一种管道外壁涂层检测与自动修补机器人的制作方法

本实用新型涉及一种涂层检测修补装置，特别是一种管道外壁涂层检测与自动修补机器人。

背景技术：

钢结构在船舶和建筑中占有重要的作用，钢制管道是一种非常常见的钢结构，应用相当广泛。钢结构为了防止腐蚀需要对其外壁和内腔进行涂装，在实际喷涂的涂层容易发生不均匀或漏涂的状况，若涂装不彻底则漏涂部分会产生严重的腐蚀。目前市场上一般采用多次涂装的方法来避免漏涂，但这样会造成部分涂层过厚，造成严重的涂料浪费。故亟需一种能有效检测管道外壁涂层厚度并针对性进行修补作业的装置。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供了一种管道外壁涂层检测与自动修补机器人。

为达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种管道外壁涂层检测与自动修补机器人，包括：

主架体，其包括第一环体、第二环体和多根横向连接杆，所述横向连接杆连接在第一环体和第二环体之间，所述第一环体包括外齿环部和2个导电环部，2个导电环部分别与电源的正、负极相连接；

行走机构，其包括安装在所述横向连接杆上的行走主动轮、行走从动轮和行走电机，所述行走电机驱动所述行走主动轮转动；

涂层测量装置，其包括测量主控制器、第一周向移动机构、第一受电机构、预压电机、夹具和测量探头，所述第一周向移动机构包括第一支撑架、第一移动电机、第一主动齿轮和第一从动轮，所述第一主动齿轮安装在所述第一移动电机的转轴上，所述第一主动齿轮与所述第一环体上外齿环部相啮合，所述第一从动轮与所述第一环体的内圆周壁相抵触；所述测量主控制器安装在第一支撑架上，所述第一受电机构包括第一正极触片和第一负极触片，所述第一正极触片和第一负极触片分别与2个所述导电环部相抵触；所述预压电机通过连接杆连接在第一支撑架上，所述夹具安装在预压电机的转轴上，所述测量探头安装在所述夹具上；

涂层修补装置，其包括喷涂主控制器、第二周向移动机构、第二受电机构和喷涂装置，所述第二周向移动机构包括第二支撑架、第二移动电机、第二主动齿轮和第二从动轮，所述第二主动齿轮安装所述第二移动电机的转轴上，所述第二主动齿轮与所述第一环体上外齿环部相啮合，所述第二从动轮与所述第一环体的内圆周壁相抵触；所述喷涂主控制器安装在第二支撑架上，所述第二受电机构包括第二正极触片和第二负极触片，所述第二正极触片和第二负极触片分别与2个所述导电环部相抵触；所述喷涂装置安装第二支撑架上。

本实用新型相较于现有技术，通过行走机构带动涂层测量装置、涂层修补装置在管道外壁轴向移动，通过第一周向移动机构带动测量探头对被测管道外壁的涂层膜厚进行检测，通过第二周向移动机构带动喷涂装置移动到涂层厚度不良位置处进行喷涂，完成不良涂层的修补，能够自动完成涂层的检测和修补，修补效率高，修补成本低，大大提升钢结构抗腐蚀性能，提高钢结构稳定性。

进一步地，所述涂层测量装置和涂层修补装置均可拆卸式地安装在所述主架体的第一环体上。

采用上述优选的方案，涂层测量装置和涂层修补装置可以分开安装，在涂层测量装置检测完成后，在发现不良厚度涂层的情况下再进行更换涂层修补装置予以修补。

进一步地，所述预压电机的转动轴上套设有扭力限制器，所述夹具连接在扭力限制器外圈。

采用上述优选的方案，扭力限制器可以控制测量探头与预压电机间的扭矩值，在测量探头与管壁涂层的抵触力对预压电机所产生的扭矩超过扭力限制器标称扭矩时发生打滑，防止测量探头对涂层产生过大压力，为测量探头与管壁涂层间提供稳定的预压力。

进一步地，所述涂层测量装置和涂层修补装置上都设有倾角传感器。

采用上述优选的方案，可以精准的检知测量探头和喷涂装置的圆周向位置。

进一步地，所述涂层测量装置的夹具上还夹持有不良点标记机构，所述涂层修补装置还包括用于检测所述不良点标记机构标记印记的图像采集装置。

采用上述优选的方案，可以更为精准地定位不良涂层的位置，提高修补的准确度。

进一步地，还包括显示装置，所述显示装置与测量主控制器信号连接，所述显示装置上设有与涂层检测采集点数量相一致的多个显示单元，所述测量主控制器接收测量探头检测的涂层厚度数据，处理后通过显示装置的显示单元输出显示。

