一种自适应管径的管道探测装置的制作方法

本实用新型涉及管道检测设备技术领域，尤其是涉及一种自适应管径的管道探测装置。

背景技术：

近年来，随着石油、天然气、化工等产业的迅速发展，管道作为一种重要而有效的物料传输设施，得到了广泛应用。管道的腐蚀、破坏、失修等故障严重阻碍了生产，需要定期对管道内表面进行除锈补口等处理，以延长管道使用寿命，由此管道探测装置应运而生。

现有管道探测装置的移动方式种类繁多，包括轮式、脚式、爬行式、蠕动式、履带式等。对于履带式管道探测装置来说，其包括履带行走装置和驱动装置，在管道中行走时，履带行走装置的3条履带轮由驱动装置驱动张开，使履带贴合管道内壁并紧紧压住，产生与机器人行走方向一致的静摩擦力，驱动装置输出的力驱动履带轮移动，履带式管道探测装置实现了在管道内的行走。现有的履带式管道探测装置是用压力传感器感应与驱动装置连接的履带行走装置的轴向驱动力，之后根据所检测到的轴向驱动力经过一系列的计算，从而推导出单个履带轮所需的正压力，进而控制履带的张开角度，实现履带式管道探测装置在管道内的行走。

现有的管道探测装置的压力传感器感应的是与驱动装置连接的履带行走装置的轴向驱动力，为计算出单个履带轮所需的驱动力(即履带轮与管壁之间的正压力)，还需进行一系列的计算，而且压力传感器感应的压力与单个履带所受的管壁的正压力之间的关系也为非线性相关的，需要大量的运算过程，为正压力的计算带来了很大的不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种自适应管径的管道探测装置，以解决现有技术中存在的，压力传感器用于感应与驱动装置连接的履带行走装置的轴向驱动力，由压力传感器感应的压力计算出单个履带所受的管壁的正压力需要一系列的运算过程，为正压力的计算带来很大的不便的技术问题。

本实用新型提供的一种自适应管径的管道探测装置，包括履带行走组件、驱动组件、压力传感器和控制器；

所述驱动组件的输出端与履带行走组件的输入端连接，所述履带行走组件包括多个履带行走机构，所述驱动组件能够带动多个履带行走机构做相对靠近或者远离的运动；所述压力传感器用于感应履带行走机构所受到的压力，所述控制器与压力传感器连接，所述控制器与驱动组件连接，当所述压力传感器感应到的压力值小于阈值时，所述压力传感器发送信号到控制器，所述控制器控制驱动组件工作，以使履带行走组件的履带行走机构做相对远离的运动；当所述压力传感器感应到的压力值等于阈值时，控制器控制驱动组件关闭，以使履带行走组件的履带行走机构的张合状态固定；当所述压力传感器感应到的压力值大于阈值时，所述压力传感器发送信号到控制器，所述控制器控制驱动组件反向运动，以使履带行走组件的履带行走机构作相对靠近的运动。

进一步的，所述压力传感器设在履带行走机构的履带轴的正下方。

进一步的，所述履带行走机构包括履带组件、第一支臂和第二支臂；

所述履带组件的履带轴连接在第一支臂与第二支臂之间，所述第一支臂与第二支臂相对设置，以卡紧所述履带组件；所述第一支臂设在第二支臂的上方；

所述第二支臂上沿履带轴运动方向上设有卡槽，所述压力传感器设置在卡槽内。

进一步的，所述履带行走机构包括履带驱动件、主动履带、从动履带和履带传动组件；

所述履带驱动件的输出端与履带传动组件的输入端连接，所述履带传动组件的输出端与主动履带连接，在所述履带传动组件在履带驱动件的带动下带动主动履带移动，以使从动履带移动。

