[发明专利]一种复合探测式水下机器人焊缝缺陷检测装置

摘要

本发明涉及用于海洋平台焊缝的复合探测式水下机器人焊缝缺陷检测装置。本发明为检测和定位水下焊缝缺陷及具体位置，为海洋平台维护提供准确的数据。其技术方案：主体由仿鱼雷流线型壳体、螺纹伸缩连杆系统、转向齿轮系统和连杆开闭系统组成，在壳体上端安有螺纹伸缩连杆，其顶端安有CCD摄像机采集图像信号；在壳体前端安有连杆开闭系统，连杆前端安有超声波阵列探头采集超声波扫描信号；由控制器控制两套检测装置的启动；信号分析定位系统置于壳体内，对信号进行分析、处理和计算；当检测到缺陷特征波形时，由GPS定位模块将坐标位置传到存储器记录，达到检测目的。本装置能提高检测的准确度和安全性，控制性强，降低了操作难度。

主权项

1.一种复合探测式水下机器人焊缝缺陷检测装置，是由仿鱼雷流线型壳体、驱动电机、螺纹伸缩连杆系统、转向齿轮系统、连杆开闭系统、视觉监测系统、超声波阵列探头和信号分析定位系统组成，其特征在于：主体由转向齿轮系统、两套螺纹伸缩连杆系统、连杆开闭系统和仿鱼雷流线型壳体组成；转向齿轮杆τ5(16)后端与伸缩连杆电机驱动模块(15)相连置于壳体内后端水平槽中，转向齿轮螺纹杆τ1(9)置于壳体内竖直槽中，转向齿轮螺纹杆τ1(9)下端与转向齿轮杆τ5(16)前端以齿轮啮合相连，转向齿轮螺纹杆τ1(9)从壳体上方伸出，四根固定铰支座(18)安装在壳体前外端连接连杆τ2(11)，另一水平螺纹杆τ4(14)后端与连杆开闭电机驱动模块(10)相连置于壳体内前端水平槽中，水平螺纹杆τ4(14)从壳体正前方缩进；所述螺纹伸缩连杆系统分为2组，2组结构相同，当转动齿轮螺纹杆τ1(9)转动时，由于内外螺纹连接结构，杆顺着螺纹线方向旋转，杆在竖直槽内向上伸出，水平螺纹杆τ4(14)后端与连杆开闭电机驱动模块(10)相连置于壳体内前端水平槽中，水平螺纹杆τ4(14)从壳体正前方缩进，当水平螺纹杆τ4(14)转动时，由于内外螺纹连接结构，杆逆着螺纹线方向旋转，杆在前端水平槽中向内缩进；所述转向齿轮系统由伸缩连杆电机驱动模块(15)、转向齿轮杆τ5(16)、转向齿轮螺纹杆τ1(9)组成，转向齿轮杆τ5(16)后端与伸缩连杆电机驱动模块(15)相连置于壳体内后端水平槽中，转向齿轮螺纹杆τ1(9)下端与转向齿轮杆τ5(16)前端以齿轮啮合相连，伸缩连杆电机驱动模块(15)转动使转向齿轮杆τ5(16)水平转动，由于转向齿轮的啮合作用使转动方向发生改变，使得转向齿轮螺纹杆τ1(9)竖直方向转动；所述连杆开闭系统由水平螺纹杆τ4(14)、连杆τ3(13)、连杆τ2(11)组成，水平螺纹杆τ4(14)前端与连杆τ3(13)下端通过螺母连接，连杆τ3(13)上端与连杆τ2(11)下端通过螺母连接，水平螺纹杆τ4(14)向内缩进，使连杆τ3(13)水平方向夹角增大，连杆τ3(13)垂直高度增加，通过与连杆τ2(11)的连接，使连杆τ2(11)与水平方向夹角增大，连杆τ2(11)向外张开；所述视觉监测系统由CCD摄像机(7)和照明光源(8)组成，CCD摄像机(7)及照明光源(8)固定在转向齿轮螺纹杆τ1(9)前端，由控制器(5)控制，与伸缩连杆电机驱动模块(15)同时开启，随转向齿轮螺纹杆τ1(9)一同伸出采集图像信号；所述超声波阵列探头(12)为4个，分布在4根连杆τ2(11)前端，每个超声波阵列探头覆盖90°区域，4个共覆盖360°区域实现无死角扫描，每个超声波阵列探头有72个探头阵元(19)，排列成外圆环形状，共有288个探头阵元；所述仿鱼雷流线型壳体仿照鱼雷的流线型构造在水中力求达到最小水阻力，在水下机器人装置壳体外后方安装垂直平衡舵(1)、水平平衡舵(2)分别保持垂直方向和水平方向的平衡稳定，由螺旋桨电机驱动模块(4)驱动螺旋桨(3)在水中推进；所述信号分析装置(17)置于壳体内固定槽中，包括视频解码器(20)、信号调理电路(21)、模数转换电路(22)、GPS定位模块(6)、FPGA(23)、DSP处理器(24)、程序存储器(25)、数据存储器(26)、显示器(27)、数据发送模块(28)及上位机(29)，其功能在于信号预处理、分析、判断，确定焊缝缺陷并存储和显示缺陷坐标，一路信号经视频解码器(20)与FPGA(23)相连，另一信号经信号调理电路(21)与模数转换电路(22)相连，转换后信号也送入FPGA(23)，FPGA(23)与程序存储器(25)、数据存储器(26)双向连接，经FPGA(23)预处理后的信号一方面送至数据存储器(26)缓存，一方面送至DSP处理器(24)进行处理，GPS定位模块(6)与DSP处理器(24)相连，DSP处理器(24)与程序存储器(25)、数据存储器(26)双向连接，DSP处理器(24)处理后的信号一方面送至显示器(27)，一方面送至数据发送模块(28)，数据发送模块(28)与上位机(29)相连。