一種拍照機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于身管檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種拍照機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的炮膛檢測(cè)絕大多數(shù)仍采用傳統(tǒng)的由光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)組成的窺膛鏡進(jìn)行肉眼觀察，再憑借專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行觀差、判斷進(jìn)而確定炮膛內(nèi)損傷和修復(fù)的等級(jí)。這種方式主要依賴于主觀判斷，而不是客觀標(biāo)準(zhǔn)。因此測(cè)量結(jié)果精度低、誤差大，很難適應(yīng)現(xiàn)代化的火炮生產(chǎn)技術(shù)?？梢栽O(shè)想，如果設(shè)計(jì)出一種設(shè)備來自動(dòng)完成內(nèi)膛信息檢測(cè)的過程，再將檢測(cè)到的信息交由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和一系列算法處理，從而將測(cè)得的高精度數(shù)據(jù)與客觀建立起的炮膛內(nèi)部損傷與評(píng)定的客觀標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)照，則可以準(zhǔn)確的給出炮膛的修復(fù)方案。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)處理圖片信息的算法越來越先進(jìn)，數(shù)據(jù)處理已經(jīng)不是難題，因此關(guān)鍵就是炮膛深孔內(nèi)部信息的獲得。這就要求設(shè)計(jì)出一種新的機(jī)電一體化設(shè)備，自動(dòng)完成炮膛內(nèi)部信息的采集。而隨著電子技術(shù)、微機(jī)應(yīng)用和自動(dòng)控制理論、傳感器技術(shù)以及機(jī)器人技術(shù)的日趨成熟，使解決這一問題成為了可能。
[0003]為了解決這一問題，國內(nèi)有哈爾濱理工大學(xué)的研究人員做過相關(guān)的研究，其保證測(cè)量精度的設(shè)計(jì)思路為利用多爪支撐定心裝置實(shí)現(xiàn)預(yù)緊和定心。但其結(jié)構(gòu)的預(yù)緊采用的是壓簧，并不能保證任意口徑下對(duì)身管的有效壓力穩(wěn)定，更難以保證有效驅(qū)動(dòng)。此外，其身管口徑適應(yīng)范圍是100mm——203mm，但是在實(shí)際測(cè)量的時(shí)候需要針對(duì)不同口徑的身管更換支撐臂和測(cè)頭，嚴(yán)格意義上來講這不能算是連續(xù)變徑，操作起來也相對(duì)麻煩。其設(shè)計(jì)的系統(tǒng)給出的設(shè)計(jì)參數(shù)是:整個(gè)裝置軸線與炮管內(nèi)膛軸線的同軸度不大于0.5_。而根據(jù)其檢測(cè)的技術(shù)指標(biāo):直線度測(cè)量精度0.1mm ;直徑測(cè)量精度:< 5 μ m而言，同軸度0.5mm的誤差已經(jīng)是直線測(cè)量精度的5倍，更是直徑測(cè)量精度的100倍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種拍照機(jī)器人，用于檢測(cè)身管內(nèi)部損傷情況。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種膛內(nèi)拍照機(jī)器人，包括機(jī)架，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，變徑調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，拍照機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)；機(jī)架兩端為空心圓柱,兩圓柱通過沿圓柱周向均勻分布的三根連桿連接，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與機(jī)架的一端圓柱連接，變徑調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與機(jī)架的另一端圓柱連接，拍照機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，行走機(jī)構(gòu)一端與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，另一端與變徑調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一電機(jī)外殼，第一步進(jìn)電機(jī)、后端蓋、驅(qū)動(dòng)支架安裝平臺(tái)組成，第一電機(jī)外殼為無蓋盒體，底部設(shè)有凸臺(tái)，驅(qū)動(dòng)支架安裝平臺(tái)為圓柱體，一端挖空；第一步進(jìn)電機(jī)固定在第一電機(jī)外殼內(nèi)，第一電機(jī)外殼的無蓋一端與后端蓋固定連接，另一端的凸臺(tái)處與驅(qū)動(dòng)支架安裝平臺(tái)挖空一端螺紋連接，驅(qū)動(dòng)支架安裝平臺(tái)另一端與機(jī)架固定連接。