进一步的，所述管道探测装置还包括用于记录管径内状态的摄像机构；

所述摄像机构设在履带行走组件的远离驱动组件的一端。

进一步的，所述管道探测装置还包括第一摄像驱动机构；

所述第一摄像驱动机构的一端与履带行走组件的远离驱动机构的一端连接，所述第一摄像驱动机构与摄像机构连接，以使所述摄像机构在第一摄像驱动机构的带动下在竖直面内转动。

进一步的，所述管道探测装置还包括第二摄像驱动机构；

所述第二摄像驱动机构转动连接在第一摄像驱动机构的远离履带行走组件的一侧，所述摄像机构与第二摄像驱动机构连接，以使摄像机构在第二摄像驱动机构的带动下在竖直面内摆动。

进一步的，所述履带行走组件包括行走驱动机构和连接组件；

所述行走驱动机构的一端与驱动组件连接，所述行走驱动机构的另一端与连接组件的一端连接，所述连接组件的另一端与履带行走机构连接，所述连接组件与履带行走机构的数量均为多个，多个连接组件及履带行走机构均布在行走驱动机构的周向上。

进一步的，所述行走驱动机构包括丝杠和丝杠螺母支架；

所述丝杠的一端与驱动组件的输出端连接，所述丝杠螺母支架套接在丝杠上，所述丝杠螺母支架与连接组件连接。

进一步的，所述连接组件包括推杆、两个连杆和两个固定板；

一个固定板连接在丝杠的一端，另一个固定板连接在丝杠的另一端，所述推杆的一端与丝杠螺母支架铰接，所述推杆的另一端与一个连杆铰接，一个连杆的一端与一个固定板连接，一个连杆的另一端与一个履带行走机构的一侧连接，另一个连杆的一端与另一个固定板连接，另一个连杆的另一端与该履带行走机构的另一侧连接，以使丝杠螺母支架在丝杠的作用下带动推板沿丝杠移动，进而使该履带行走机构在推板的带动下移动。

本实用新型提供的自适应管径的管道探测装置，所述驱动组件的输出端与履带行走组件的输入端连接，所述履带行走组件包括多个履带行走机构，所述驱动组件能够带动多个履带行走机构做相对靠近或相对远离的运动，以使履带行走机构沿靠近或远离管壁内径的方向移动，从而使得自适应管径的管道探测装置的开合能够根据管径进行调整；所述压力传感器用于感应履带行走机构所受到的压力，所述控制器与压力传感器连接，所述控制器与驱动组件连接，设定履带行走机构与管壁恰好接触时且能够使得履带移动时的压力为阈值，当压力传感器感应到的压力值小于阈值时，所述压力传感器发送信号到控制器，所述控制器发送信号到驱动组件，驱动组件控制多个履带行走机构张开，当压力传感器感应到的压力值等于阈值时，控制器控制驱动组件关闭，多个履带行走机构张合状态固定；当压力传感器感应到的压力值大于阈值时，所述压力传感器发送信号到控制器，所述控制器发送信号到驱动组件，驱动组件控制多个履带行走机构闭合，当压力传感器感应到的压力值等于阈值时，控制器控制驱动组件关闭，多个履带行走机构张合状态固定；通过采用压力传感器直接感应履带行走机构的压力值，使得压力信号更直观地传递到控制器中，更方便地控制驱动组件的运动，且信号传递的过程更加简单，更加便捷，缩短了操作人员在计算方面所需的时间，简化了整体方案的设计。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的自适应管径的管道探测装置的第一状态的第一视角的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的自适应管径的管道探测装置的第一状态的第二视角的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的自适应管径的管道探测装置的闭合状态的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的自适应管径的管道探测装置的第二支臂的结构示意图。

