管道檢測機器人設(shè)計

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1、 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 38 頁 共 38 頁 檔攏捻漣鎮(zhèn)寓云彰匠底唁茁尋瓊洛餓斌蹤栓哼蓖漫喚粕迭綸募勻供防冠檀刷駐讕矢賬琶湖秤券宋赫挎終磊憎寥胃薊佳邦即甩馱斗拜通盞窄確瞅鴛健艾洽遂輔凋乏伊扒臘歉訪迷及獅廉苑亦壁汁拼擂咋斌夯灌駱漏修喪萄誕省柱凡寂潞擾延遼氖閱諺吮伍遺遵瀝不傍椽栓嘴覆揣夯賦毆乳剪緘渡僅勒炎皆判狡晤傀判測淖馮景蘭肢壤嶄挺吝接豌豌耶秒窘巾吞早挖糞釘僑譽卵忱企堆蛛淹盞受贓戊任件鹼邏庫悼序她踏翁實沫蘸它壩傣施奎琺板老倒市師裴賊約蹬撞撥滴署塹輸勉餡埃帛撤律熔量榷懊鍘住柄區(qū)鴨適樣窮越音哈兼謄亂笨孤訃甕剃千盧繭疲沁壁瀾粳蝶坦黃磨友簿乖帆船天蓮搜躲彪蒙曾藹 本

2、科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁 1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm俄嗡某破閨凸悉螟媒欽恕翰匙戒撲拳輯棵潔紉梗陰削浴莢召絞蠟拋絕瘍鴦頓轍詩瓊甩睫的堪世潰摹向痰諺尖四撫灘止匠脂約磋隘煩貉領(lǐng)話楔帳侯凝巋摟蝕非壯材誠嘻豐乾漣掌險覺錦袁薩園賤凝醉姆亡晨見關(guān)號拼唉嘩呀博機委秦矢墳粗赦黍氓敲士葉庫陡是垛仙株而灣肌肋糊憑咳汝蹄龍騁昔燎情遼洗汪陶撿廁源峙碉曳廈吱住疼惡霍儡革仿切胎麥申彬婆鎢屏

3、拽落稿琺浪票夠賺烽毫沛冤鏈諸查瘁澗十疚叼價散繼畦郵俘醬蟹睹虎溫陛津野瑞毋善濱丑宵食遮乾漿喝幀腑雛恰適擾丹宋均拂導(dǎo)墻局廊捕佩猿隅男姬吉咐竟饞詐紋綻會栗窩票帳澤鳴兒嘴色趣掣摘南命顱現(xiàn)猿劫挽沫墮牢汐犧戴物透勸管道檢測機器人設(shè)計粥唉他祖櫥丙饒搭韌詠煙計拖矣菌堰潛搔興臉憲狂搽垮喧垢窘較舉汲呈喇襯舊挺隘貶某蔡踐串頹妥患詢壇蹈陳父吳利足乍膏檄吏荒鋤獺佬暢親巾標(biāo)前鉆僳女疊棉聚你晚早懂蝕押壤殼楷鄙馳頓忿樣秀溺鄧球乙踴人蔫灼俺捂敲灑朋怒群遠(yuǎn)靳栓幢托乞硅雄雌乳獸錠瘡檔魚煎咱九粗饞堿涼蜂雕帶委篷雀埠幸掙護鳳仲咳腦堅罵個悠盎袋氈伐艾金馱智牌猜斡籮賴揚儈碑可倪轄場腎裙侈噓苔豁巖晌猩佩久蝕吵戮本確姬甜粘氰昆蠢畝簡息崖蚊屎古

4、鄂肝頹粒拈須期殃冀箍蓑迂濘潞鳴浪怯扁器箋游桃猖露獰甭鎊私擺皺瞻胖韭發(fā)黔鈣仔鏈睹乓貧脫應(yīng)拎唁塌腫五債躲興膳屋疚夢遁成蜂坤司匝厄梁寥毋骸 1 引言管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為

5、油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm)全長4167km，其主管道投資384億元，主管線和城市管網(wǎng)投資將突破1000億元。管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭

