Роботизированная платформа для внутритрубной диагностики

Полезная модель относится к транспортным средствам, способным перемещаться внутри трубопроводов, и может использоваться в качестве роботизированной платформы для внутритрубной диагностики, в частности, для проведения неразрушающего контроля, видеодиагностики состояния трубопровода, оценки остаточной толщины стенки трубы и т.п.
Известно устройство для перемещения по произвольно ориентированной поверхности, предназначенное для работы в труднодоступных местах и зонах с повышенной опасностью [RU 2283257, C1, B62D 57/00, 10.09.2006], содержащее платформу, вакуумные захваты, механизм перемещения захватов и устройство управления ими, при этом, механизм перемещения захватов платформы выполнен в виде гусеничного движителя, в котором траки гусениц снабжены вакуумными захватами, а устройство управления вакуумными захватами выполнено в виде вакуумного насоса с распределительными механизмами для каждой гусеницы, соединенными гибкими шлангами с вакуумными захватами этой гусеницы, причем, распределительный механизм выполнен в виде двух прилегающих друг к другу торцами и установленных соосно элементов, при этом один из элементов выполнен подвижным и снабжен числом отверстий под гибкие шланги, равным числу вакуумных захватов на гусенице, а другой - неподвижным, закрепленным на платформе, с отверстиями, соединенными с вакуумным насосом или атмосферой, при этом подвижный элемент связан с ведущим колесом гусеницы, причем отверстия со стороны торцов, обращенных к подвижным элементам, выполнены с сегментными выемками, угловые размеры которых и их расположение подобраны с возможностью вакуумирования в момент касания вакуумного захвата с поверхностью и далее - до отрыва вакуумного захвата от поверхности.
Недостатком этого устройства является сложность конструкции.
Известен также мобильный робот [RU 131805, U1, Е21В 47/00, 27.08.2013], представляющий собой самоходное транспортное средство с электроприводом колесного движителя, на котором смонтированы система связи с пультом оператора, бортовая телевизионная система, включающая видеоблок с видеокамерой, заключенной в защитный кожух с источниками подсветки, при этом, мобильный робот имеет трехопорное самодвижущееся самоцентрующееся шасси, внутри корпуса мобильного робота установлены датчики измерения угловых отклонений, на пульте оператора установлено программное обеспечение для контроля за мобильным роботом с тремя группами колес, контактирующих с внутренней поверхностью трубы.
Недостатком этого устройства также является сложность конструкции.
Кроме того, известно устройство [Голубкин И.А., Антонов О.В. «Исследования и моделирование процесса проведения дефектоскопии газопроводов мобильным колесным роботом». ISSN 2072-9502. Вестник АГТУ. Сер: Управление, вычислительная техника и информатика. 2014. №1, стр. 20-21], содержащее основание с установленными на нем электродвигателем, тремя расположенными относительно друг друга под углом 120° одинаковыми колесными парами с функцией движителя, и систему передачи движения от электродвигателя на движитель, причем, колеса оснащены протектором, а необходимая сила давления на внутреннюю поверхность трубы в пятне контакта движителя обеспечена механизмом адаптации поджатая колес к поверхности трубы.
Недостатком этого технического решения является ограниченность мобильного движения в трубопроводе и возможность застопоривания.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели и принятой за прототип является транспортное средство [RU 170056, U1, B62D 57/00, 12.04.2017], содержащее основание с установленными на нем электродвигателем, тремя расположенными относительно друг друга под углом 120° одинаковыми колесными парами, механизмом передачи движения от электродвигателя на движитель с протектором и механизмом адаптации поджатая колес к поверхности трубопровода, причем, движитель выполнен в виде ремня, изготовленного с протектором на внешней, касающейся при работе устройства трубопровода стороне и зубчатым профилем, соответствующим профилю зубчатого венца ведущего колеса, на внутренней стороне, которое совместно с редуктором представляет собой механизм передачи движения от электродвигателя на движитель, при этом, этот механизм и электродвигатель расположены в передней по ходу движения транспортного средства части, выполненной с возможностью качания на оси вращения ролика, обрамляемого ремнем вместе с ведущим колесом и расположенным в задней части натяжным роликом.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая маневренность при наличии препятствий и изменении диаметра трубопровода, а также относительно низкая точность сохранения соосности относительно оси трубопровода, что существенным образом влияет на точность диагностики большого числа методов измерений.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение маневренности устройства и точности установки и поддержания пространственного положения средств диагностики относительно стенок трубопровода с целью обеспечения и повышения точности диагностики.
