器人視覺檢測系統，其特征在于包括: 采集視頻信號的攝像頭裝置； 調節攝像頭裝置的俯仰角度的俯仰傳動裝置； 調節攝像頭裝置的軸向旋轉角度的軸向旋轉傳動裝置； 保護攝像頭裝置、俯仰傳動裝置、軸向旋轉傳動裝置的防護裝置； 調節攝像頭裝置的俯仰角度、軸向旋轉角度的控制系統， 其中 所述攝像頭裝置被安裝在小型管道機器人視覺檢測系統的前端，并包括左連接塊(2)、音圈電機(3 )、C⑶板機(4 )、鏡頭(5 )及右連接塊(6)， 所述俯仰傳動裝置包括俯仰電機(9)、左支撐板(I)、右支撐板(7)及傳動帶(8)，所述左連接塊(2)和右連接塊(6)的轉軸通過軸承分別固定在左支撐板(I)和右支撐板(7)上， 俯仰電機(9 )固定在左支撐板(I)和右支撐板(7 )上，通過傳動帶(8 )把俯仰電機(9 )的動力傳輸到右連接塊(6)上。
2.根據權利要求1的小型管道機器人視覺檢測系統，其特征在于: 軸向旋轉傳動裝置包括一個可旋轉部分、一個固定部分、旋轉用電機(15 )及軸向旋轉軸承(20)， 其中， 所述可旋轉部分包括與軸向旋轉用電機(15)相連接的旋轉體(10)、電機座(11 )、滑環底板(13)， 所述固定部分包括相互連接的固定座(12)和滑環座(14)， 所述可旋轉部分和軸向旋轉軸承(20)的內圈過盈配合，一起旋轉， 所述左支撐板(I )、右支撐板(7)與旋轉體(10)連接成一體。
3.根據權利要求2的小型管道機器人視覺檢測系統，其特征在于: 防護裝置包括端蓋(16)、后缸套(19)、前缸套(21)、透明罩(22)和防護罩(23)， 所述固定座(12)的下端與后缸套(19)連接， 固定座(12)的上端與前缸套(21)的下端連接， 前缸套(21)的中部和軸向旋轉軸承(20)的外圈過盈配合， 前缸套(21)的上端與透明罩(22)連接在一起， 防護罩(23)被固定在前缸套(21)上， 后缸套(19)的下端通過螺紋與端蓋(16)連接， 端蓋(16)中間裝有與相配套的小型管道機器人相連接的航空插座。
4.根據權利要求3的小型管道機器人視覺檢測系統，其特征在于: 控制系統包括分為多層的控制電路板(18)，控制電路板(18)的各層用多個螺柱(17)連接，電路板(18)上焊接有單片機及控制元器件， 控制系統通過螺柱(17)和所述固定座(12)連接成一體， 控制電路板(18)通過端蓋(16)上的所述航空插座與一個上位機相連。
專利摘要本實用新型提供一種小型管道機器人視覺檢測系統，適用于60-150mm之間的管道直徑，包括攝像頭裝置、俯仰傳動裝置、軸向旋轉傳動裝置、防護裝置及控制系統。在觀測管道內情況時，通過控制俯仰傳動裝置中的電機，可以進行攝像頭裝置的俯仰角度調節；通過控制軸向旋轉傳動裝置中的電機，可以進行攝像頭裝置的軸向旋轉角度調節或360°無限制連續旋轉；通過控制模擬量輸出的大小，可以進行攝像頭燈光亮度的調整；通過控制攝像頭裝置中的音圈電機電流大小，可以進行攝像頭焦距的調整以便更清晰地觀察管道內情況，為管道維修提供相應的依據。
文檔編號F16L101/30GK203147157SQ201320054588
公開日2013年8月21日 申請日期2013年1月30日 優先權日2013年1月30日
發明者李天劍, 劉相權, 尹利君 申請人:北京信息科技大學