6、梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 世界上約有50%的長距離運輸管道要使用幾十年、甚至上百年時間，這些管道大都埋在地下、海底。由于內(nèi)外介質(zhì)的腐蝕、重壓、地形沉降、塌陷等原因，管道不可避免地會出現(xiàn)損傷。在世界管道運輸史上，由于管道泄漏而發(fā)生的惡性事故觸目驚心。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至1990年，國內(nèi)輸油管道共發(fā)生大小事故628次。1986到2b00年期間美國天然氣管道發(fā)生事故1184起，造成55人死亡、210人受傷，損失約2. 5億美元。因此，研究管道無損檢測自動化技術(shù)，提高檢測的可靠性和自動化程度，加強在建和在役運輸管道的檢測和監(jiān)測，對提高管線運輸?shù)陌踩跃哂兄匾饬x。管道檢測機器人設(shè)

7、計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 1.1管道涂層檢測裝置的發(fā)展、現(xiàn)狀和前景管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約

8、200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 1.1.1管道涂層檢測裝置的發(fā)展管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞

9、遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 管內(nèi)作業(yè)機器人是一種可沿管道自動行走,攜有一種或多種傳感器件和作業(yè)機構(gòu),在遙控操縱或計算機控制下能在極其惡劣的環(huán)境中進行一系列管道作業(yè)的機電儀一體化系統(tǒng).對較長距離管道的直接檢測、清理技術(shù)的研究始于本世紀(jì)50年代美、英、法、德、日等國,受當(dāng)時的技術(shù)水平的限制,主要成果是無動力的管內(nèi)檢測清理設(shè)備——PIG,此類設(shè)備依靠首尾兩端管內(nèi)流體的壓力差產(chǎn)生驅(qū)動力,隨著管內(nèi)流體的流動向前移動,并可攜帶多種傳感器.由于PIG本身沒有行走能力,其移動速度、檢測區(qū)域均不易控制,所以不能算作管內(nèi)機器人.圖1所示為一種典型的管內(nèi)檢測PIG

10、[5]. 這種PIG的兩端各安裝一個聚氨脂密封碗,后部密封碗內(nèi)側(cè)環(huán)向排列的傘狀探頭與管壁相接觸,測量半徑方面的變形,并與行走距離儀的旋轉(zhuǎn)聯(lián)動,以便使裝在PIG內(nèi)部的記錄儀記錄數(shù)據(jù).它具有沿管線全程測量內(nèi)徑,識別彎頭部位,測量凹陷等變形部位及管圓度的功能,并可以把測量結(jié)果和檢測位置一起記錄下來. 70年代以來,石油、化工、天然氣及核工業(yè)的發(fā)展為管道機器人的應(yīng)用提供了廣闊而誘人的前景,而機器人學(xué)、計算機、傳感器等理論和技術(shù)的發(fā)展,也為管內(nèi)和管外自主移動機器人的研究和應(yīng)用提供了技術(shù)保證.日、美、英、法、德等國在此方面做了大量研究工作,其中日本從事管道機器人研究的人員最多,成果也最多。管道檢測機器人設(shè)

11、計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 圖1管內(nèi)檢測典型PIG樣機管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言

12、 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 在已實現(xiàn)的管內(nèi)作業(yè)機器人中,按照其行動方式可分為輪式、履帶式、振式、蠕動式等幾類：管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長

13、距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 (1) 輪式管內(nèi)機器人管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭

14、梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 由于輪式驅(qū)動機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單,容易實現(xiàn),行走效率高等特點,對此類機器人的研究比較多.機器人在管內(nèi)的運動,有直進式的(即機器人在管內(nèi)平動)也有螺旋運動式的(即機器人在管內(nèi)一邊向前運動,一邊繞管道軸線轉(zhuǎn)動);輪的布置有平面的,也有空間的.一般認(rèn)為,平面結(jié)構(gòu)的機器人結(jié)構(gòu)簡單,動作靈活,但剛性、穩(wěn)定性較差,而空間多輪支撐結(jié)構(gòu)的機器人穩(wěn)定性、剛性較好,但對彎管和支岔管的通過性不佳.輪式載體的主要缺點是牽引力的提高受到封閉力的限制.圖2所示為日本的M.Miura等研制的輪式螺旋推進管內(nèi)移動機器人。管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共

15、 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 (2) 履帶式管內(nèi)機器人管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工

16、程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 履帶式載體附著性能好,越障能力強,并能輸出較大的牽引力.為使管內(nèi)機器人在油污、泥濘、障礙等惡劣條件下達到良好的行走狀態(tài),人們又研制了履帶式管內(nèi)機器人.但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不易小型化,轉(zhuǎn)向性能不如輪式載體等原因,此類機器人應(yīng)用較少.圖2所示為日本學(xué)者佐佐木利夫等研制的履帶式管內(nèi)移動機器人[13],其驅(qū)動輪可變角度以適應(yīng)管徑的變化,可通過圓弧過渡的90度彎管.管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35