图标：11-履带行走组件；12-第一摄像驱动机构；13-压力传感器；14-摄像机构；15-第二摄像驱动机构；111-履带行走机构；112-行走驱动机构；113-连接组件；1111-履带组件；1112-第一支臂；1113-第二支臂；1114-卡槽；1115-履带驱动件；1116-主动履带；1117-从动履带；1118-履带传动组件；1121-丝杠；1122-丝杠螺母支架；1131-推杆；1132-连杆；1133-固定板。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供了一种自适应管径的管道探测装置，所述自适应管径的管道探测装置包括履带行走组件11、驱动组件、压力传感器13和控制器；所述驱动组件的输出端与履带行走组件11的输入端连接，所述履带行走组件11包括多个履带行走机构111，所述驱动组件能够带动多个履带行走机构111做相对靠近或者远离的运动；所述压力传感器13用于感应履带行走机构111所受到的压力，所述控制器与压力传感器13连接，所述控制器与驱动组件连接，当所述压力传感器13感应到的压力值小于阈值时，所述压力传感器13发送信号到控制器，所述控制器控制驱动组件工作，以使履带行走组件11的履带行走机构111做相对远离的运动；当所述压力传感器13感应到的压力值等于阈值时，控制器控制驱动组件关闭，以使履带行走组件11的履带行走机构111的张合状态固定；当所述压力传感器13感应到的压力值大于阈值时，所述压力传感器13发送信号到控制器，所述控制器控制驱动组件反向运动，以使履带行走组件11的履带行走机构111作相对靠近的运动。

如图1-3所示，本实用新型提供的自适应管径的管道探测装置，所述驱动组件为电机，所述控制器为STM32系统，所述驱动组件设在履带行走组件11的右端，所述驱动组件的输出端与履带行走组件11的输入端连接，所述履带行走组件11的多个履带行走机构111在驱动组件的带动下能够做相对靠近或者远离的运动；所述压力传感器13用于感应履带行走机构111所受到的压力，所述控制器与压力传感器13连接，所述控制器与驱动组件连接；在使用时，首先设定履带行走机构111与管壁恰好接触时且能够使得履带移动时的压力为阈值，当压力传感器13感应到的压力值小于阈值时，所述压力传感器13发送信号到控制器，所述控制器发送信号到驱动组件，驱动组件控制多个履带行走机构111张开，当压力传感器13感应到的压力值等于阈值时，控制器控制驱动组件关闭，多个履带行走机构111张合状态固定；当压力传感器13感应到的压力值大于阈值时，所述压力传感器13发送信号到控制器，所述控制器发送信号到驱动组件，驱动组件控制多个履带行走机构111闭合，当压力传感器13感应到的压力值等于阈值时，控制器控制驱动组件关闭，多个履带行走机构111张合状态固定(其中张指的是多个履带行走机构111做相对远离的运动，合指的是多个履带行走机构111做相对靠近的运动)；通过采用压力传感器13直接感应履带行走机构111的压力值，使得压力信号更直观地传递到控制器中，更方便地控制驱动组件的运动，且信号传递的过程更加简单，更加便捷，缩短了操作人员在计算方面所需的时间，简化了整体方案的设计。

需要说明的是，所述阈值需要多次反复测试。

还需要说明的是，所述阈值可以为一段范围也可为一个点值。

进一步地，所述压力传感器13设在履带行走机构111的履带轴的正下方。

所述压力传感器13设在履带行走机构111的履带轴的正下方，直接感应履带行走机构111所受到的来自管壁的压力，更加直观，反应更加敏捷。

进一步地，所述履带行走机构111包括履带组件1111、第一支臂1112和第二支臂1113；所述履带组件1111的履带轴连接在第一支臂1112与第二支臂1113之间，所述第一支臂1112与第二支臂1113相对设置，以卡紧所述履带组件1111；所述第一支臂1112设在第二支臂1113的上方；所述第二支臂1113上沿履带轴运动方向上设有卡槽1114，所述压力传感器13设置在卡槽1114内。

如图1-4所述，所述履带组件1111的履带轴连接在第一支臂1112与第二支臂1113之间，第一支臂1112设在第二支臂1113的正上方，所述第二支臂1113上与履带轴对应的位置上设有向内凹陷的卡槽1114，所述压力传感器13设在卡槽1114内；履带与管道内壁贴合产生压力时，此压力传递给履带轴上安装的轴承，轴承会将压力传递给下支臂与轴承之间的压力传感器13，此压力传感器13的值即为履带与管道内壁之间的正压力，直接将压力传感器13设在履带轴的轴承的下方，感应的压力更加直观，方便。