[0006]上述變徑調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括變徑支撐臂、變徑支撐臂支架、變徑連桿、變徑螺母、第二電機(jī)固定外殼、第二電機(jī)安裝外殼、調(diào)節(jié)彈簧、彈簧導(dǎo)桿、第二步進(jìn)電機(jī)和壓力傳感器；彈簧導(dǎo)桿為三層階梯桿，臺(tái)階面面積依次減小，第二步進(jìn)電機(jī)通過第二電機(jī)固定外殼固定在彈簧導(dǎo)桿大截面端，調(diào)節(jié)彈簧套在彈簧導(dǎo)桿另一端；第二電機(jī)安裝外殼中心設(shè)有階梯孔，上述彈簧導(dǎo)桿、調(diào)節(jié)彈簧組成的柔性調(diào)節(jié)裝置可以沿第二電機(jī)安裝外殼的孔內(nèi)滑動(dòng)，形成間隙的孔軸配合；第二步進(jìn)電機(jī)帶有絲杠，沿周向均勻分布的三組變徑連桿的一端與第二步進(jìn)電機(jī)的伸出絲杠通過變徑螺母連接，另一端與變徑支撐臂鉸接；變徑支撐臂端部與變徑支撐臂支架鉸接，三組變徑支撐臂支架沿周向均勻固定在第二電機(jī)安裝外殼上；變徑調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的第二電機(jī)安裝外殼與機(jī)架固定連接，壓力傳感器設(shè)置在變徑支撐臂外壁，且遠(yuǎn)離變徑支撐臂支架的一側(cè)。
[0007]上述拍照機(jī)構(gòu)由第三步進(jìn)電機(jī)和相機(jī)組成，相機(jī)與第三步進(jìn)電機(jī)固定連接，第三步進(jìn)電機(jī)固定在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的后端蓋上。
[0008]上述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一傳動(dòng)軸、平鍵、蝸桿、蝸輪、同步帶輪、驅(qū)動(dòng)支撐臂、第一套筒、第二套筒、角接觸球軸承和驅(qū)動(dòng)支撐臂支架；蝸桿與沿其圓周方向均勻分布的三個(gè)蝸輪，形成齒輪嚙合；第一傳動(dòng)軸上依次布置第一套筒、蝸輪、同步帶輪、第二套筒，蝸輪與第一傳動(dòng)軸通過平鍵連接，同步帶輪與第一傳動(dòng)軸通過平鍵連接，蝸輪與同步帶輪軸向長(zhǎng)度相加與第一傳動(dòng)軸中段長(zhǎng)度相等，同步帶輪另一端套在行走機(jī)構(gòu)上；第一套筒和第二套筒兩端分別通過角接觸球軸承軸向定位，兩個(gè)角接觸球軸承外側(cè)分別設(shè)有驅(qū)動(dòng)支撐臂；三組驅(qū)動(dòng)支撐臂支架的一端與驅(qū)動(dòng)支撐臂一端活動(dòng)連接，三組驅(qū)動(dòng)支撐臂支架的另一端沿周向均勻固定在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)支架安裝平臺(tái)的端平面上，驅(qū)動(dòng)支撐臂另一端與行走機(jī)構(gòu)連接；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的蝸桿與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的第一步進(jìn)電機(jī)通過平鍵連接。
[0009]行走機(jī)構(gòu)包括三組行走裝置和第二傳動(dòng)軸；行走裝置包括兩個(gè)行進(jìn)輪和平行四邊形連桿組成，兩個(gè)行進(jìn)輪之間通過平行四邊形連桿鉸接，一個(gè)行進(jìn)輪靠近驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，另一個(gè)行進(jìn)輪靠近變徑調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，同步帶的另一端套在行走機(jī)構(gòu)的第二傳動(dòng)軸上，驅(qū)動(dòng)支撐臂另一端與行走機(jī)構(gòu)的第二傳動(dòng)軸活動(dòng)聯(lián)接；靠近傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一側(cè)的行進(jìn)輪套在第二傳動(dòng)軸上，第二傳動(dòng)軸上依次布置第一套筒、行進(jìn)輪、同步帶輪、第二套筒，行進(jìn)輪和同步帶輪與第二傳動(dòng)軸通過平鍵連接，所述的行進(jìn)輪與同步帶輪軸向長(zhǎng)度相加與第二傳動(dòng)軸中段長(zhǎng)度相等；第一套筒和第二套筒兩端分別通過角接觸球軸承軸向定位，角接觸球軸承外側(cè)設(shè)有驅(qū)動(dòng)支撐臂；行走機(jī)構(gòu)的另一側(cè)行進(jìn)輪與變徑調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的變徑支撐臂鉸接。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):(1)大大提高了檢測(cè)系統(tǒng)與身管之間的同軸度精度:通過ADAMS多體動(dòng)力學(xué)仿真分析結(jié)果顯示:當(dāng)系統(tǒng)與管件間隙為0.05_，綜合位移偏移量(即同軸度誤差)最大為0.12_;而當(dāng)減小管件與系統(tǒng)之間的間隙至0.003_，綜合位移偏移量將下降到0.03mm，將上述已有設(shè)計(jì)的100倍誤差降低到了 5倍誤差；當(dāng)調(diào)整到行進(jìn)輪與管壁間無間隙時(shí)，同軸度測(cè)量結(jié)果能降到微米級(jí)。
[0011](2)本發(fā)明在機(jī)械結(jié)構(gòu)上采用了自主設(shè)計(jì)的平行四邊形——絲杠螺母變徑機(jī)構(gòu)，在控制系統(tǒng)方面采用了高精度步進(jìn)電機(jī)及傳感器閉環(huán)的控制方式，既實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)同時(shí)同程度連續(xù)變徑的工況要求，又實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)前進(jìn)過程中壓力在一定范圍內(nèi)變化的自動(dòng)調(diào)節(jié)；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔緊湊，成本低，十分容易實(shí)現(xiàn)。相比同類產(chǎn)品設(shè)計(jì)，檢測(cè)不同口徑的身管時(shí)，不需要更換任何零部件，因此操作十分方便。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的拍照機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明的拍照機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)局部剖面示意圖；其中(a)為行走機(jī)構(gòu)局部剖面示意圖；(b)為I的局部放大圖。