采用上述优选的方案，通过显示装置可以直观了解检测数据状态和不良涂层的位置。

进一步地，所述主架体的第一环体、第二环体和多根横向连接杆均为空心结构，空心结构内部设有供电线路。

采用上述优选的方案，优化供电线路排布，提高装置的紧凑性，防止供电线路对行走机构产生干扰。

进一步地，所述第一环体和第二环体上设有用于避让管道支撑架或管道与地面接触部位的开口部。

采用上述优选的方案，可以有效避开管道支撑架或与地面接触部位，提高机器人适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型主架体和行走机构一种实施方式的结构示意图；

图3是本实用新型涂层测量装置一种实施方式的结构示意图；

图4是本实用新型一种实施方式的结构示意图；

图5是本实用新型一种实施方式的结构示意图；

图6是本实用新型涂层修补装置一种实施方式的结构示意图；

图7是本实用新型另一种实施方式的结构示意图；

图8是本实用新型显示装置一种实施方式的结构示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件的名称：

1-主架体；11-第一环体；111-外齿环部；112-导电环部；113-开口部；12-第二环体；13-横向连接杆；2-行走机构；21-行走主动轮；22-行走从动轮；23-行走电机；3-涂层测量装置；31-测量主控制器；32-第一周向移动机构；321-第一支撑架；322-第一移动电机；323-第一主动齿轮；324-第一从动轮；33-第一受电机构；331-第一正极触片；332-第一负极触片；34-预压电机；35-夹具；36-测量探头；4-涂层修补装置；41-喷涂主控制器；42-第二周向移动机构；421-第二支撑架；422-第二移动电机；423-第二主动齿轮；424-第二从动轮；43-第二受电机构；431-第二正极触片；432-第二负极触片；44-喷涂装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-6所示，一种管道外壁涂层检测与自动修补机器人，包括：

主架体1，其包括第一环体11、第二环体12和多根横向连接杆13，横向连接杆13连接在第一环体11和第二环体12之间，第一环体11包括外齿环部111和2个导电环部112，2个导电环部112分别与电源的正、负极相连接；

行走机构2，其包括安装在横向连接杆13上的行走主动轮21、行走从动轮22和行走电机23，行走电机23驱动行走主动轮21转动；

涂层测量装置3，其包括测量主控制器31、第一周向移动机构32、第一受电机构33、预压电机34、夹具35和测量探头36，第一周向移动机构32包括第一支撑架321、第一移动电机322、第一主动齿轮323和第一从动轮324，第一主动齿轮323安装在第一移动电机322的转轴上，第一主动齿轮323与第一环体11上外齿环部111相啮合，第一从动轮324与第一环体11的内圆周壁相抵触；测量主控制器31安装在第一支撑架321上，第一受电机构33包括第一正极触片331和第一负极触片332，第一正极触片331和第一负极触片332分别与2个导电环部112相抵触；预压电机34通过连接杆连接在第一支撑架321上，夹具35安装在预压电机34的转轴上，测量探头36安装在夹具35上；

涂层修补装置4，其包括喷涂主控制器41、第二周向移动机构42、第二受电机构43和喷涂装置44，第二周向移动机构42包括第二支撑架421、第二移动电机422、第二主动齿轮423和第二从动轮424，第二主动齿轮423安装第二移动电机422的转轴上，第二主动齿轮423与第一环体11上外齿环部111相啮合，第二从动轮424与第一环体11的内圆周壁相抵触；喷涂主控制器41安装在第二支撑架上421，第二受电机构43包括第二正极触片431和第二负极触片432，第二正极触片431和第二负极触片432分别与2个导电环部112相抵触；喷涂装置44安装第二支撑架421上。

采用上述技术方案的有益效果是：通过行走机构2带动涂层测量装置3、涂层修补装置4在管道外壁轴向移动，通过第一周向移动机构32带动测量探头36对被测管道外壁的涂层膜厚进行检测，通过第二周向移动机构42带动喷涂装置44移动到涂层厚度不良位置处进行喷涂，完成不良涂层的修补，能够自动完成涂层的检测和修补，修补效率高，大大提升钢结构抗腐蚀性能，提高钢结构稳定性。

在本实用新型的另一些实施方式中，涂层测量装置3和涂层修补装置4均可拆卸式地安装在主架体1的第一环体11上。采用上述技术方案的有益效果是：涂层测量装置3和涂层修补装置4可以分开安装，在涂层测量装置3检测完成后，在发现不良厚度涂层的情况下再进行更换涂层修补装置4予以修补。