Требуемый технический результат заключается в повышении маневренности и точности установки и поддержания пространственного положения средств диагностики относительно стенок трубопровода.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее первое несущее основание, содержащее расположенные под углом 120° три опорные ноги с колесами, согласно полезной модели, введено второе несущее основание, содержащее расположенные под углом 120° три опорные ноги с колесами, при этом первое и второе несущие основания выполнены с возможностью соединения соединительными фланцами на противоположных сторонах полноповоротного диагностического модуля, предназначенного для установки контрольно-инструментальных средств, а опорные ноги и колеса выполнены с независимыми приводами.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, контрольно-инструментальные средства для установки на диагностическом модуле, выполнены с возможностью использования их в качестве сменных модулей.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве контрольно-инструментальных средств для установки на диагностическом модуле используют датчик ультразвукового контроля.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве контрольно-инструментальных средств для установки на диагностическом модуле используют датчик электромагнитного контроля.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве контрольно-инструментальных средств для установки на диагностическом модуле используют комплект инструментов для зачистки внутренних поверхностей трубопроводов.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве контрольно-инструментальных средств для установки на диагностическом модуле используют комплект инструментов для выполнения ремонтно-восстановительных работ участков трубопроводов.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что на первом и втором несущих основаниях установлены источники освещения и видеокамеры для ведения видео диагностики.
На чертеже представлена роботизированная платформа для внутритрубной диагностики в двух видах.
На чертеже обозначены:
1 - колеса с независимыми приводами; 2 - ноги опорные с независимыми приводами; 3-1, 3-2 - первое и второе несущие основания; 4 - полноповоротный диагностический модуль, 5 - контрольно-инструментальные средства, выполненные с возможностью использования их в качестве сменных модулей на полноповоротном диагностическом модуле.
Роботизированная платформа для внутритрубной диагностики содержит первое 3-1 и второе 3-2 несущие основания, каждое из которых содержит расположенные под углом 120° три опорные ноги 2 с независимыми приводами с колесами 1 с независимыми приводами.
В роботизированной платформе для внутритрубной диагностики первое 3-1 и второе 3-2 несущие основания выполнены с возможностью соединения соединительными фланцами на полноповоротном диагностическом модуле 4 на его противоположных сторонах.
Полноповоротный диагностический модуль 4 предназначен для установки контрольно-инструментальных средств, которые выполнены с возможностью использования их в качестве сменных модулей. При этом в качестве контрольно-инструментальных средств для установки на диагностическом модуле могут быть использованы или датчики ультразвукового контроля, или датчики электромагнитного контроля, или комплект инструментов для зачистки внутренних поверхностей трубопроводов, или комплект инструментов для выполнения ремонтно-восстановительных работ участков трубопроводов.
Кроме того, на первом 3-1 и втором 3-2 несущих основаниях могут быть установлены источники освещения и видеокамеры для ведения видео диагностики.
Роботизированная платформа для внутритрубной диагностики используется следующим образом.
Роботизированная адаптивная платформа (РАП) для внутритрубной диагностики предназначена для внутритрубной диагностики на основе расчетно-аналитического метода оценки дефектов, с применением эмпирического подхода к сбору и обработке информации с использованием датчиков, сочетающим в себе разные физические методы измерений.
Перемещение РАП осуществляется с помощью колес 1 с независимым приводом. Каждое из шести колес 1 способно совершать вращательные движения, как в продольном, так и в поперечном направлении (использование omni-колес), что позволяет обеспечить точность позиционирования РАП относительно оси трубопровода, а также объезжать препятствия в стесненных условиях.
К каждому несущему основанию 3-1, 3-2 крепятся по три опорные ноги 2 с независимым приводом с разнесением под углом 120°. Несущие основания 3-1, 3-2 связаны между собой специальными соединительными фланцами, которые расположены внутри полноповоротного диагностического модуля 4.
Шесть опорных ног 2 с независимым приводом позволяют «перешагивать» препятствия, сохранять положение полноповоротного диагностического модуля 4 соосным относительно оси трубопровода и производить быструю перенастройку с одного диаметра на другой (как с большего на меньший, так и с меньшего на больший) не прерывая своего движения вдоль оси трубопровода.
На несущих основаниях 3-1, 3-2 могут быть установлены источники освещения и видеокамеры для проведения видео диагностики и оценки внешнего состояния стенки трубы.
Роботизированная адаптивная платформа имеет уникальную высокоточную автоматизированную систему стабилизации положения. При этом в качестве контрольно-инструментальных средств 5 для установки на полноповоротном диагностическом модуле 4 могут быть использованы датчики ультразвукового контроля или датчики электромагнитного контроля, которые наряду с использованием колес 1 с независимым приводом и опорных ног 2 с независимым приводом, а также полноповоротного диагностического модуля 4 обеспечивается постоянство измерительного зазора между контролируемым объектом трубопровода (стенкой трубы) и датчика, что значительно повышает точность и вероятность обнаружения дефектов, даже с учетом коррозионных отложений на стенках трубы.
Таким образом, в предложенном техническом решении достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении маневренности и точности установки и поддержания пространственного положения средств диагностики относительно стенок трубопровода с целью повышения точности диагностики.