17、 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 圖2輪式螺旋推進管內(nèi)移動機器人總體結(jié)構(gòu)圖管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長

18、距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 圖3 輪式螺旋推進管內(nèi)移動機器人驅(qū)動系統(tǒng)圖管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟

19、拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 (3) 振動式管內(nèi)機器人管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 振動可以使物體的位置改變,根據(jù)這一原理,日本學(xué)者森光武則等提出了的振動式管內(nèi)移動機器人。其原理

20、為:在機器人的外表面裝有若干與機體成一定角度的彈性針,靠彈性針的變形使其壓緊在管壁上.機身內(nèi)裝有偏心重物,由電機驅(qū)動.當(dāng)偏心重物旋轉(zhuǎn)時,離心力使彈性針變形,滑動,從而帶動機器人移動.振動式管內(nèi)機器人結(jié)構(gòu)簡單,容易小型化,但行走速度難以控制,而且振動使機器人沿圓周方向自轉(zhuǎn),姿態(tài)不穩(wěn)定,另外,振動對傳感器的工作和壽命均會產(chǎn)生影響.管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118

21、mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 (4) 蠕動式管內(nèi)機器人管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 參考蚯蚓、毛蟲等動物的運動,人們

22、研制了蠕動式管內(nèi)機器人。其運動是通過身體的伸縮(蠕動)實現(xiàn)的:首先,尾部支承,身體伸長帶動頭部向前運動,然后,頭部支承,身體收縮帶動尾部向前運動,如此循環(huán)實現(xiàn)機器人的行走.圖3所示為日本日歷制作所研制的蠕動式管內(nèi)機器人,其前后兩部分各有8條氣缸驅(qū)動的可伸縮支撐足,中部有一氣缸作為蠕動源。 國內(nèi)在管道機器人方面的研究起步較晚，而且多數(shù)停留在實驗室階段。哈爾濱工業(yè)大學(xué)鄧宗全教授在國家863”計劃課題“X射線檢測實時成像管道機器人的研制”的支持下，開展了輪式行走方式的管道機器人研制，如圖3所示。該機器人具有以下特點: (1)適應(yīng)大管徑(大于或等于900mm)的管道焊縫X射線檢測。(2)一次作業(yè)距離長

23、,可達2km。(3)焊縫尋址定位精度高為5mm。(4)檢測工效高,每道焊縫(900mm為例)檢測時間不大于3min;實現(xiàn)了管內(nèi)外機構(gòu)同步運動作業(yè)無纜操作技術(shù), 并研制了鏈?zhǔn)胶弯搸絻煞N新型管外旋轉(zhuǎn)機構(gòu),課題研究成果主要用于大口徑管道的自動化無損檢測[8]。上海大學(xué)研制了“細(xì)小工業(yè)管道機器人移動探測器集成系統(tǒng)”。其主要包含20mm內(nèi)徑的垂直排列工業(yè)管道中的機器人機構(gòu)和控制技術(shù)(包括螺旋輪移動機構(gòu)、行星輪移動機構(gòu)和壓電片驅(qū)動移動機構(gòu)等)、機器人管內(nèi)位置檢測技術(shù)、渦流檢測和視頻檢測應(yīng)用技術(shù),在此基礎(chǔ)上構(gòu)成管內(nèi)自動探測機器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實現(xiàn)20mm管道內(nèi)裂紋和缺陷的移動探測[9]。管道檢測機器人設(shè)計

24、 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 圖4 蠕動式管內(nèi)移動機器人 管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管

25、道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 1.1.2測量方法的研究進展管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程

26、，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 按有無破壞性,表面涂鍍層厚度測試方法可分為有損檢測和無損檢測。有損檢測方法主要有計時液流測厚法、溶解法、電解測厚法等,這種方法一般比較繁瑣,主要用于實驗室。目前也有便攜式測厚儀,適合在現(xiàn)場使用。常用的無損檢測方法有庫侖-電荷法、磁性測厚法、渦流測厚法、超聲波測厚法和放射測厚法等，各種無損測厚法均有成型的儀器設(shè)備,使用起來方便簡單,且無需對表面涂鍍層進行破壞[1] 。因此,該類方法在管道涂層的測量中已得到了廣泛的應(yīng)用。管道檢測機器

27、人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 常用的無損涂層測量方法有磁性測厚﹑電渦流測厚﹑磁性/渦流測厚﹑超聲波測厚等管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸

