燃气管道机器人行走轮架多学科优化设计

燃气管道机器人作为一种集铺设、检测、修复为一体的工具在管道工程领域得到愈来愈广泛地应用.由于管道空间的局限性,在同等带载能力的情况下,机器人结构的轻量化就显得尤为重要.介绍了一种多学科耦合作用下的结构快速优化设计技术,提出将多学科设计方法应用于燃气管道机器人结构设计,实现了该机器人运动结构综合性能优化.建立行走架结构三维模型,以结构轻量化为设计目标,结构静强度、振动性能等为约束,基于多学科协同优化设计思想建立设计优化模型.通过应力分析、质量对比,结果表明,优化后的设计不仅满足强度,而且质量相比之前大幅度减轻,有利于节省成本,对于机器人的轻量化研究有重要意义.     

基于Hough变换管内切割机器人智能定位管口方法

管内切割机器人的管口精确定位是实现其快速切割功能的重要前提,传统CCTV人工视频内窥检测定位的局限性,会导致管内切割机器人定位管口产生误差,最终影响管内切割机器人的切割工作。为确保机器人定位管口位置的准确性,提出一种基于图像处理Hough变换技术的智能定位管口方法。对管内切割机器人采集的图像进行预处理减少图像的噪声,对预处理过的图像采用二值化法突出管口信息的边缘,并使用Canny方法提取管口的边缘,最后通过Hough变换法提取圆的特征,从而实现准确识别管口圆,达到辅助切割机器人进行智能定位管口的目的。实验结果表明,所提方法可明显突出显示管口的特征,并能精确定位管口,为管内切割机器人智能控制奠定基础。     

基于激光超声的管道缺陷定量表征方法研究

为利用激光超声技术实现管道缺陷的定量表征,应用有限元方法分析被激光辐照金属管道表面产生的超声波与管道缺陷相互作用的过程。通过传播图像探究超声波在传递过程中的模式转换,在远场激发的方式下,分别探讨不同高度、宽度以及角度的缺陷对激光超声波的影响,结合接收点的位移信号分析超声波与缺陷作用的复杂过程,并应用惠更斯原理分析其产生的原因,最后提出一种管道缺陷定量表征的方法。通过试验研究对理论结论进行验证。试验研究和理论结论表明,缺陷位置可通过表面波遇到缺陷后产生反射回波信号的接收时间定量表征,缺陷深度可通过缺陷底部产生反射表面波信号的接收时间定量表征,缺陷角度可通过缺陷底部表面波转化纵波信号的接收时间定量表征,为逆向推算缺陷的尺寸奠定了理论基础。     

燃气管道电涡流裂纹检测仿真研究

燃气管道外表面疲劳裂纹是可能导致管道断裂的危害性缺陷.通过有限元仿真与实验研究,研究利用多频涡流检测技术使用柔性阵列式探头检测以4340#钢为材料的管道外壁疲劳缺陷问题.仿真给出不同物理参数的管道涡流分布、磁场分布及其变化.从仿真结果可观察出,管壁涡流疲劳裂纹检测结果并非与输入激励频率成正相关,而是针对不同金属材料具有最优参数.涡流检测提离值与磁场强度成负相关.涡流场的分布及其变化规律与磁场情况类同.据此可知检测管壁疲劳裂纹时依据金属材料选定最优物理参数进行检测可有效提高管壁涡流疲劳裂纹检测质量.实验研究结果与仿真结果一致,并且得出以4340#钢为材料的管壁疲劳裂纹涡流检测最优参数,对于涡流无损检测性能的优化提高具有一定的参考价值.     

基于热固耦合的管道激光超声检测有限元模拟

对管道裂纹检测中的激光超声检测技术应用于X80管道时的测试进行研究,运用基于热固耦合的有限元方法对激光照射管道产生超声的过程进行模拟,得到了脉冲激光源功率密度特性图以及管道表面温度场的分布图,对模拟结果进行分析并得出相关结论.通过研究脉冲激光所激发的超声波在管道中的传播特性,分别得出了超声波在管道表面有裂纹和无裂纹时的...