本發(fā)明涉及儲(chǔ)罐檢測(cè)，具體為一種立式儲(chǔ)罐的爬壁式檢測(cè)機(jī)器人及超聲波檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著能源儲(chǔ)存需求量的與日增加，在石油石化等領(lǐng)域內(nèi)大型鋼制儲(chǔ)罐的數(shù)量快速增長(zhǎng)，大型鋼制儲(chǔ)罐從制造到服役，都需要進(jìn)行質(zhì)量安全檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問(wèn)題，要及時(shí)進(jìn)行處理，避免發(fā)生安全事故。當(dāng)前，大型儲(chǔ)罐的罐壁檢測(cè)仍然以傳統(tǒng)的人工檢測(cè)為主，在檢測(cè)過(guò)程中，需要提前在儲(chǔ)罐的四周搭建腳手架。檢測(cè)人員登上腳手架對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行檢測(cè)，這樣的檢修方式有以下缺點(diǎn)：1)人工檢測(cè)需要大量人力資源，包括檢測(cè)人員、安全監(jiān)督人員等，經(jīng)濟(jì)成本較高。2)腳手架的搭建和設(shè)備檢測(cè)為高空作業(yè)，危險(xiǎn)性較高，存在安全隱患。3)檢測(cè)人員在高空攜帶檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)的效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、(一)解決的技術(shù)問(wèn)題

2、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種立式儲(chǔ)罐的爬壁式檢測(cè)機(jī)器人及超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，解決了儲(chǔ)罐的檢測(cè)以人工抽查為主，存在工作效率低，漏檢率高的問(wèn)題。

3、(二)技術(shù)方案

4、為實(shí)現(xiàn)以上目的本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種立式儲(chǔ)罐的爬壁式檢測(cè)機(jī)器人，包括底板，所述底板的上方平行安裝有兩個(gè)永磁吸附體，兩個(gè)所述永磁吸附體的一側(cè)均設(shè)置有軛磁鐵，所述底板的下方四角處均固定有電機(jī)，四個(gè)所述電機(jī)的輸出端均固定有麥克納姆輪。

5、優(yōu)選的，所述底板的一側(cè)安裝有安裝件。

6、優(yōu)選的，所述電機(jī)選用md60有刷直流減速電機(jī)，且電機(jī)的額定電壓為24v，減速比為1：18，額定轉(zhuǎn)速為175rpm。

7、優(yōu)選的，一種立式儲(chǔ)罐的爬壁式檢測(cè)機(jī)器人的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，所述爬壁機(jī)器人搭載有攝像頭/攝像機(jī)，用于圖像捕捉，以及超聲波探傷儀，用于壁板檢測(cè)；

8、所述超聲檢測(cè)系統(tǒng)，包括上位機(jī)和下位機(jī)；

9、所述上位機(jī)，包括pc機(jī)、攝像頭/攝像機(jī)和ros主機(jī)；

10、所述下位機(jī)，包括底盤(pán)驅(qū)動(dòng)芯片、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)。

11、優(yōu)選的，所述超聲檢測(cè)系統(tǒng)采用jetson?nano?4gb作為ros主機(jī)，負(fù)責(zé)圖像處理和指令發(fā)送；

12、所述ros主機(jī)接收所述攝像頭的視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并根據(jù)程序處理結(jié)果向下位機(jī)的底盤(pán)驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)送控制信號(hào)；

13、所述底盤(pán)驅(qū)動(dòng)芯片通過(guò)所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)爬墻機(jī)器人的焊縫跟蹤；

14、所述pc機(jī)與ros主機(jī)配置在同一局域網(wǎng)下，利用pc機(jī)遠(yuǎn)程登錄ros主機(jī)，同時(shí)查看運(yùn)行情況，方便監(jiān)控和調(diào)試。

15、優(yōu)選的，所述ros主機(jī)通過(guò)publish/subscribe的通信模式來(lái)實(shí)現(xiàn)模塊之間的通信；

16、所述ros主機(jī)中，通過(guò)/usb_cam節(jié)點(diǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)攝像頭；