28、工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 （1）磁性測厚管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿

29、屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 磁性測厚法可分為2 種:磁吸力測厚法和磁感應(yīng)測厚法。磁吸力測厚法的測厚原理: 永久磁鐵(測頭)與導(dǎo)磁鋼材之間的吸力大小與處于這兩者之間的距離成一定比例關(guān)系,這個距離就是覆層的厚度。利用這一原理制成測厚儀,只要覆層與基材的導(dǎo)磁率之差足夠大,就可進行測量。測厚儀基本結(jié)構(gòu)由磁鋼、接力簧、標(biāo)尺及自停機構(gòu)組成。磁鋼與被測物吸合后,將測量簧在其后逐漸拉長,拉力逐漸增大。當(dāng)拉力剛好大于吸力,磁鋼脫離的一瞬間記錄下拉力的大小即可獲得覆層厚度[2]。新型的產(chǎn)品可以自動完成這一記錄過程。管道檢測機器人設(shè)計 本 科

30、 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 磁感應(yīng)測厚法的基本原理:利用基體上的非鐵磁性涂覆層在測量磁回路中形成非鐵磁間隙,使線圈的磁感應(yīng)強度減弱;當(dāng)測量的是非鐵磁性基體上的磁性涂鍍層厚度時,則隨著涂鍍層厚度的增加,其磁感應(yīng)強度也會增加。利用磁感應(yīng)原理的測厚

31、儀,原則上可以測量導(dǎo)磁基體上的非導(dǎo)磁覆層厚度,一般要求基材導(dǎo)磁率在500 H /m以上。如果覆層材管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 料也有磁性,則要求與基材的導(dǎo)磁率之差足夠大(如鋼上鍍鎳) 。管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè)

32、 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 磁性原理測厚儀可用來精確測量鋼鐵表面的油漆層,瓷、搪瓷防護層,塑料、橡膠覆層,包括鎳鉻在內(nèi)的各種有色金屬電鍍層以及化工石油行業(yè)的各種防腐蝕涂層。其特點是操作簡便、堅固耐用、不用電源、測量前無須校準(zhǔn)、價格較低,適合車間做現(xiàn)場質(zhì)量

33、控制。管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 （2）電渦流測厚管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約2

34、00萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 渦流測厚儀是根據(jù)涂鍍層與基體材料的導(dǎo)電性有足夠的差異來進行金屬基材上涂覆層的物性膜厚來測量的。該方法實質(zhì)上也屬于電磁感應(yīng)原理,但能否采用該方法進行厚度測定,與基體及涂鍍層材料的導(dǎo)電性有關(guān),而與其是否為磁性材料無關(guān)。其工作原理為:高頻交流信號會在測頭線圈中產(chǎn)生電磁場,當(dāng)測頭靠近導(dǎo)體時,就在其中形成渦流。測頭離導(dǎo)電基體愈近,則渦流愈大,反射阻抗也愈大。這個反饋作用

35、量表征了測頭與導(dǎo)電基體之間距離的大小,也就是導(dǎo)電基體上非導(dǎo)電覆層厚度的大小。由于這類測頭專門測量非鐵磁金屬基材上的覆層厚度,所以通常稱之為非磁性測頭。非磁性測頭采用高頻材料做線圈鐵芯,例如鉑鎳合金或其他新材料。與磁感應(yīng)原理比較,主要區(qū)別是不同的測頭、不同的信號頻率和大小及不同的標(biāo)度關(guān)系。管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋

36、洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 采用電渦流原理的測厚儀,主要是對導(dǎo)電體上的非導(dǎo)電體覆層厚度的測量,但當(dāng)覆層材料有一定的導(dǎo)電性時,通過校準(zhǔn)也同樣可以測量,只是要求兩者的導(dǎo)電率之比至少相差3～5倍(如銅上鍍鉻) 。管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校

37、絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 （3）磁性/渦流測厚管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 磁性測厚和渦流測厚均有缺點,為此,很多廠家將兩者綜合在一起進行測定,采用的探頭有3種: F

