CN114112457A - 一种用于管道内检测机器人性能测试的试验平台搭建方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于管道内检测机器人性能测试的试验平台搭建方法，包括：搭建用于管道内检测机器人的性能测试试验平台；在试验平台管道的直管段和各管件上设计管道缺陷；在试验平台中的弯头、三通、阀门、及部分直管段，加装高清摄像头，组成无线观测网络，将拍摄的视频通过无线网络上传到上位机，用于观测机器人和分析评价机器人性能。本发明通过危险、高难试验场景的模拟，对管道内检测机器人可靠性以及检测准确性的验证；通过试验，可方便观察到管道内检测机器人在管道中的爬行能力和对不同类管道缺陷检测能力，预评估出管道内检测机器人工业应用的实际价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人性能测试的试验平台。特别是涉及一种用于管道内检测机器人性能测试的试验平台搭建方法。
背景技术
在用的压力管道每隔一定周期应进行定期检验，以检测压力管道的腐蚀、裂纹等缺陷，将事故消除在萌芽状态，为此众多科研机构研制了压力管道检测机器人。
目前市场上的检测机器人性能良莠不齐，机器人在进行实际现场工作前缺乏有效的试验、评价手段，无法验证机器人的通过能力、避障能力以及机器人对各种缺陷的检测能力，使得检测机器人在实际现场工作时会出现行进故障和检测精度差等问题，无法在有限的检修时间里，高效地完成检测工作。
在机器人投入实际现场测试前需要对其性能进行综合测试分析：一方面为了验证管道检测机器人系统的合理性，定量地了解管道检测机器人本体的各项性能指标；另一方面则是验证机器人搭载的各种检测设备对管道可能存在的各种缺陷的检出情况。
因此，需要建立管道检测机器人的实验平台，包括危险、高难试验场景的模拟，机器人可靠性以及检测准确性的验证；通过试验，可方便观察到机器人在管道中的运行状态，预评估出机器人工业应用的实际价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够对管道内检测机器人可靠性以及检测准确性验证的用于管道内检测机器人性能测试的试验平台搭建方法。
本发明所采用的技术方案是：一种用于管道内检测机器人性能测试的试验平台搭建方法，包括如下步骤：
1)搭建用于管道内检测机器人的性能测试试验平台；
2)在试验平台管道的直管段和各管件上设计管道缺陷；
3)在试验平台中的弯头、三通、阀门、及部分直管段，加装高清摄像头，组成无线观测网络，将拍摄的视频通过无线网络上传到上位机，用于观测机器人和分析评价机器人性能。
本发明的一种用于管道内检测机器人性能测试的试验平台搭建方法，通过危险、高难试验场景的模拟，对管道内检测机器人可靠性以及检测准确性的验证；通过试验，可方便观察到管道内检测机器人在管道中的爬行能力和对不同类管道缺陷检测能力，预评估出管道内检测机器人工业应用的实际价值。本发明具有以下优点：
1、搭建的实验平台实现机器人水平、倾斜和竖直爬行场景模拟，可完成管道机器人的牵引力、越障能力、通过性能等试验内容。
2、实验平台管道内设置的各种缺陷形式，全覆盖模拟了压力管道在工业现场运行过程中形成的各种缺陷，可验证检测机器人搭载的各种检测设备对管道可能存在的各种缺陷的检出精度。
3、搭建的检测机器人爬行及检测状况智能无线监测网络，智能跟踪拍摄检测机器人的爬行及检测状况，并实时传输视频到上位机，用于观测和分析评价，监测系统组态灵活，数据传输稳定，工作效率高。
附图说明
图1是采用本发明的方法搭建的管道内检测机器人性能测试的试验平台。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种用于管道内检测机器人性能测试的试验平台搭建方法做出详细说明。
本发明的一种用于管道内检测机器人性能测试的试验平台搭建方法，包括如下步骤：
1)搭建用于管道内检测机器人的性能测试试验平台；所述的试验平台：
包括竖直固定于地面的若干个调节支架，以及通过弯头或三通或阀门依次连接贯通的若干根直管，弯头或三通或阀门与直管均采用20号钢材料制成，构成的管道分为DN150、DN200、DN300、DN400四种规格管道，壁厚为8mm～16mm；直管与弯头或三通或阀门的两个端面分别通过法兰或焊接形式连接并实现贯通；通过调节支架的支撑使整个试验平台保持水平状态和设定的倾斜状态，实现机器人水平、倾斜和竖直爬行场景；阀门采用闸板阀形式，通过调整闸板高度，测试机器人的越障性能；三通用于测试机器人的避障和防跌落能力能力；从而使得该试验平台能够完成管道内检测机器人的牵引力、越障能力、接头通过能力的试验内容。其中所述的弯头为90度和180度弯头。
