題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 智能控制管道超聲波探傷機(jī)器人
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品為基于雙PLC智能控制系統(tǒng)的螺旋式前進(jìn)機(jī)器人，可利用超聲波對(duì)管道進(jìn)行無損探傷，并將探傷波形進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸和智能分析。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品由控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，探傷系統(tǒng)構(gòu)成，探傷系統(tǒng)采用四通道超聲波探傷，探傷波形經(jīng)無線傳輸系統(tǒng)交換給電腦控制終端，電腦控制終端可以實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和探傷系統(tǒng)的智能控制，具有高效穩(wěn)定；靈敏度高、穿透力強(qiáng)；探傷靈活、效率高、成本低、對(duì)人體無害；傳輸距離遠(yuǎn)；穩(wěn)定性和可靠性高，便于故障救援探傷等突出優(yōu)點(diǎn)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的: 管道運(yùn)輸是當(dāng)今五大運(yùn)輸方式之一,主要應(yīng)用為化工、輸油、輸氣，管道直徑范圍從160mm到1000mm以上。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(huì)出現(xiàn)損傷。目前小管徑和埋地管道維護(hù)主要依賴人工或管道外半自動(dòng)化探傷，難度大、效率低、成本高，通過智能控制和管道內(nèi)行走機(jī)器人可以較好的解決上述問題。 基本思路： 本作品由控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，探傷系統(tǒng)構(gòu)成，探傷系統(tǒng)采用四通道超聲波探傷，探傷波形經(jīng)無線傳輸系統(tǒng)交換給電腦控制終端，電腦控制終端可以實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和探傷系統(tǒng)的智能控制 創(chuàng)新點(diǎn)： 1研制出基于智能控制和超聲波技術(shù)的管道探傷機(jī)器人 2通過智能控制，實(shí)現(xiàn)行走模式和無盲區(qū)探傷模式的自動(dòng)切換 3雙PLC控制系統(tǒng)，穩(wěn)定性高，可解決機(jī)器人故障救援問題 技術(shù)指標(biāo)： 1研制的移動(dòng)式探傷儀，單探頭探傷圓直徑為25mm，增益范圍0dB -110 dB 2在行走模式下，前進(jìn)速度為9m／min，單周探傷面積為872cm2 在探傷模式下，前進(jìn)速度為6m／min，單周探傷面積為581cm2 3管道機(jī)器人控制系統(tǒng)核心控制器STC12C2052ad，運(yùn)行速度為普通51單片機(jī)的12倍，工作頻率可達(dá)35MHz。內(nèi)部集成了10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和4路PWM波發(fā)生器，省去了外部連接，為探傷檢測(cè)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供了方便。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 現(xiàn)階段國內(nèi)管道探傷多采用人工或半自動(dòng)化管道 外檢測(cè)，自動(dòng)探傷機(jī)器人尚處于實(shí)驗(yàn)性研究階段，且多數(shù)探傷機(jī)器人適用范圍窄，工作條件要求苛刻，遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)際工作要求。目前同類產(chǎn)品常采用的驅(qū)動(dòng)模式為全驅(qū)動(dòng)直進(jìn)式、電磁驅(qū)動(dòng)式、壓電驅(qū)動(dòng)式以及履帶式等，探傷方式多為X、γ射線，磁力探傷，波形傳輸通過電纜傳輸，控制系統(tǒng)為單系統(tǒng)；本作品采用螺旋驅(qū)動(dòng)式、超聲波探傷模式、無線電傳輸、雙系統(tǒng)控制，相比之下具有以下優(yōu)點(diǎn)：高效穩(wěn)定；靈敏度高、穿透力強(qiáng)；探傷靈活、效率高、成本低、對(duì)人體無害；傳輸距離遠(yuǎn)；穩(wěn)定性和可靠性高，便于故障救援探傷。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2009.4， 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”學(xué)校選拔賽一等獎(jiǎng) 2009.6， 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”山東賽區(qū)選拔賽特等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
作品可展示的形式