在本实用新型的另一些实施方式中，预压电机34的转动轴上套设有扭力限制器(未示出)，夹具35连接在扭力限制器外圈。采用上述技术方案的有益效果是：扭力限制器可以控制测量探头与预压电机间的扭矩值，在测量探头与管壁涂层的抵触力对预压电机所产生的扭矩超过扭力限制器标称扭矩时发生打滑，防止测量探头对涂层产生过大压力，为测量探头与管壁涂层间提供稳定的预压力。

在本实用新型的另一些实施方式中，涂层测量装置3和涂层修补装置4上都设有倾角传感器(未示出)。采用上述技术方案的有益效果是：可以精准的检知测量探头和喷涂装置的圆周向位置。

在本实用新型的另一些实施方式中，第二环体上设置有拎环(未标出)，便于携带，拎环数量可随横向连接杆数量的不同而变动，当横向连接杆13的数量为3根时，拎环可设置三个，第二环体被三个横向连接杆分成三个区域，每个区域的中心即到两边横向连接杆的距离相同的部位各设置一个拎环。

在本实用新型的另一些实施方式中，涂层测量装置3的夹具35上还夹持有不良点标记机构(未示出)，涂层修补装置4还包括用于检测所述不良点标记机构标记印记的图像采集装置(未示出)。采用上述技术方案的有益效果是：可以更为精准地定位不良涂层的位置，提高修补的准确度。

在本实用新型的另一些实施方式中，还包括显示装置(未示出)，所述显示装置与测量主控制器31信号连接，所述显示装置上设有与涂层检测采集点数量相一致的多个显示单元，所述测量主控制器接收测量探头检测的涂层厚度数据，处理后通过显示装置的显示单元输出显示(如图8所示)。采用上述技术方案的有益效果是：通过显示装置可以直观了解检测数据状态和不良涂层的位置。

在本实用新型的另一些实施方式中，主架体1的第一环体11、第二环体12和多根横向连接杆13均为空心结构，空心结构内部设有供电线路。采用上述技术方案的有益效果是：优化供电线路排布，提高装置的紧凑性，防止供电线路对行走机构产生干扰。

如图7所示，在本实用新型的另一些实施方式中，第一环体11和第二环体12上设有用于避让管道支撑架或管道与地面接触部位的开口部113。开口部113的下端可以设置防止开口部与地面接触的部件(未标出)，如滚轮，可以一边各一个，滚轮可与地面相接触，起到一定的支撑作用，并能够防止开口部末端与地面直接接触造成磨损。采用上述技术方案的有益效果是：可以有效避开管道支撑架或与地面接触部位，提高机器人适用性。

下面是本实用新型的涂层测量装置和涂层修补装置可拆卸更换式实施方式的主要工作原理和过程：

1.编写程序输入机器人控制装置，调整好机器人的行走机构，将机器人套装在管道外壁，使行走机构的主动轮与从动轮紧贴管道外壁；

2.将测量仪表放入仪表盒内，并将测量探头安装在夹具上夹紧并调节，使得测量时测量探头能够紧贴管道外壁；

3.夹具通过预压电机驱动，测量时，预压电机转动使测量探头接触到管道外壁完成单点测量工作，测量完成后预压电机反向转动，使测量探头离开管道外壁，再通过第一周向移动机构沿管道外壁转动，进行管道外壁当前横截面其他测量点的膜厚数据，如管道外壁每个横截面测量12个点，则每测量一个膜厚数值，将涂层测量装置转动30°，直到完成全部12个点的测量；

4.当前横截面的测量完成后，行走电机驱动主动轮使机器人在管道外壁轴向移动，移动到下一个待测点进行该横截面上12个点的测量，然后重复上述动作，直到完成整个管道的测量；

5.控制装置将产生的各测点数据通过显示装置以可视化的方式表达，如图8所示，每个圆代表一个测点，根据各测点的涂层膜厚测量数据，用不同颜色的圆来区分合格与不良，不良涂层中，不同膜厚范围的涂层(不合格的程度)，也可用不同颜色的圆来区分；

6.将涂层测量装置更换为涂层修补装置，行走机构沿轴向移动到不良厚度涂层所在横截面位置处，第二周向移动机构带动喷涂装置转动到不良测点处，打开喷涂装置对不良涂层处进行喷涂，然后再进行其他不良涂层点位的修补，直至完成整个管道外壁的修补工作。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。