进一步地，所述履带行走机构111包括履带驱动件1115、主动履带1116、从动履带1117和履带传动组件1118；所述履带驱动件1115的输出端与履带传动组件1118的输入端连接，所述履带传动组件1118的输出端与主动履带1116连接，在所述履带传动组件1118在履带驱动件1115的带动下带动主动履带1116移动，以使从动履带1117移动。

如图1所述，所述履带传动组件1118包括输入齿轮和输出齿轮，所述履带驱动件1115的输出端与履带传动组件1118的输入齿轮连接，所述输入齿轮输出齿轮啮合连接，在履带驱动件1115的带动下，所述输入齿轮将动力经输出齿轮传递到履带行走机构111的主动履带1116，主动履带1116移动，从动履带1117在主动履带1116的带动下移动；在一个履带行走机构111上设置主动履带1116和从动履带1117的设计，能够增大履带与管道内壁之间的正压力，能够确保当其中一条履带贴合管道内壁不紧时，另一条履带也能够贴合上，以确保履带行走组件11的行走顺畅，保证履带不打滑。

进一步地，所述管道探测装置还包括用于记录管径内状态的摄像机构14；所述摄像机构14设在履带行走组件11的远离驱动组件的一端。

如图1所示，所述摄像机构14设在履带行走组件11的左端，如图2所示，所述摄像机构14通过固定件与履带行走组件11连接，所述摄像机构14能够记录管径内的状态，方便观察。

需要说明的是，所述摄像机构14为照相机、摄像机或者其他能起到照相作用的零件。

进一步地，所述管道探测装置还包括第一摄像驱动机构12；所述第一摄像驱动机构12的一端与履带行走组件11的远离驱动组件的一端连接，所述第一摄像驱动机构12与摄像机构14连接，以使所述摄像机构14在第一摄像驱动机构12的带动下在竖直面内转动。

如图1所示，所述第一摄像驱动机构12为舵机，所述舵机设在从右侧开始的第一个圆盘件与第二个圆盘件之间，所述舵机的右端与履带行走组件11的左端通过第一圆盘件及连接柱连接，所述舵机的输出轴穿过左端的两个圆盘件与摄像机构14连接，在舵机的作用下，摄像机构14能够在竖直平面内转动，实现对管径内的360度方向的检测。

进一步地，所述管道探测装置还包括第二摄像驱动机构15；所述第二摄像驱动机构15转动连接在第一摄像驱动机构12的远离履带行走组件11的一侧，所述摄像机构14与第二摄像驱动机构15连接，以使摄像机构14在第二摄像驱动机构15的带动下在竖直面内摆动。

具体地，如图1和图2所示，所述第二摄像驱动机构15为舵机，舵机的输出轴转动连接在第一摄像驱动机构12的左侧的固定件上，摄像机构14连接在第二摄像驱动机构15上，所述摄像机构14能够在第二摄像驱动机构15的壳体的转动的带动下在竖直面内摆动；摄像机构14能够在第一摄像驱动机构12的作用下，实现不同管径深度的360度的环形探测，探测范围大；第二摄像驱动机构15上通过固定件安装有摄像机构14，可以控制摄像机构14在竖直平面内的摆动，第一摄像驱动机构12用于控制第二摄像驱动机构15的旋转，由此，可以使得摄像机构14具有两个自由度，第一摄像驱动机构12用于带动摄像机构14旋转，第二摄像驱动机构15用于带动摄像机构14摆动。第二摄像驱动机构15和第一摄像驱动机构12就可以实现二自由度，既可以检测管道轴线方向，又可以检测管道内壁的功能。

进一步地，所述履带行走组件11包括行走驱动机构112和连接组件113；所述行走驱动机构112的一端与驱动组件连接，所述行走驱动机构112的另一端与连接组件113的一端连接，所述连接组件113的另一端与履带行走机构111连接，所述连接组件113与履带行走机构111的数量均为多个，多个连接组件113及履带行走机构111均布在行走驱动机构112的周向上。

