管道机器人的设计与工作原理

2020/3/11 14:02:32admin6

          随着国家经济的飞速发展,管道使用范围不断扩大,对管道质量的要求也随之提高, 但是在长期使用的过程中,管道必然会出现裂纹、漏孔等故障,因此必须要定期对管道进行排查和养护。广州友仪机电工程师发现,因为一部分管道内部可能含有有毒气体,如果采用人工的方式展开养护检测工作,会给工作人员造成身体上的伤害。因此,采用管道检测机器人来代替人工,但是,很多管道检测机器人的设计和系统还需要得到完善。

一、管道检测机器人系统概述

   管道检测机器人系统应用在管道内部检查工作中,可以帮助工作人员更好的检查管道内表面的质量,及时开展相应的修补工作,而且机器人可以代替工作人员进入一些环境恶劣、管径较小、含有毒气的管道。一般情况下,管道检测机器人有以下几个方面组成,分别为:机器人机械本体、图像采集、地面监控、电力供给这四个部分。其中机器人机械本体主要承担着支撑机器人行走的工作,同时作为系统云台辅助图像采集、地面监控、电力供给完成工作任务。图像采集系统中除了摄像设备之外,还需要安装光源、传感器、扫描设备等零部件,以此保证图像采集任务圆满完成。而地面监控系统是由计算机组成,针对机器人在管道内的运行情况进行监控,并且对图像采集系统传过来的图片进行处理分析,具体判断管道内的实际情况,明确出现缺陷的位置、缺陷的危害程度以及缺陷等级等的信息,还要根据上述信息,借助计算机技术给出最优方案。除了上述几个方面之外,电力供给支撑着管道机器人运行,作为能量来源,是保证上述系统正常工作的基础。

   在实际工作中,工作人员通过计算机发出指令,让管道机器人进入管道并且在规定速度下在管道内运行,通过安装在管道机器人机械本体上图像传感器和图像采集系统,将管道内的实际情况传递给监控系统,让工作人员及时的了解到管道内部状态,同时,还会传递管道内的环境参数和机器人自身状态,让工作人员可以更加精准的操纵管道机器人,完成管道信息采集工作。

二、图像采集系统

         管道检测机器人中最为重要的就是图像采集系统,通过图像采集系统可以让工作人员对管道内部情况形成更加全面的了解。利用CCD摄像头、PCI数据采集卡和PC机组成一个CCD图像采集系统,基于数字图像处理技术,针对管道内部采集到的图片信息进行处理。不仅如此,通过图像采集系统还可以管道内部检测和缺陷进行全面的评价。

三、控制系统设计

        在管道检测机器人中应用的控制系统是由PC机和运动控制卡组成的,通过这种方式,可以对管道检测机器人的运动以及图像采集工作进行全面的控制,根据上面对管道检测机器人软件设计的分析,可知在控制系统中基于PC机对下位机进行开放式控制。而通过PMAC2A-PC104运动控制卡控制机器人的四轴运动。总的来说,这种控制系统有效提高了机器人的开放性、可移植性、网络通讯能力。

        爬坡能力测试也是管道检测机器人应用过程中的重要检测项目,观察管道检测机器人在橡胶坡面、平板车坡面等方面的运行情况,通过具体的实验分析检测可知,友仪设计出来的管道检测机器人,具有着较强的越障能力、爬坡能力、运行能力,可以满足不同管道对管道检测机器人的作业要求。将其放置在实际的管道中测试后,可以得到清晰的管道内部面貌。

        综上所述,基于管道检测工作的主要作业内容,提出了一种管道检测机器人系统,通过实际验证结果表明本文设计出来的系统可以完成管道巡检任务。不仅如此,工作人员可以通过手动控制保证管道检测机器人的运动轨迹,从根本上简化了小车运动轨迹,从而高效完成巡检作业。此外,管道检测机器人系统中还增加了图像检测、报警等功能,进一步减轻了工作人员的负担,值得在未来管道工作中推广。

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