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城市燃气管网随服役年限增加不可避免将出现管体腐蚀,腐蚀造成壁厚减薄和裂纹将引起燃气泄漏。为保障城市能源供应与使用安全,必须对管网进行定期检测。城市燃气管网则多为网、枝状,管道变径频繁,常规管道检测系统PIG难以完成检测作业。燃气管道检测机器人克服了PIG自主运动能力差的缺点,可深入管道中进行检测作业。避免了人工开挖检测的费时费力,是一种颇为理想的管道自动化检测设备。对于燃气管道检测机器人,控制与检测系统是其核心部分,其运动能力的优劣,检测功能的强弱,都与测控系统密切相关。而当前测控系统存在功耗高、数据采集慢、占空间大、实时处理能力有待提高等问题,因此需要对其测控系统进行研究。首先,本文通过分析城市燃气管道检测机器人系统工作原理和设计需求,调研国内外管道检测机器人测控系统组成,结合当前微机测控系统硬件技术发展状况,设计、制作了基于IMX6核心板的控制主板,并运用该控制主板作为下位机实现对机器人运动控制、缺陷检测控制以及与上位机进行通讯等功能。其次,本文在分析机器人驱动模块工作原理基础上,运用机电系统分析动力学方法建立了驱动模块机电动力学方程,并将所建方程与机器人驱动模块控制要求结合,分别建立了驱动模块的速度控制系统数学模型和变径控制系统数学模型,随后将机器人驱动模块设计参数代入所得数学模型进行了系统动态分析和控制设计,仿真结果表明控制系统设计有效。再次,本文根据管内缺陷检测对机器人运动要求,对连接关节控制和里程检测进行设计;采用Modbus/TCP通信协议设计了测控系统上、下位机之间的通讯,满足了通信传递数据量大、可靠性要求高的要求;利用在测量、测控方面独具优势的LabVIEW编程语言,采用模块化编程方法、顺序编程方式,完成了机器人测控系统人机交互界面设计。最后,对测控系统展开了功能实验测试,测试过程中,机器人速度及牵引力保持较为平稳,变径子系统功能良好,达到了测控系统的速度及变径控制要求;电磁超声检测模块可采集到清晰的缺陷回波,激光测径检测模块获得了较为准确的缺陷测量结果,实现了测控系统的管道内壁缺陷检测功能。