[0014]圖3為本發(fā)明的拍照機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4為本發(fā)明的自動(dòng)拍照機(jī)器人的自動(dòng)控制系統(tǒng)連接示意圖。
[0016]圖5為本發(fā)明的自動(dòng)拍照機(jī)器人的電源模塊示意圖。
[0017]圖6為本發(fā)明的自動(dòng)拍照機(jī)器人的核心控制模塊示意圖。
[0018]圖7為本發(fā)明的自動(dòng)拍照機(jī)器人的矩陣鍵盤模塊示意圖。
[0019]圖8為本發(fā)明的自動(dòng)拍照機(jī)器人的壓力傳感器模塊示意圖。
[0020]圖9為本發(fā)明的自動(dòng)拍照機(jī)器人的步進(jìn)電機(jī)控制模塊示意圖。
[0021]圖10為本發(fā)明的自動(dòng)拍照機(jī)器人的顯示模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0023]結(jié)合圖1和圖3，一種膛內(nèi)拍照機(jī)器人，包括機(jī)架5、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、變徑調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、拍照機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)，機(jī)架5兩端為空心圓柱,一端圓柱孔直徑Φ 60mm,另一端圓柱孔直徑為Φ82_，兩圓柱通過沿圓柱周向均勻分布的三根槽鋼連接，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與機(jī)架5的Φ82_圓柱孔螺栓連接，變徑調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與機(jī)架5的Φ60_圓柱孔螺紋連接,拍照機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，行走機(jī)構(gòu)一端與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，另一端與變徑調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接。其中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一電機(jī)外殼2，第一步進(jìn)電機(jī)1、后端蓋20、驅(qū)動(dòng)支架安裝平臺(tái)19組成,第一電機(jī)外殼2為無蓋盒體,底部設(shè)有Φ 70mm圓凸臺(tái),驅(qū)動(dòng)支架安裝平臺(tái)19為圓柱體，一端挖空。第一步進(jìn)電機(jī)I通過螺釘固定在第一電機(jī)外殼2內(nèi)，第一電機(jī)外殼2的無蓋一端與后端蓋20通過螺釘固定連接，另一端的凸臺(tái)處與驅(qū)動(dòng)支架安裝平臺(tái)19挖空一端螺紋連接，驅(qū)動(dòng)支架安裝平臺(tái)19的另一端與機(jī)架5的Φ82πιπι圓柱孔螺栓連接。變徑調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由變徑支撐臂14、變徑支撐臂支架15、變徑連桿12、變徑螺母11、第二電機(jī)固定外殼9、第二電機(jī)安裝外殼6、調(diào)節(jié)彈簧7、彈簧導(dǎo)桿8、第二步進(jìn)電機(jī)29組成。彈簧導(dǎo)桿8為三層階梯桿，臺(tái)階面面積依次減小，截面依次為Φ 48mm、Φ 25mm、Φ 8mm,第二步進(jìn)電機(jī)29通過螺釘連接固定在第二電機(jī)固定外殼9內(nèi)，第二電機(jī)固定外殼9通過螺釘連接固定在彈簧導(dǎo)桿8 Φ 48mm截面端，調(diào)節(jié)彈簧7套在彈簧導(dǎo)桿8 Φ 8_端。壓力傳感器設(shè)置在變徑支撐臂14外壁，且遠(yuǎn)離變徑支撐臂支架15的一側(cè)。
[0024]結(jié)合圖2，第二電機(jī)安裝外殼6中心設(shè)有階梯孔，孔徑大小依次為Φ 48mm、Φ 25mm、Φ 8mm、Φ 33臟，上述彈簧導(dǎo)桿8、調(diào)節(jié)彈簧7組成的柔性調(diào)節(jié)裝置可以沿第二電機(jī)安裝外殼6的孔內(nèi)滑動(dòng)，形成間隙的孔軸配合。第二步進(jìn)電機(jī)29帶有絲杠，變徑螺母11與第二步進(jìn)電機(jī)29的伸出絲杠螺紋連接，沿周向均勻分布的三根變徑連桿12的一端與變徑螺母11銷釘連接，另一端與變徑支撐臂14銷釘連接。變徑支撐臂14端部與變徑支撐臂支架15銷釘連接，三組變徑支撐臂支架15通過螺釘連接沿周向均勻固定在第二電機(jī)安裝外殼6上。變徑調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的第二電機(jī)安裝外殼6通過螺紋與機(jī)架5的Φ60mm圓柱孔固定連接。拍照機(jī)構(gòu)由第三步進(jìn)電機(jī)28和相機(jī)10組成，第三步進(jìn)電機(jī)28的伸出桿將相機(jī)10夾緊，第三步進(jìn)電機(jī)28通過螺釘固定在驅(qū)動(dòng)