CN109991310A - 一种基于爬行机器人的中空管道在线超声检测系统及应用 - Google Patents

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杨慧斌
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Abstract

本发明涉及自动化检测技术领域，本发明提出一种基于爬行机器人的中空管道在线超声检测系统及应用，包括上位机、双绞线电缆、可编程VDC电源以及爬行机器人，所述上位机通过双绞线电缆与爬行机器人的执行机构建立通信，所述爬行机器人处附着有超声波探头，所述爬行机器人处集成传感器模块，所述上位机处集成有集成数据模块。本发明解决了手动检测存在检测数据精度不高、易漏检、效率低等缺点，实现了超声检测的自动化。具有一体化程度高、运行效率高、适用范围广的有益技术效果。

Description

一种基于爬行机器人的中空管道在线超声检测系统及应用
技术领域
本发明涉及自动化检测技术领域，尤其涉及到一种基于爬行机器人的中空管道在线超声检测系统及应用。
背景技术
中空管道的应用与社会发展，工业中的天然气以及石油管道，核电厂大型螺栓管、地表以下各种污水管道等，对人们的生活起到重要的作用。中空管道因为长时间使用、造成的腐蚀、漏孔等情况，如不定期对管道进行维修检测会带来众多安全隐患。
由于其管道内部空间狭小，操作人员手动检测存在检测数据精度不高、易漏检、效率低等缺点。超声无损检测技术是现时代此领域中使用频率最高、发展速度最快的一种检测技术，被广泛的应用到几乎所有工业的探伤领域，在核电等新技术产业中有着十分广阔的应用前景。由于目前中空管道多采用手动检测，现有技术自动化程度较低、易漏检且存在检测数据精度不高的问题。
因此，我们有必要对这样一种情况进行改善，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于爬行机器人的中空管道在线超声检测系统及应用。
本发明的上述技术目的是用过以下技术方案实现的：
一种基于爬行机器人的中空管道在线超声检测系统，包括上位机、双绞线电缆、可编程VDC电源以及爬行机器人，所述上位机通过双绞线电缆与爬行机器人的执行机构建立通信，所述爬行机器人处附着有超声波探头，所述爬行机器人处集成传感器模块，所述上位机处集成有集成数据模块；
所述上位机将运动指令发送至爬行机器人，驱动爬行机器人自管道内壁下端运动到管道内壁上端，所述超声波探头用于接收超声波束触碰到管道内壁缺陷时产生的发射超声波束，并实时传送到超声仪器屏幕上，上位机通过屏幕波峰变化分析管道内壁疲劳受损情况。
本发明的进一步设置为：所述可编程VDC电源用于提供给超声检测系统以及爬行机器人所需的稳定电压。
本发明的进一步设置为：所述上位机通过双绞线电缆中的六类线与爬行机器人的执行机构建立通信。
本发明的进一步设置为：所述爬行机器人通过伺服电机驱动撑角机构、转向机构以及牵引机构进行均匀连续行走。
本发明的进一步设置为：附着于爬行机器人处的超声波探头沿管壁周向运动移动角度进行扫查，其中，该角度为X，扫查周期为360/2X。
本发明的进一步设置为：所述集成数据模块中集成有数据，该数据用于将管道内壁的疲劳受损程度进行比对，所述集成数据模块包括超声波束波峰变化曲线数据库以及与超声波束波峰变化曲线数据库对应的管道疲劳受损等级数据库；上位机通过将异常超声波束波峰变化曲线与数据库中的变化曲线进行比对，获取异常超声波束波峰变化曲线波峰数据；
上位机将获取的异常超声波束波峰变化曲线波峰数据与集成数据模块中的疲劳受损程度等级数据库进行比对，生成管道内壁缺陷的评估报告。
一种基于爬行机器人的中空管道在线超声检测系统的应用，包括如下步骤：
步骤1)上位机将运动指令发送至爬行机器人，驱动爬行机器人自管道内壁下端运动到管道内壁上端；