- 實(shí)物及現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說明及技術(shù)特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)： 管道機(jī)器人在管道里放好后PC給單片機(jī)一個(gè)前進(jìn)指令，單片機(jī)接到指令后通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器使前輪后輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)正傳實(shí)現(xiàn)前進(jìn)，同時(shí)控制軸向電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)，通過超聲波探頭開始探傷。前進(jìn)的過程中如果發(fā)現(xiàn)焊縫可疑點(diǎn)則通過控制使管道機(jī)器人慢速后退A段，然后再前進(jìn)，同時(shí)單片機(jī)開始把檢測(cè)到的信號(hào)和可疑點(diǎn)的位置通過無線模塊發(fā)送到電腦上。電腦通過串口接受數(shù)據(jù)后通過數(shù)字濾波等處理最后把可疑點(diǎn)出的探傷波形畫出來。并顯示可疑點(diǎn)的位置。 適用范圍： 適用于化工、輸油、輸氣等管徑范圍在160~1000mm管道，且允許管道內(nèi)部直徑有微小變化 市場前景： 目前，我國長距離輸送管道總長度約200萬km 國家重點(diǎn)工程“西氣東輸”工程，主干線管道全長4167km，主管線和城市管網(wǎng)投資將突破1000億元，我國輸油管道探傷機(jī)器人產(chǎn)品遠(yuǎn)不夠成熟,目前為止,全國僅從國外引進(jìn)少數(shù)試驗(yàn)性探傷系統(tǒng),遠(yuǎn)不能滿足需求。本作品可以較好的滿足自動(dòng)化探傷需求，填補(bǔ)了此項(xiàng)空白。
同類課題研究水平概述
- 對(duì)較長距離管道內(nèi)部檢測(cè)技術(shù)的研究始于2O世紀(jì)5O年代。8O年代隨著機(jī)器人學(xué)、計(jì)算機(jī)、傳感器、現(xiàn)代控制理論和技術(shù)的發(fā)展，為管道檢測(cè)機(jī)器人的應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)保證。進(jìn)入2O世紀(jì)9O年代，自動(dòng)超聲檢測(cè)技術(shù)與計(jì)算機(jī)聯(lián)系更加緊密，各種智能檢測(cè)機(jī)器人不斷涌現(xiàn)，開創(chuàng)了機(jī)器人檢測(cè)的新時(shí)代 。世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家相繼研制了多種類型的管道檢測(cè)機(jī)器人。日本關(guān)西電力株式會(huì)社開發(fā)了適用于管徑288~388mm、管長100m 的海水管道檢查履帶式機(jī)器人，該機(jī)器人通過沿徑向分布的履帶在水平管和垂直管內(nèi)自主行走，移動(dòng)速度為5m／min；日本大阪燃?xì)庵晔綍?huì)社研制成功內(nèi)置磁鐵輪式煤氣管道檢測(cè)機(jī)器人，它可沿直管和彎管走，適用管徑15O～600mm，行走速度5m／min，采用光纜通訊，但由于攜帶的蓄電池電能的限制，還不能實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)的行走。美國CUPER公司也研制了用于天然氣管道檢測(cè)的機(jī)器人。管道檢測(cè)機(jī)器人最基本的結(jié)構(gòu)就是要有靈活可靠的行走系統(tǒng)、高度自治的控制系統(tǒng)、智能化的傳感器和視覺系統(tǒng)。管道檢測(cè)機(jī)器人是一種融合了多種先進(jìn)技術(shù)的自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備，其發(fā)展依賴于其它前沿學(xué)科和先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展。隨著電子、計(jì)算機(jī)、信號(hào)處理、模式識(shí)別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的不斷進(jìn)步以及各種先進(jìn)的超聲傳感器的開發(fā)，管道檢測(cè)機(jī)器人將大范圍地進(jìn)入檢測(cè)實(shí)用階段。 國內(nèi)管道無損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展：我國管道無損檢測(cè)技術(shù)從20世紀(jì)80年代初開始，在國家863計(jì)劃的支持下，取得了一定的成果。我國對(duì)管道機(jī)器人的研究尚處于實(shí)驗(yàn)性研究階段，管道檢測(cè)還主要依靠從國外引進(jìn)X射線檢測(cè)儀器和設(shè)備。1998年，盤錦北方無損檢測(cè)公司成功研制出X射線管內(nèi)ZP3爬行器，并在蘇丹輸油管道建設(shè)中投入了應(yīng)用。該管道全長1500km，直徑711mm，要求管道對(duì)接焊縫檢測(cè)，總檢測(cè)量將達(dá)15萬道口以上。實(shí)踐證明，該爬行器操作維護(hù)簡單，工作穩(wěn)定可靠，定位精度滿足使用要求，照相質(zhì)量符合美國API1104—94標(biāo)準(zhǔn)，完全達(dá)到進(jìn)口產(chǎn)品的使用效果，將是我國“西氣東輸”工程中1標(biāo)段、2標(biāo)段、15標(biāo)段、23標(biāo)段、成渝支線中的主要檢測(cè)設(shè)備。雖然我國可以完成國內(nèi)外管道鋪設(shè)過程中的檢測(cè)，但所使用的檢測(cè)技術(shù)與設(shè)備和國外相比尚有差距，檢測(cè)手段單一，且檢測(cè)效率較低。 本作品采用智能控制，大大提高了探傷效率，并且運(yùn)行穩(wěn)定性高，檢測(cè)圖像可靠，定位準(zhǔn)確，在管道探傷領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
