自适应管道缺陷检测爬行器结构设计

管道运输广泛应用于各种领域,在管道的使用过程中,会产生管道堵塞与管道缺陷开裂失效,从而导致输送物质泄漏等不良后果。因此,研究一种基于模糊控制算法的自适应管道缺陷检测爬行器,旨在实现爬行器在管道中的爬行与检测,可以适应管道直径变化,带电缆工作,转弯和附着能力强,检测强度及效率高。其结构简单,检测可靠,适用于天然气管道、城市管道等场合。     

基于TMS320DM642的管道焊缝自动定位系统研究

本文针对管道焊缝检测X射线管道爬行器手动定位现象,提出基于TMS320DM642的管道焊缝自动定位系统.该系统根据采集到的焊缝图像,由TMS320DM642通过相关算法完成焊缝的定位,并向PLC发出控制信号,控制X射线管道爬行器准确定位在焊缝位置,进而实现对管道焊缝的自动检测,大大提高了管道焊缝检测的效率.     

机械管道探测爬行器结构设计及分析

针对机械管道的测试,设计出机械管道探测爬行器。从机械管道探测爬行器机械结构的机理出发,为满足探测精度和稳定性,详细分析了管道爬行器在管道内行走时会遇到的滚动阻力、爬坡阻力及越障阻力。基于稳定性要求,选用轮式爬行机构,驱动机构采用电机驱动。支撑装置利用滑块和弹簧实现了爬行器在变径管道中的行进。为了保证内壁图像采集的精度,设计了图像采集支撑结构。对管道爬行器的机构移动特性进行了测试,给出了实验结果,验证测试系统的性能能够满足要求。     

伞形管道爬行器控制系统设计

分析了伞形管道爬行器的动作和电机的选取,对驱动电机和伞足电机均采用直流电机和脉宽调制调速,重点研究了伞形管道爬行器的前进、后退、停止,伞足的张开、闭合,转弯时电机的顺序动作控制电路等,对伞形管道爬行器的控制和应用有重要意义。     

海底管道电动爬行器密封技术研究

研究了海底管道电动爬行器各个部件的动密封与静密封的实施方法,介绍了检验爬行器密封性能的水压试验方法。经测试及实际使用表明,该密封方法完全满足海底管道电动爬行器在石油输送管道中运行的密封要求。     

基于超磁致伸缩材料的管道爬行器设计

针对目前管道爬行器推进方式的特点,设计了基于超磁致伸缩材料驱动的管道爬行器。爬行器由超磁致伸缩马达、螺旋头驱动部件、支撑部件构成,并对每一部分结构进行了详细设计。利用运动仿真,检验了爬行器的驱动轮与其本体不发生干涉,验证了设计的有效性。     

轮式超声波检测爬壁机器人稳定性分析

针对圆柱型储罐检测要求,设计了一种轮式超声波检测爬壁机器人,分析了机器人爬行器能够适应的曲率半径范围。通过稳定性分析,建立了处于任意壁面倾角任意姿态爬行器的力与力矩平衡方程,分析了爬行器失稳形式及其产生原因。通过MATLAB仿真分析得到爬行器两种主导失稳形式,求得防止爬行器失稳最小吸附力,并分析了稳定吸附力与重力和壁面倾角以及姿态角等参数的定量关系。结果表明:爬行器的主导失稳形式是壁面滑移失稳和横向倾覆失稳,爬行器在壁面倾角处于π/2时稳定性最低,减轻爬行器重量稳定性会提高所需吸附力会减小。     

蠕动式管道爬行器运动控制系统建模与误差分析

针对火炮身管内壁的特殊环境,设计了一种能够高精度蠕动式运动的管道爬行器.介绍了爬行器运动控制系统的组成和单元结构,以及爬行器的蠕动式运动方式,建立了进深运动的动力学模型,研究了影响爬行器进深定位精度的误差源,并对进深定位误差进行了定量分析.     

船体壁面爬行器设计

介绍了应用于船体对接焊缝检测的磁吸附爬行器设计.该爬行器采用永磁铁吸附在钢板表面上,通过双履带后轮驱动,可以在船体壁面上连续爬行,并有一定的越障能力.主要阐述了爬行器的磁吸附机构、双履带驱动机构、各主要功能模块的结构设计及爬行器的壁面适应设计,并对其控制系统作了简要介绍.     