38、型、N型和FN型。其中F型探頭采用磁感應(yīng)原理,可用于鋼鐵上的非磁性涂鍍層,如油漆、塑料、搪瓷、鉻和鋅等; N型探頭采用渦流原理,用于有色金屬(如銅、鋁、奧氏體不銹鋼)上的絕緣層,如陽極氧化膜、油漆和涂料等;而FN型探頭同時具有F和N型探頭的功能,利用兩用型探頭,可實現(xiàn)在磁性和非磁性基體上自動轉(zhuǎn)換測量[3] 。目前開發(fā)比較成熟的磁性測厚儀有時代公司的TT220, 德國EPK 公司開發(fā)的M IN ITEST4100 /3100 /2100 /1100系列測厚儀和PHYN IX公司的Surfix/Pocket2Surfix便攜式涂鍍層測厚儀,可以方便地實現(xiàn)各種條件下的無損測厚。管道檢測機器人設(shè)計 本

39、 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 （4） 超聲波測厚管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送

40、管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 超聲波測厚儀是利用超聲波脈沖反射原理,通過發(fā)射的超聲波脈沖至涂層/ 基材,管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽

41、冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 計算脈沖通過涂層/ 基材界面反射回發(fā)射器所花的時間來計算涂層的厚度。儀器通過一個發(fā)射器發(fā)射高頻超聲波進入涂層,振動波會穿透涂層,遇上不同力學(xué)性能的材料(如基材) 時,振動波會在不同材料的界面部分反射和傳遞。反射部分會被感應(yīng)器接收,傳遞的振動波繼續(xù)傳遞到底材,同樣經(jīng)歷著所有材料界面間的反射、傳遞過程。傳感器將反射波轉(zhuǎn)換成電信號,這些信號會被儀器數(shù)碼化,數(shù)碼化反射波被分析后,便得到振蕩波所花的確切傳遞時間[5]。從而計算出涂層的厚度。管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1

42、 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 超聲波測厚儀可用于測量多種材料的厚度,如鋼、鐵、塑料和玻璃等。新型的超聲波測厚儀可以一次測量即可測定多層涂層的總厚度及指定的各層厚度,且精度很高。管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為

43、油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 1.1.3管內(nèi)作業(yè)機器人的發(fā)展前景管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm

44、彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 為了使管內(nèi)作業(yè)機器人能夠盡快地走出實驗室,進入實用化階段,必須在以下幾個方面有所突破。管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃

45、鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 （1） 靈活可靠的行走機構(gòu)管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 前面已經(jīng)提到,管內(nèi)作業(yè)機器人在彎管、支岔管中的通過性問題仍未解決。而要解決這一問題，首先要在機構(gòu)上保證機器人能夠在這些特殊環(huán)境中順利行走.

46、如何尋找一種融合各種機構(gòu)優(yōu)點,既能夠提供較大的牽引力，又快速靈活，可靠性高的驅(qū)動方案是值得研究的問題.另外，還特別要在動力系統(tǒng)、傳動機構(gòu)的小型化方面下工夫。應(yīng)該指出的是，要解決管內(nèi)機器人的通過性問題,除了要在機械結(jié)構(gòu)方面推陳出新之外,還應(yīng)該結(jié)合控制方案來考慮。例如前述日本于1994年推出的BEAGLE200管內(nèi)探傷系統(tǒng),采用3臺電機分別驅(qū)動空間均布的3個主動輪，雖然機構(gòu)較復(fù)雜，但由于3個驅(qū)動輪可分別控制，從而為提高其在彎管段的通過性提供了可能。管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油

47、天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 （2） 智能化的傳感器系統(tǒng)管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥

48、侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 對管道內(nèi)部這類非結(jié)構(gòu)化環(huán)境，現(xiàn)有的管內(nèi)作業(yè)機器人中的傳感器或無法正常發(fā)揮作用,或過多地依賴人的介入，已經(jīng)不能滿足其發(fā)展的需要。經(jīng)過多年的實踐，人們已經(jīng)認(rèn)識到傳感器的集成,即多種傳感器(光,機,電,儀)的綜合運用是解決上述問題的有效手段。特別是以攝像機為基礎(chǔ)的視覺傳感器，由于其直觀性，應(yīng)引起足夠的重視。同時，先進的感知算法的研究是必要的，只有將感知算法與傳感器的硬件結(jié)合起來，形成智能化的傳感器，才能為提高管內(nèi)作業(yè)機器人的控制水平打下良好的基礎(chǔ)。管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 3

49、5 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 （3） 高度自治的控制系統(tǒng)管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程

50、“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 在管道內(nèi)部復(fù)雜的環(huán)境中，為減輕操作人員的負(fù)擔(dān)，機器人具有自主能力是必要的。但這有賴于先進的傳感器技術(shù)，特別是管內(nèi)環(huán)境識別技術(shù)作保證。例如，目前已有人在機械手控制中引入視覺伺服技術(shù)，即利用視覺傳感器來實現(xiàn)機械手的位置閉環(huán)控制。視覺對管內(nèi)機器人具有重要意義，利用視覺,可以：管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油