2)在试验平台管道的直管段和各管件上设计管道缺陷；
包括：模拟工业现场场景的，均匀腐蚀管壁减薄、冲蚀减薄、不同等级腐蚀孔、内外表面裂纹、焊缝缺陷。其中，所述的：
不同等级腐蚀孔：在管段处设置坑状缺陷，用以模拟不同等级的腐蚀孔，坑状缺陷为20个平底孔，轴向5列，周向4行，列间距为t+20mm，行间距0.2D，腐蚀孔周向起始于3点钟方向，终止于6点钟方向，孔径从上到下依次为1mm、1.5mm、2mm、3mm，孔深延试验段入口至出口轴向依次排列为20％t、40％t、60％t、80％t、t，最终形成4行5列的坑状缺陷阵列，其中t为管道壁厚，D为管道外径；
均匀腐蚀管壁减薄缺陷设置：在管道内壁设置长度为3t，宽度3t，深度为10％t的减薄区；
冲蚀减薄，有两种：
弯头内壁设置8个金属损失沟槽：沟槽宽度为0.5t，长度为3t，深度为10％t、20％t、35％t、50％t，在弯头内壁轴向设置4列，周向设置2行，列间距为5t，行间距为t；
弯头内壁设置2个金属损失沟槽：宽度为3t，长度为t，深度为10％t、20％，轴向间距5t；
焊缝缺陷设置，有如下几种：
裂纹设置，在焊缝内表面12点钟方向设置5mm长细小裂纹一条，焊缝外表面6点钟方向设置10mm长裂纹一条，在9点钟方向设置内部埋藏长度为15mm、深度在内表面下50％t的裂纹一条；
圆形缺陷设置，3点钟方向在近内表面20％t深度处，与焊缝垂直的10mm*10mm区域内设置长径为1mm的圆形缺陷3个；
条形缺陷设置，在近内表面20％t深度处，12点钟方向延轴向设置长径为4mm的条形缺陷1个，3点钟方向延轴向设置长径6mm条形缺陷1个，6点钟方向延轴向设置长径20mm条形缺陷1个；
焊缝未焊透和未熔合缺陷设置，在内壁焊缝12点钟方向延焊缝周向设置长4mm深1mm的未焊透缺陷，在内壁焊缝3点钟方向延焊缝周向设置长6mm深1.5mm的未焊透缺陷；在内壁焊缝6点钟方向延焊缝周向设置长4mm深1mm的未熔合缺陷；
焊缝根部内凹和咬边缺陷，在内壁焊缝12点钟方向延焊缝周向设置长tmm深1.5mm的咬边缺陷，在内壁焊缝3点钟方向延焊缝周向设置长tmm深2mm的咬边缺陷。
3)在试验平台中的弯头、三通、阀门、及部分直管段，加装高清摄像头，组成无线观测网络，将拍摄的视频通过无线网络上传到上位机，用于观测机器人和分析评价机器人性能；包括：
在弯头、三通、阀门、及直管段，加装高清摄像头，组成无线观测网络，将拍摄的视频通过无线网络上传到上位机，用于观测和分析评价管道内检测机器人的爬行和检测性能；
所述的高清摄像头安装在试验管道的弯头、三通、直管段顶部、各缺陷设置部位管道顶部和距离阀门10cm处的直管段顶部，使整个测试管道全覆盖清晰可观测；高清摄像头自动识别到管道内检测机器人，并自动调整拍摄角度跟踪拍摄管道内检测机器人，并将拍摄的管道内检测机器人爬行、通过、越障以及检测缺陷的过程通过无线网络上传到上位机。
根据本发明的一种用于管道内检测机器人性能测试的试验平台搭建方法搭建的试验平台如图1所示，包括管道检测机器人从直管段1进入管道，从直管段13爬出，整个行进管程中包括：标号为2、18、12的90度弯头，标号为1、3、5、6、9、11、13的直管、标号为14的阀门、标号为7、8的三通、标号为10的180度弯头。试验管段在标号为2、3、4、5、6、7、8、10、12的管件上安装无线高清夜视摄像头15～24，用于全覆盖观测管道检测机器人行进及避障过程，摄像头自动补光；在2号弯头的焊缝处设置25、26两处焊接缺陷，在3号直管段上设置27号缺陷，在4号弯头上设置28、30号焊缝缺陷和29号缺陷，在5号直管段设置缺陷31和缺陷32，在6号直管段设置缺陷33。通过可伸缩性支架34～37和法兰来调节管件角度。图中，标号38为上位机，标号39为电脑。
Claims (6)
1.一种用于管道内检测机器人性能测试的试验平台搭建方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)搭建用于管道内检测机器人的性能测试试验平台；