杆(管)件自动爬行器的结构分析与比较

本文通过对适合杆 (管 )件自动爬行的电动机械式爬行器、电动液压式爬行器和气动蠕动式爬行器进行结构分析与比较 ,提出了不同特点、不同场合、不同结构爬行器的应用与选择原则。     

基于平衡电磁技术的管道裂纹全角度检测方法

针对管道表面裂纹缺陷方向各异的问题,提出一种基于平衡电磁技术的裂纹全角度检测方法。通过麦克斯韦方程分析了时谐电磁场下管道内表面的电磁分布,根据磁通与感应电流的畸变分析了管道表面各方向裂纹的检测机理与检测信号规律,并证明了平衡电磁技术对管道裂纹全角度检测的有效性。利用有限元方法计算分析了裂纹与检测方向成七种不同角度时管道内表面的电磁畸变程度,并通过仿真得到相应的感应电压信号,根据仿真结果进行有效性试验,结果表明,平衡电磁检测技术能够对管道表面裂纹实现全角度检测,检测信号特征以检测方向与裂纹成30°夹角为分界,0°～30°信号特征为先波谷后波峰,检测信号幅度随着角度增加逐渐减小,峰谷间距快速变小;30°～90°信号特征为先波峰后波谷,检测信号幅度随着角度增加逐渐增大,峰谷间距缓慢变小;当检测方向与裂纹成30°时,感应电压信号为双峰谷特征,且峰峰值最小。该方法为管道表面裂纹角度的量化研究提供了理论依据和实验基础。     

气动软体爬行机器人驱动方式的分析与实验

为研究基于蠕动原理的仿生爬行机器人运动,以气动弯曲驱动器和伸长驱动器为机器人主体,设计了一种软体爬行机器人。针对爬行机器人在平面及管道中的运动,根据爬行机器人的力学特性和运动过程中摩擦力与驱动力之间的关系,分析了爬行机器人实现爬行运动的条件,提出了爬行机器人驱动方式。通过实验,验证了所提出的驱动方式能够实现软体爬行机器人的移动,为今后软体爬行机器人的研究及应用提供了基础。     

长输油气管道漏磁内检测技术

长输油气管道在油气能源运输中发挥着关键作用,被称为"能源血脉"。为保证管道的安全有效运行,应定期对管道进行检测。管道漏磁内检测技术是目前国内外长输油气管道内检测领域普遍应用的检测技术,该技术以管道管体已形成的体积缺陷为检测目的,可以准确检测出缺陷面积、程度、方位等信息。对油气管道漏磁内检测技术原理和影响因素等进行归纳总结,阐述了管道漏磁内检测中轴向励磁和周向励磁等关键技术的国内外研究现状,对国内外漏磁内检测器的检测能力进行对比,介绍了漏磁信号的处理方法及管道的完整性评价技术,最后提出了管道漏磁内检测行业的未来展望。     

管道漏磁检测探头的设计思路

对管道的漏磁检测原理进行了简单的阐述,提出了针对管体部分的磁化和检测方法,讲述了检测装置的整体机械结构及密封工艺设计,并对各部件的材料做了简要介绍.对传感器的选择和布置,材料选择等几个方面进行了思路设计简述.管道安全问题越来越受到人们的重视,随着管道运行时间的延长,因管道老化引起的安全问题日益突出,在管道投入运行的早期和后期是管道安全问题的高发期,管道因腐蚀破坏造成穿孔泄露事故时有发生,如果能够采用管道漏磁检测,就能够准确掌握管道内部状况,对一些严重缺陷或潜在事故隐患进行及时维修,避免管道事故的发生,同时也可以延长管道寿命.     