如图1所示，所述行走驱动机构112的左端与驱动组件连接，所述行走驱动机构112的右端与连接组件113的下端连接，所述连接组件113的上端与履带行走机构111连接，所述连接组件113与履带行走机构111的数量均为三个，三个连接组件113及履带行走机构111均布在行走驱动机构112的周向上；在驱动组件的带动下，行走驱动机构112带动连接组件113及履带行走机构111运动，实现三个履带行走机构111的打开与闭合。

需要说明的是，所述履带行走机构111及连接组件113的数量还可以为四个或两个，只要能实现自适应管径的管道探测装置在管径内部，且能在行走驱动机构112的带动下打开或者闭合即可。

进一步地，所述行走驱动机构112包括丝杠1121和丝杠螺母支架1122；所述丝杠1121的一端与驱动组件的输出端连接，所述丝杠螺母支架1122套接在丝杠1121上，所述丝杠螺母支架1122与连接组件113连接。

具体地，所述行走驱动机构112为丝杠1121与丝杠螺母支架1122连接的结构；所述丝杠1121的左端与驱动组件的输出端连接，所述丝杠螺母支架1122套接在丝杠1121上，所述丝杠螺母支架1122与连接组件113连接；在驱动组件的带动下，丝杠1121旋转，套接在丝杠1121上的丝杠螺母支架1122与丝杠1121螺纹连接，丝杠1121旋转，丝杠螺母支架1122沿丝杠1121在水平方向上移动，丝杠螺母支架1122与连接组件113连接，进而使得连接组件113带动履带行走机构111沿靠近或者远离丝杠1121的方向移动；采用丝杠1121与丝杠螺母支架1122连接的结构，结构简单，控制方便。

进一步地，所述连接组件113包括推杆1131、两个连杆1132和两个固定板1133；一个固定板1133连接在丝杠1121的一端，另一个固定板1133连接在丝杠1121的另一端，所述推杆1131的一端与丝杠螺母支架1122铰接，所述推杆1131的另一端与一个连杆1132铰接，一个连杆1132的一端与一个固定板1133连接，一个连杆1132的另一端与一个履带行走机构111的一侧连接，另一个连杆1132的一端与另一个固定板1133连接，另一个连杆1132的另一端与该履带行走机构111的另一侧连接，以使丝杠螺母支架1122在丝杠1121的作用下带动推板沿丝杠1121移动，进而使该履带行走机构111在推板的带动下移动。

如图1所示，左侧的固定板1133连接在丝杠1121的左端，右侧的固定板1133连接在丝杠1121的右端，所述推杆1131的上端与丝杠螺母支架1122铰接，所述推杆1131的下端与右端的连杆1132铰接，右端的连杆1132的上端与右侧的固定板1133连接，右端的连杆1132的下端与履带行走机构111的右侧连接，左端的连杆1132的上端与左端的固定板1133连接，左端的连杆1132的下端与履带行走机构111的左侧连接，丝杠1121在驱动件的带动下转动，进而使得丝杠螺母支架1122沿丝杠1121移动，使得推板带动连杆1132推动履带行走机构111移动，实现三个履带行走机构111的张开或者闭合；采用推杆1131与连杆1132的结构，结构简单，控制方便。

具体地，直接在履带行走机构111下方布置压力传感器13，设置阈值，压力传感器13感应的压力值与阈值形成闭环控制，闭环控制是在STM32系统中完成，控制器的输出接入驱动器，驱动器控制驱动组件转动，进而控制丝杠1121转动，进而使得履带贴合管道内壁，产生正压力，当压力值等于阈值时，驱动组件停止转动，由于丝杠螺母支架1122与丝杠1121直接具有自锁特性，能够保持履带以一定压力贴近管道内壁。而且，自适应管径的管道探测装置实现原理为闭环控制，当履带与管道内壁压力减小时，控制器会增大输出，驱动组件会再次启动，使得履带装置扩张，重新达到阈值。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。