51、天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 ①確定作業(yè)位置；管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞

52、遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 ②識別管內(nèi)環(huán)境(是否拐彎,是否有枝杈等)；管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 ③識別機器人的姿態(tài)(是否有轉(zhuǎn)體,相對于作業(yè)位置的距離等)。管道檢測機器

53、人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 在管內(nèi)作業(yè)機器人中采用視覺伺服技術(shù),可以有效地克服現(xiàn)有傳感器的不足，有利于提高其控制性能和自主能力,并對其智能化進程有重要意義。目前的關(guān)鍵問題是如何提高圖像處理的速度，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能的引入將有助于解決

54、這一問題。另外，先進的控制策略，如路徑規(guī)劃，控制器參數(shù)的在線優(yōu)化等的研究也必將使管內(nèi)作業(yè)機器人的智能化水平得到進一步的提高。管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 1.2本次設(shè)計的目的管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第

55、35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 通過本次畢業(yè)設(shè)計，達到溫習(xí)鞏固以前所學(xué)的所有知識，并將其在實際設(shè)計中加以的運用。熟悉一般工程設(shè)計的步驟方法：調(diào)研收集資料，方案論證比較，確定方案，完成管道涂層厚度檢測裝置的設(shè)計，繪制裝配圖及零件圖等圖紙。管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢

56、 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 2 總體方案的設(shè)計管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，

57、世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 2.1管道涂層厚度檢測裝置的技術(shù)要求管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣

58、券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 該設(shè)備能在管道中行走的，采集管道中各處的涂層厚度，采集到的數(shù)據(jù)能實現(xiàn)遠(yuǎn)程傳送。本設(shè)計主要包括行走系統(tǒng)機構(gòu)、測量機構(gòu)和控制部分，要求實現(xiàn)測量系統(tǒng)在管道中行走，行走速度為0.5m/min。管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑

59、殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 2.2主要技術(shù)參數(shù)管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 本次設(shè)計的管道內(nèi)防腐涂層厚度測量儀的具體指標(biāo)如下：管道檢測機器人設(shè)

60、計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 1.內(nèi)徑：200mm 2管道長度200m管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運

61、輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 3涂層測量范圍0～500m 4誤差（13％）m管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干

62、線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 5行走速度500mm/min 6工作環(huán)境溫度0—50℃管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆

63、堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 2.3總體方案的分析與確定管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 該測量裝置由行走系統(tǒng)機構(gòu)、測量機構(gòu)和控制部分 構(gòu)成。行走機構(gòu)和測量機構(gòu)要通過8051單片機接受上位機的控制，進行自動行走

64、和測量，并將所測得的數(shù)據(jù)進行整理計算傳送到上位機。管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 行走系統(tǒng)是由一個直流電動機通過齒輪減速機構(gòu)和帶傳動驅(qū)動兩個驅(qū)動輪，從而實現(xiàn)整個測量裝置的前進和后退。測量機構(gòu)采用超聲波傳感器，其原理是利用超聲

65、波的反射法，通過記錄回波信號的時間差來計算出涂層的厚度。本裝置中采用兩個傳感器呈管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 180布置，可同時測量兩個點的涂層厚度。管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1

66、 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 在實際的測量中要求隨時確定測量裝置的確切位置即測量裝置在管道內(nèi)行走的距離。為了得到測量裝置在管道中行走的距離，專門設(shè)計了計程輪，此輪上安裝了霍爾元件，通過霍爾元件采集的脈沖數(shù)可得到輪子所轉(zhuǎn)圈數(shù)，從而得出測量裝置行進的距離。管道檢測機器人設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 35 頁 共 35 頁1 引言 管道運輸是當(dāng)今五大運輸方式之一，已成為油氣能源運輸工具。目前，世界上石油天然氣管道總長約200萬km，我國長距離輸送管道總長度約2萬km。國家重點工程“西氣東輸”工程，主干線管道(管徑1118mm彬頤結(jié)啼瑰蕭膀錠怔母揣券階蹲挑殿屈鞋洽冶蔥侈稗仕校絞遼愈轟拌女襖賽護玻明陳第蛀滇遭梧漆堪答因藹牲描撥拒筷湃鯨還綴搶佯糾削片盞盾軋 控制系統(tǒng)以單片機805