管道槽口检测平台定位误差分析

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1、2015年2月机床与液压Feb．2015第43卷第3期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．43No．3DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．03．013管道槽口检测平台定位误差分析孟祥宇，赵言正，付庄(上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海200240)摘要：分析一种新型的长距离、封闭式管道槽El检测方法，介绍检测平台组成和检测原理，基于检测平台的定位基准进行误差分析，通过分析找出影响检测误差的因素。关键词：管道槽口检测；误差分析；定位基准中图分类号：TP23文献标志码：A文章编号：1001-3881(2

2、015)3-052—2LocationErrorsAnalysisofaPipelineNotch·InspectVehicleMENGXiangyu，ZHAOYanzheng，FUZhuang(StateKeyLaboratoryofMechanicalSystemandVibration，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Anewmethodfordetectingnotchoflongdistanceclosedpipelinewasanalyzed．Detectionpr

3、incipleandstructureofthenotch—inspectvehiclewereintroduced，anderroranalysiswasmadebasedonitslocationIOI1TI．Findoutcausesofeffectondetec—tionerrorthroughai1alysis．Keywords：Pipelinenotchinspection；Err0rsanalysis；LocationnoI'nlO前言触。图1是测量原理简图，检测装置的部件I和部件有些长距离、封闭式管道内部充满油垢，当对管I1分别与槽口两侧壁接

4、触，传感器和其中一个部件固道槽口进行检测时一些传感器探头直接暴露在外部会定，检测两个测量部件之间的距离．这个检测的位移量与两部件厚度之和即为槽口的宽度。这种测量方式不是以某一个平面作为测量的基准．而是采用槽口两侧壁互为基准进行槽口宽度测量。管道槽口检测系统平台上面安装有检测装置，其结构如图2所示，其中上沿导向轮和履带之间依靠弹簧力夹紧管道槽口上沿和管道内圆表面，检测装置左右锥销依靠弹簧力压紧在管道槽口两侧壁，并且通过轴承座实现转动以适应平台沿管道圆周的姿态偏转。图2检测装置安放收稿日期：2014-02-10作者简介：孟祥宇(1983一)，男，硕士研究生，研究

5、方向为工业机器人、管道检测机器人。E～mail：mxy1983@sj—tu．edu．cno通信作者：赵言正，E-mail：yzh—zhao@sjtu．edu．en。第3期孟祥宇等：管道槽口检测平台定位误差分析·53·1定位基准误差对检测的影响全消除掉的。实际上，由于槽口加工的原因，管道槽检测平台位于管道工作时，由于姿态的偏移、定口两侧壁呈v型夹角，检测平台行走稳定后，一侧位基准面尺寸误差以及履带的压缩等原因都会产生一锥销会贴紧槽IZl壁面，另外一侧的锥销不能与管道槽定的机械误差。以下分别单独对平台行走方向姿态偏15侧壁贴紧，如图4所示。根据测量需求，指定沿槽

6、移、管道圆周姿态偏转、管道侧棱高度差以及履带压IZl侧棱向上的位置宽度作为测量点，根据几何缩产生的检测偏差进行分析。推导有以下公式：1．1行走方向姿态偏移产生的误差￡=2·sin+s(5)检测平台沿管道槽口方向的偏移主要是由于前后导向轮与槽口之间有一定的间隙。导致了管道槽口检测平台行走的方向与槽口方向出现了不平行的现象，i2=——窆————一(6)其结构示意图如图3所示。式中：Lr2是测量基准值；Lins2是检测值；a是槽口侧棱到检测锥销下表面的距离；A是槽口侧壁夹角；s是槽口两侧棱间距。综合以上两式可以得出检测误差L的表达式：￡ev2：I1，2，．s．in

7、A一．(2。·—sin+s)·c。sI1(7)当槽口夹角A一定时，测量点越高，即H越图3行走姿态偏移产生的误差大，越大。当Lr2>i时，a越大，检测误差Ldev2越由图中简单的几何关系有：小；当Lr2<：时，a越小，检测误差Ldev2越小。故可以根据测量点的高度。适当调整a的值来减小由6：arcsin生(1)Lhee于周向姿态偏转导致的误差。：2+(2)式中：6是检测平台行走方向与槽口方向的偏移角度；R是左右锥销圆弧外表面半径；是前后导向轮半径；是前后导向轮间距；Linsl是槽口检测宽度；L是槽口实际宽度。综合以上两式可以得出检测误差￡的表达式：图4管道圆周

8、方向姿态偏转导致的误差(：1．3侧棱高度差和履带变形