基于主动式全景视觉的管道内部缺陷检测方法

针对管道内表面检测空间受限的约束以及同时需要检测管道内壁功能性缺陷和结构性缺陷等需求,基于主动式全景视觉检测原理提出了一种既能视觉检测管道横截面几何尺寸又能获取和分析管道内壁表面缺陷的管道内部全方位视觉检测方法。利用携带有主动式全景视觉传感器的爬行机器人进入管道内部,分别实时获取内壁全景图像及激光横断面扫描全景图像。本文重点介绍基于管道内壁全景图像的缺陷检测方法,对管道内壁全景图像进行展开、预处理并提取管道病害区域的几何特征,最后判定缺陷类别及危害程度。经本文方法获取的缺陷几何特征实验数据验证,管道内表面存在的较为普遍的裂缝、腐蚀缺陷几何特征差异明显：腐蚀缺陷的圆形度较大,而裂缝缺陷的圆形度趋于0;腐蚀缺陷的凸度普遍大于裂缝缺陷;裂缝缺陷由于弯曲程度不同其边界离心率变化率大,而腐蚀缺陷的边界离心率趋于1。实验结果表明：该系统能够有效提取疑似缺陷区域并计算各几何特征,可通过合适的阈值判定其所属类别,为管道内表面缺陷检测提供了一种新的手段。     

基于地电流的重力流排水管道泄漏检测

重力流排水管道的泄漏会带来诸多不良后果,但由于重力流排水管道的特殊性,导致许多现有的管道泄漏检测方法难以适用。针对这一问题,提出了一种基于地电流的检测方法,该方法利用泄漏孔联通管道内外,通过测量在管道内移动的电极和固定在地面电极之间电流来确定泄漏,阐述了该方法的基本工作原理,基于该方法设计了检测系统,搭建了实验平台测试了检测效果。检测10 m长的埋地管道时,最大定位误差约0.4 m,表明该检测系统能较准确地定位泄漏位置,若配合更好的探头定位方法,误差将进一步减小。根据测得的尖峰电流值,能明显分辨9个直径梯度为0.5 mm的圆形泄漏孔,使用测得的9组数据训练神经网络模型,大致得到了尖峰电流值与泄漏孔大小的映射关系,表明根据检测结果能大致估计泄漏孔的大小。     

Numerical study on leakage detection and location in a simple gas pipeline branch using an array of pressure sensors

Pressure signals measured in gas pipelines provide useful information for monitoring the status of pipeline network operations. This study numerically investigates leakage detection and location in a simple gas pipeline branch using transient signals from an array of pressure sensors. A pipeline network simulation model was developed and used to predict one-dimensional compressible flow in gas pipelines. Two monitoring methods were tested for leakage detection and location; these include cross-correlation monitoring and pressure differential monitoring. The performance and reliability of the two monitoring methods were numerically assessed based on simulation results for a simple pipeline branch operation with a prescribed leakage rate (5% of total flow rate in the gas pipeline).     

基于电磁技术的油气管道应力检测方法研究

为了实现对油气管道应力的实时监测,提出了一种基于电磁技术的管道应力检测方法.在磁机械效应的J-A模型基础上,对铁磁性材料力磁耦合关系进行数学建模,推导出应力与材料磁导率的函数关系;设计管道应力检测系统,并给出了管道表面漏磁信号与材料磁导率、激励电压和线圈匝数之间的数学关系;搭建管道打压实验平台,对管壁切向应力信号与管壁...     

基于机器人的管道内壁三维重建技术研究

该文主要研究根据排水管道的二维激光扫描信息重建其三维内壁图像的技术与应用。提出了携带二维激光扫描仪的管道机器人对管道内壁进行数据采集及处理的方案;探讨管道内壁的三维数据重建算法,即利用机器人在管道中相对于水平面的二维倾角信息和管道内壁点云的圆柱形几何特征来计算机器人在管道中的姿态,进而得到机器人坐标系相对于全局坐标系的变换矩阵,把不同视点的点云转换到统一的全局坐标系中,对点云进行匹配。实验验证了该文提出的管道三维重建算法的可行性,对于检测管道内部工况具有重要的理论与应用价值。     

管道爬行机器人结构研究

设计了管道爬行机器人，其采用伸缩式伞形结构，可适应大范围内径变化的管道要求。采用吊篮可始终保持摄像装置与水平面平行，控制机身电机实现机腿的伸缩，使其能顺利通过十字型和丁字型等较复杂的管道，是一种实用有效的管道维修和维护探测装置。