一种拍照机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于身管检测领域，具体涉及一种拍照机器人。
【背景技术】
[0002]目前的炮膛检测绝大多数仍采用传统的由光学望远系统组成的窥膛镜进行肉眼观察，再凭借专家经验进行观差、判断进而确定炮膛内损伤和修复的等级。这种方式主要依赖于主观判断，而不是客观标准。因此测量结果精度低、误差大，很难适应现代化的火炮生产技术。可以设想，如果设计出一种设备来自动完成内膛信息检测的过程，再将检测到的信息交由计算机系统和一系列算法处理，从而将测得的高精度数据与客观建立起的炮膛内部损伤与评定的客观标准相对照，则可以准确的给出炮膛的修复方案。随着计算机技术的发展，计算机处理图片信息的算法越来越先进，数据处理已经不是难题，因此关键就是炮膛深孔内部信息的获得。这就要求设计出一种新的机电一体化设备，自动完成炮膛内部信息的采集。而随着电子技术、微机应用和自动控制理论、传感器技术以及机器人技术的日趋成熟，使解决这一问题成为了可能。
[0003]为了解决这一问题，国内有哈尔滨理工大学的研究人员做过相关的研究，其保证测量精度的设计思路为利用多爪支撑定心装置实现预紧和定心。但其结构的预紧采用的是压簧，并不能保证任意口径下对身管的有效压力稳定，更难以保证有效驱动。此外，其身管口径适应范围是100mm——203mm，但是在实际测量的时候需要针对不同口径的身管更换支撑臂和测头，严格意义上来讲这不能算是连续变径，操作起来也相对麻烦。其设计的系统给出的设计参数是:整个装置轴线与炮管内膛轴线的同轴度不大于0.5_。而根据其检测的技术指标:直线度测量精度0.1mm ;直径测量精度:< 5 μ m而言，同轴度0.5mm的误差已经是直线测量精度的5倍，更是直径测量精度的100倍。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种拍照机器人，用于检测身管内部损伤情况。
[0005]实现本发明目的的技术解决方案为:一种膛内拍照机器人，包括机架，驱动机构，变径调节机构，拍照机构，传动机构和行走机构；机架两端为空心圆柱,两圆柱通过沿圆柱周向均匀分布的三根连杆连接，驱动机构与机架的一端圆柱连接，变径调节机构与机架的另一端圆柱连接，拍照机构与驱动机构连接，传动机构与驱动机构连接，行走机构一端与传动机构连接，另一端与变径调节机构连接；驱动机构包括第一电机外壳，第一步进电机、后端盖、驱动支架安装平台组成，第一电机外壳为无盖盒体，底部设有凸台，驱动支架安装平台为圆柱体，一端挖空；第一步进电机固定在第一电机外壳内，第一电机外壳的无盖一端与后端盖固定连接，另一端的凸台处与驱动支架安装平台挖空一端螺纹连接，驱动支架安装平台另一端与机架固定连接。
[0006]上述变径调节机构包括变径支撑臂、变径支撑臂支架、变径连杆、变径螺母、第二电机固定外壳、第二电机安装外壳、调节弹簧、弹簧导杆、第二步进电机和压力传感器；弹簧导杆为三层阶梯杆，台阶面面积依次减小，第二步进电机通过第二电机固定外壳固定在弹簧导杆大截面端，调节弹簧套在弹簧导杆另一端；第二电机安装外壳中心设有阶梯孔，上述弹簧导杆、调节弹簧组成的柔性调节装置可以沿第二电机安装外壳的孔内滑动，形成间隙的孔轴配合；第二步进电机带有丝杠，沿周向均匀分布的三组变径连杆的一端与第二步进电机的伸出丝杠通过变径螺母连接，另一端与变径支撑臂铰接；变径支撑臂端部与变径支撑臂支架铰接，三组变径支撑臂支架沿周向均匀固定在第二电机安装外壳上；变径调节机构的第二电机安装外壳与机架固定连接，压力传感器设置在变径支撑臂外壁，且远离变径支撑臂支架的一侧。
[0007]上述拍照机构由第三步进电机和相机组成，相机与第三步进电机固定连接，第三步进电机固定在驱动机构的后端盖上。
[0008]上述传动机构包括第一传动轴、平键、蜗杆、蜗轮、同步带轮、驱动支撑臂、第一套筒、第二套筒、角接触球轴承和驱动支撑臂支架；蜗杆与沿其圆周方向均匀分布的三个蜗轮，形成齿轮啮合；第一传动轴上依次布置第一套筒、蜗轮、同步带轮、第二套筒，蜗轮与第一传动轴通过平键连接，同步带轮与第一传动轴通过平键连接，蜗轮与同步带轮轴向长度相加与第一传动轴中段长度相等，同步带轮另一端套在行走机构上；第一套筒和第二套筒两端分别通过角接触球轴承轴向定位，两个角接触球轴承外侧分别设有驱动支撑臂；三组驱动支撑臂支架的一端与驱动支撑臂一端活动连接，三组驱动支撑臂支架的另一端沿周向均匀固定在驱动机构的驱动支架安装平台的端平面上，驱动支撑臂另一端与行走机构连接；传动机构的蜗杆与驱动机构的第一步进电机通过平键连接。