17、所述超聲波檢測(cè)系統(tǒng)使用opencv來(lái)對(duì)圖片處理，包括圖像濾波、邊緣檢測(cè)和中線提?。?/p>

18、所述ros主機(jī)通過(guò)cv_bridge來(lái)調(diào)用opencv中的圖像，訂閱ros主機(jī)圖片消息并轉(zhuǎn)換為opencv格式處理，處理完成后再轉(zhuǎn)換成ros主機(jī)圖片消息發(fā)布。

19、(三)有益效果

20、本發(fā)明提供了一種立式儲(chǔ)罐的爬壁式檢測(cè)機(jī)器人及超聲波檢測(cè)系統(tǒng)。具備以下有益效果：

21、1、本發(fā)明基于儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)分析，確定檢測(cè)機(jī)器人負(fù)載能力為10kg、最大移動(dòng)速度為2m/min，適應(yīng)的最小曲率半徑為10m、可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐罐壁無(wú)檢測(cè)遺漏、機(jī)器人自主移動(dòng)；機(jī)器人本體采用永磁吸附和麥克納姆輪移動(dòng)的方案，根據(jù)麥克納姆輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和移動(dòng)方式，對(duì)爬壁檢測(cè)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、靜力學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析，并根據(jù)分析結(jié)果選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

22、2、本發(fā)明根據(jù)永磁鐵充磁方向特性，基于halbach陣列設(shè)計(jì)吸附陣列，根據(jù)仿真分析結(jié)果，選擇永磁體垂直磁化多的排列方式，并提出單位體積磁吸附力概念，對(duì)吸附裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

23、3、本發(fā)明基于獲得的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)仿真對(duì)比，選擇較優(yōu)的模糊pid對(duì)單個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，并通過(guò)并行化閉環(huán)同步控制的方法，對(duì)四個(gè)電機(jī)同步控制，確保機(jī)器人直線爬行精度，滿足機(jī)器人在檢測(cè)時(shí)的運(yùn)動(dòng)要求。

技術(shù)特征：

1.一種立式儲(chǔ)罐的爬壁式檢測(cè)機(jī)器人，包括底板(1)，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式儲(chǔ)罐的爬壁式檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于：所述底板(1)的一側(cè)安裝有安裝件(5)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式儲(chǔ)罐的爬壁式檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于：所述電機(jī)(4)選用md60有刷直流減速電機(jī)，且電機(jī)(4)的額定電壓為24v，減速比為1：18，額定轉(zhuǎn)速為175rpm。

4.一種立式儲(chǔ)罐的爬壁式檢測(cè)機(jī)器人的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述爬壁機(jī)器人搭載有攝像頭/攝像機(jī)，用于圖像捕捉，以及超聲波探傷儀，用于壁板檢測(cè)；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種立式儲(chǔ)罐的爬壁式檢測(cè)機(jī)器人的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述超聲檢測(cè)系統(tǒng)采用jetson?nano?4gb作為ros主機(jī)，負(fù)責(zé)圖像處理和指令發(fā)送；

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種立式儲(chǔ)罐的爬壁式檢測(cè)機(jī)器人的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述ros主機(jī)通過(guò)publish/subscribe的通信模式來(lái)實(shí)現(xiàn)模塊之間的通信；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種立式儲(chǔ)罐的爬壁式檢測(cè)機(jī)器人及超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，涉及儲(chǔ)罐檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，包括底板，所述底板的上方平行安裝有兩個(gè)永磁吸附體，兩個(gè)所述永磁吸附體的一側(cè)均設(shè)置有軛磁鐵，所述底板的下方四角處均固定有電機(jī)，四個(gè)所述電機(jī)的輸出端均固定有麥克納姆輪。通過(guò)基于儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)分析，確定檢測(cè)機(jī)器人負(fù)載能力為10kg、最大移動(dòng)速度為2m/mi?n，適應(yīng)的最小曲率半徑為10m、可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐罐壁無(wú)檢測(cè)遺漏、機(jī)器人自主移動(dòng)；機(jī)器人本體采用永磁吸附和麥克納姆輪移動(dòng)的方案，根據(jù)麥克納姆輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和移動(dòng)方式，對(duì)爬壁檢測(cè)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、靜力學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析，并根據(jù)分析結(jié)果選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

技術(shù)研發(fā)人員：龍飛飛,楊可鑫,周俊凱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大連民族大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2