步骤2)附着于爬行机器人处的超声波探头沿管壁周向运动一定角度进行扫查；
步骤3)爬行机器人径向移动一定距离，自管道内壁上端运动到管道内壁下端；
步骤4)附着于爬行机器人处的超声波探头再次沿管壁周向运动相同角度进行扫查；
步骤5)爬行机器人径向移动相同距离，完成一个扫查周期；
步骤6)探头接收超声波束触碰到管壁内侧缺陷时产生的反射超声波束，并实时传送到超声仪器屏幕上，上位机通过屏幕波峰变化分析管道内壁的疲劳受损情况，并通过集成数据模块生成管道内壁缺陷的评估报告。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种基于爬行机器人的中空管道在线超声检测系统及应用，包括：上位机、双绞线电缆、可编程VDC电源以及爬行机器人，所述上位机通过双绞线电缆与爬行机器人的执行机构建立通信，所述爬行机器人处附着有超声波探头，所述爬行机器人处集成传感器模块，所述上位机处集成有集成数据模块。超声探头依附于爬行机器人中，依据集成数据模块对管道疲劳受损进行超声检测。本发明解决了手动检测存在检测数据精度不高、易漏检、效率低等缺点，实现了超声检测的自动化。具有一体化程度高、运行效率高、适用范围广的有益技术效果。本发明不仅仅应用于中空管道，也可同时应用于各种行业管壁检测。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
图2是爬行机器人执行机构的移动路径示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
参见图1所示，本发明提出的一种基于爬行机器人的中空管道在线超声检测系统，包括上位机、双绞线电缆、可编程VDC电源以及爬行机器人，所述上位机通过双绞线电缆与爬行机器人的执行机构建立通信，所述爬行机器人处附着有超声波探头，所述爬行机器人处集成传感器模块，所述上位机处集成有集成数据模块；
所述上位机将运动指令发送至爬行机器人，驱动爬行机器人自管道内壁下端运动到管道内壁上端，所述超声波探头用于接收超声波束触碰到管道内壁缺陷时产生的发射超声波束，并实时传送到超声仪器屏幕上，上位机通过屏幕波峰变化分析管道内壁疲劳受损情况。
优选的，所述可编程VDC电源用于提供给超声检测系统以及爬行机器人所需的稳定电压。
优选的，所述上位机通过双绞线电缆中的六类线与爬行机器人的执行机构建立通信。
优选的，所述爬行机器人通过伺服电机驱动撑角机构、转向机构以及牵引机构进行均匀连续行走。
优选的，附着于爬行机器人处的超声波探头沿管壁周向运动移动角度进行扫查，其中，该角度为X，扫查周期为360/2X。
优选的，所述集成数据模块中集成有数据，该数据用于将管道内壁的疲劳受损程度进行比对，所述集成数据模块包括超声波束波峰变化曲线数据库以及与超声波束波峰变化曲线数据库对应的管道疲劳受损等级数据库；上位机通过将异常超声波束波峰变化曲线与数据库中的变化曲线进行比对，获取异常超声波束波峰变化曲线波峰数据；
上位机将获取的异常超声波束波峰变化曲线波峰数据与集成数据模块中的疲劳受损程度等级数据库进行比对，生成管道内壁缺陷的评估报告。
优选的，所述传感器模块包括GPS定位模块、GPRS模块、速度模块、加速度模块以及平衡检测模块。
一种基于爬行机器人的中空管道在线超声检测系统的应用，包括如下步骤：
步骤1)上位机将运动指令发送至爬行机器人，驱动爬行机器人自管道内壁下端运动到管道内壁上端；
步骤2)附着于爬行机器人处的超声波探头沿管壁周向运动一定角度进行扫查；
步骤3)爬行机器人径向移动一定距离，自管道内壁上端运动到管道内壁下端；
步骤4)附着于爬行机器人处的超声波探头再次沿管壁周向运动相同角度进行扫查；
步骤5)爬行机器人径向移动相同距离，完成一个扫查周期；