2)在试验平台管道的直管段和各管件上设计管道缺陷；
3)在试验平台中的弯头、三通、阀门、及部分直管段，加装高清摄像头，组成无线观测网络，将拍摄的视频通过无线网络上传到上位机，用于观测机器人和分析评价机器人性能。
2.根据权利要求1所述的一种用于管道内检测机器人性能测试的试验平台搭建方法，其特征在于，步骤1)中所述的搭建管用于道内检测机器人的性能测试试验平台：
包括竖直固定于地面的若干个调节支架，以及通过弯头或三通或阀门依次连接贯通的若干根直管，弯头或三通或阀门与直管均采用20号钢材料制成，构成的管道分为DN150、DN200、DN300、DN400四种规格管道，壁厚为8mm～16mm；直管与弯头或三通或阀门的两个端面分别通过法兰或焊接形式连接并实现贯通；通过调节支架的支撑使整个试验平台保持水平状态和设定的倾斜状态，实现机器人水平、倾斜和竖直爬行场景；阀门采用闸板阀形式，通过调整闸板高度，测试机器人的越障性能；三通用于测试机器人的避障和防跌落能力能力；从而使得该试验平台能够完成管道内检测机器人的牵引力、越障能力、接头通过能力的试验内容。
3.根据权利要求2所述的一种用于管道内检测机器人性能测试的试验平台搭建方法，其特征在于，所述的弯头为90度和180度弯头。
4.根据权利要求1所述的一种用于管道内检测机器人性能测试的试验平台搭建方法，其特征在于，步骤2)所述的在试验平台管道的直管段和各管件上设计管道缺陷，包括：模拟工业现场场景的，均匀腐蚀管壁减薄、冲蚀减薄、不同等级腐蚀孔、内外表面裂纹、焊缝缺陷。
5.根据权利要求4所述的一种用于管道内检测机器人性能测试的试验平台搭建方法，其特征在于，所述的：
不同等级腐蚀孔：在管段处设置坑状缺陷，用以模拟不同等级的腐蚀孔，坑状缺陷为20个平底孔，轴向5列，周向4行，列间距为t+20mm，行间距0.2D，腐蚀孔周向起始于3点钟方向，终止于6点钟方向，孔径从上到下依次为1mm、1.5mm、2mm、3mm，孔深延试验段入口至出口轴向依次排列为20％t、40％t、60％t、80％t、t，最终形成4行5列的坑状缺陷阵列，其中t为管道壁厚，D为管道外径；
均匀腐蚀管壁减薄缺陷设置：在管道内壁设置长度为3t，宽度3t，深度为10％t的减薄区；
冲蚀减薄，有两种：
弯头内壁设置8个金属损失沟槽：沟槽宽度为0.5t，长度为3t，深度为10％t、20％t、35％t、50％t，在弯头内壁轴向设置4列，周向设置2行，列间距为5t，行间距为t；
弯头内壁设置2个金属损失沟槽：宽度为3t，长度为t，深度为10％t、20％，轴向间距5t；
焊缝缺陷设置，有如下几种：
裂纹设置，在焊缝内表面12点钟方向设置5mm长细小裂纹一条，焊缝外表面6点钟方向设置10mm长裂纹一条，在9点钟方向设置内部埋藏长度为15mm、深度在内表面下50％t的裂纹一条；
圆形缺陷设置，3点钟方向在近内表面20％t深度处，与焊缝垂直的10mm*10mm区域内设置长径为1mm的圆形缺陷3个；
条形缺陷设置，在近内表面20％t深度处，12点钟方向延轴向设置长径为4mm的条形缺陷1个，3点钟方向延轴向设置长径6mm条形缺陷1个，6点钟方向延轴向设置长径20mm条形缺陷1个；
焊缝未焊透和未熔合缺陷设置，在内壁焊缝12点钟方向延焊缝周向设置长4mm深1mm的未焊透缺陷，在内壁焊缝3点钟方向延焊缝周向设置长6mm深1.5mm的未焊透缺陷；在内壁焊缝6点钟方向延焊缝周向设置长4mm深1mm的未熔合缺陷；
焊缝根部内凹和咬边缺陷，在内壁焊缝12点钟方向延焊缝周向设置长tmm深1.5mm的咬边缺陷，在内壁焊缝3点钟方向延焊缝周向设置长tmm深2mm的咬边缺陷。
6.根据权利要求1所述的一种用于管道内检测机器人性能测试的试验平台搭建方法，其特征在于，步骤3)包括：
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所述的高清摄像头安装在试验管道的弯头、三通、直管段顶部、各缺陷设置部位管道顶部和距离阀门10cm处的直管段顶部，使整个测试管道全覆盖清晰可观测；高清摄像头自动识别到管道内检测机器人，并自动调整拍摄角度跟踪拍摄管道内检测机器人，并将拍摄的管道内检测机器人爬行、通过、越障以及检测缺陷的过程通过无线网络上传到上位机。
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