[0009]行走机构包括三组行走装置和第二传动轴；行走装置包括两个行进轮和平行四边形连杆组成，两个行进轮之间通过平行四边形连杆铰接，一个行进轮靠近驱动机构，另一个行进轮靠近变径调节机构，同步带的另一端套在行走机构的第二传动轴上，驱动支撑臂另一端与行走机构的第二传动轴活动联接；靠近传动机构一侧的行进轮套在第二传动轴上，第二传动轴上依次布置第一套筒、行进轮、同步带轮、第二套筒，行进轮和同步带轮与第二传动轴通过平键连接，所述的行进轮与同步带轮轴向长度相加与第二传动轴中段长度相等；第一套筒和第二套筒两端分别通过角接触球轴承轴向定位，角接触球轴承外侧设有驱动支撑臂；行走机构的另一侧行进轮与变径调节机构的变径支撑臂铰接。
[0010]本发明与现有技术相比，其显著优点:(1)大大提高了检测系统与身管之间的同轴度精度:通过ADAMS多体动力学仿真分析结果显示:当系统与管件间隙为0.05_，综合位移偏移量(即同轴度误差)最大为0.12_;而当减小管件与系统之间的间隙至0.003_，综合位移偏移量将下降到0.03mm，将上述已有设计的100倍误差降低到了 5倍误差；当调整到行进轮与管壁间无间隙时，同轴度测量结果能降到微米级。
[0011](2)本发明在机械结构上采用了自主设计的平行四边形——丝杠螺母变径机构，在控制系统方面采用了高精度步进电机及传感器闭环的控制方式，既实现了系统同时同程度连续变径的工况要求，又实现了系统前进过程中压力在一定范围内变化的自动调节；本发明结构简洁紧凑，成本低，十分容易实现。相比同类产品设计，检测不同口径的身管时，不需要更换任何零部件，因此操作十分方便。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的拍照机器人的整体结构剖面示意图。
[0013]图2为本发明的拍照机器人的行走机构局部剖面示意图；其中(a)为行走机构局部剖面示意图；(b)为I的局部放大图。
[0014]图3为本发明的拍照机器人的整体结构示意图。
[0015]图4为本发明的自动拍照机器人的自动控制系统连接示意图。
[0016]图5为本发明的自动拍照机器人的电源模块示意图。
[0017]图6为本发明的自动拍照机器人的核心控制模块示意图。
[0018]图7为本发明的自动拍照机器人的矩阵键盘模块示意图。
[0019]图8为本发明的自动拍照机器人的压力传感器模块示意图。
[0020]图9为本发明的自动拍照机器人的步进电机控制模块示意图。
[0021]图10为本发明的自动拍照机器人的显示模块示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0023]结合图1和图3，一种膛内拍照机器人，包括机架5、驱动机构、变径调节机构、拍照机构、传动机构和行走机构，机架5两端为空心圆柱,一端圆柱孔直径Φ 60mm,另一端圆柱孔直径为Φ82_，两圆柱通过沿圆柱周向均匀分布的三根槽钢连接，驱动机构与机架5的Φ82_圆柱孔螺栓连接，变径调节机构与机架5的Φ60_圆柱孔螺纹连接,拍照机构与驱动机构连接，传动机构与驱动机构连接，行走机构一端与传动机构连接，另一端与变径调节机构连接。其中，驱动机构包括第一电机外壳2，第一步进电机1、后端盖20、驱动支架安装平台19组成,第一电机外壳2为无盖盒体,底部设有Φ 70mm圆凸台,驱动支架安装平台19为圆柱体，一端挖空。第一步进电机I通过螺钉固定在第一电机外壳2内，第一电机外壳2的无盖一端与后端盖20通过螺钉固定连接，另一端的凸台处与驱动支架安装平台19挖空一端螺纹连接，驱动支架安装平台19的另一端与机架5的Φ82πιπι圆柱孔螺栓连接。变径调节机构由变径支撑臂14、变径支撑臂支架15、变径连杆12、变径螺母11、第二电机固定外壳9、第二电机安装外壳6、调节弹簧7、弹簧导杆8、第二步进电机29组成。弹簧导杆8为三层阶梯杆，台阶面面积依次减小，截面依次为Φ 48mm、Φ 25mm、Φ 8mm,第二步进电机29通过螺钉连接固定在第二电机固定外壳9内，第二电机固定外壳9通过螺钉连接固定在弹簧导杆8 Φ 48mm截面端，调节弹簧7套在弹簧导杆8 Φ 8_端。压力传感器设置在变径支撑臂14外壁，且远离变径支撑臂支架15的一侧。
[0024]结合图2，第二电机安装外壳6中心设有阶梯孔，孔径大小依次为Φ 48mm、Φ 25mm、Φ 8mm、Φ 33臟，上述弹簧导杆8、调节弹簧7组成的柔性调节装置可以沿第二电机安装外壳6的孔内滑动，形成间隙的孔轴配合。第二步进电机29带有丝杠，变径螺母11与第二步进电机29的伸出丝杠螺纹连接，沿周向均匀分布的三根变径连杆12的一端与变径螺母11销钉连接，另一端与变径支撑臂14销钉连接。变径支撑臂14端部与变径支撑臂支架15销钉连接，三组变径支撑臂支架15通过螺钉连接沿周向均匀固定在第二电机安装外壳6上。变径调节机构的第二电机安装外壳6通过螺纹与机架5的Φ60mm圆柱孔固定连接。拍照机构由第三步进电机28和相机10组成，第三步进电机28的伸出杆将相机10夹紧，第三步进电机28通过螺钉固定在驱动