步骤6)探头接收超声波束触碰到管壁内侧缺陷时产生的反射超声波束，并实时传送到超声仪器屏幕上，上位机通过屏幕波峰变化分析管道内壁的疲劳受损情况，并通过集成数据模块生成管道内壁缺陷的评估报告。
其中，检测模块将管道疲劳受损的检测结果通过modbusTCP协议传递到中央处理模块，当检测过程中发生故障时，中央处理模块又能及时进行诊断并自动进行报警提示，有效保障超声检测装置的安全性。
其中，探头接收超声波束触碰到管壁内侧缺陷时产生的反射超声波束，水作为耦合剂以保证耦合的良好性。
参见图2所示，本发明的附着超声探头的爬行机器人在管道内壁自底端A运动到顶端B，超声探头旋转B与C之间的角度(X)，完成BC之间的检测，然后爬行机器人由C运动到D，超声探头旋转D与E之间的角度(X)，完成DE之间的检测，此时一个检测周期结束。总的检测周期为360/2X。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种基于爬行机器人的中空管道在线超声检测系统，其特征在于，包括上位机、双绞线电缆、可编程VDC电源以及爬行机器人，所述上位机通过双绞线电缆与爬行机器人的执行机构建立通信，所述爬行机器人处附着有超声波探头，所述爬行机器人处集成传感器模块，所述上位机处集成有集成数据模块；
所述上位机将运动指令发送至爬行机器人，驱动爬行机器人自管道内壁下端运动到管道内壁上端，所述超声波探头用于接收超声波束触碰到管道内壁缺陷时产生的发射超声波束，并实时传送到超声仪器屏幕上，上位机通过屏幕波峰变化分析管道内壁疲劳受损情况。
2.根据权利要求1所述的一种基于爬行机器人的中空管道在线超声检测系统，其特征在于：所述可编程VDC电源用于提供给超声检测系统以及爬行机器人所需的稳定电压。
3.根据权利要求1所述的一种基于爬行机器人的中空管道在线超声检测系统，其特征在于：所述上位机通过双绞线电缆中的六类线与爬行机器人的执行机构建立通信。
4.根据权利要求1所述的一种基于爬行机器人的中空管道在线超声检测系统，其特征在于：所述爬行机器人通过伺服电机驱动撑角机构、转向机构以及牵引机构进行均匀连续行走。
5.根据权利要求1所述的一种基于爬行机器人的中空管道在线超声检测系统，其特征在于：附着于爬行机器人处的超声波探头沿管壁周向运动移动角度进行扫查，其中，该角度为X，扫查周期为360/2X。
6.根据权利要求1所述的一种基于爬行机器人的中空管道在线超声检测系统，其特征在于：所述集成数据模块中集成有数据，该数据用于将管道内壁的疲劳受损程度进行比对，所述集成数据模块包括超声波束波峰变化曲线数据库以及与超声波束波峰变化曲线数据库对应的管道疲劳受损等级数据库；上位机通过将异常超声波束波峰变化曲线与数据库中的变化曲线进行比对，获取异常超声波束波峰变化曲线波峰数据；
上位机将获取的异常超声波束波峰变化曲线波峰数据与集成数据模块中的疲劳受损程度等级数据库进行比对，生成管道内壁缺陷的评估报告。
7.根据权利要求1所述的一种基于爬行机器人的中空管道在线超声检测系统的应用，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)上位机将运动指令发送至爬行机器人，驱动爬行机器人自管道内壁下端运动到管道内壁上端；
步骤2)附着于爬行机器人处的超声波探头沿管壁周向运动一定角度进行扫查；
步骤3)爬行机器人径向移动一定距离，自管道内壁上端运动到管道内壁下端；
步骤4)附着于爬行机器人处的超声波探头再次沿管壁周向运动相同角度进行扫查；
步骤5)爬行机器人径向移动相同距离，完成一个扫查周期；
步骤6)探头接收超声波束触碰到管壁内侧缺陷时产生的反射超声波束，并实时传送到超声仪器屏幕上，上位机通过屏幕波峰变化分析管道内壁的疲劳受损情况，并通过集成数据模块生成管道内壁缺陷的评估报告。
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