海底管道检测机器人智能控制器及管道缺陷定位技术研究

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1、上海交通大学硕士学位论文海底管道检测机器人智能控制器及管道缺陷定位技术研究摘要管道技术在石油天然气等输送中有着独特的优势随着经济发展对石油的需求迅速增加对管道运输的要求也就更加迫切但是长时间的运行磨损设备的自然老化地理和气候环境的变化等因素都会导致管道泄漏因此,为保证管道正常运行,管道泄漏的在线检测是十分必要的但是管道检测尤其是海底管道检测的工作环境十分复杂恶劣因此如何保证机器人正常工作并根据管道腐蚀缺陷信息进行准确定位成为了海底管道无缆自主检测的一大难题目前对于管内自主机器人的定位主要有GPS导航定位和机器视觉自主定位两种但是海底输油管道具有管线长线路埋藏深管内油污严重等

2、特点很难利用GPS和机器视觉进行定位本论文结合国家863计划项目海底管道的检测与维修技术中机器人智能控制器的设计针对管道缺陷的精确自主定位和基于CAN总线的上层应用协议制定问题做了重点分析和研究主要内容包括一智能控制器的设计和实现首先对控制器的任务和要求做了分析介绍了整个机器人控制系统的体系结构然后是智能控制器的软硬件设计控制器由PC104CPU卡CAN通信采集卡电源及无线通信卡组成设计了一个屏蔽外壳箱用于加强对智能控制器的信号屏蔽作用减少电磁干扰接下来则结合模拟样机的工作要求进行基金项目国家863计划(2001AA602021)I上海交通大学硕士学位论文了软件设计针对各个

3、部分的控制流程做了详细分析二设计中的两个关键技术问题探讨1针对全自主管道检测机器人对超长距离海底油气管道内壁缺陷的精确定位难题提出了一种基于缺陷信息定位的模糊控制方法并将其在海底管道检测机器人的智能控制器中得以实现经过仿真实验和模拟样机的现场测试证明该智能控制器定位准确工作稳定可靠满足了检测机器人在超长距离海底油气管道内全自主精确定位的技术要求2CAN只定义物理层和数据链路层没有规定应用层本身并不完整需要一个高层协议来定义CAN报文中的11/29位标识符8字节数据的使用因此在我们自行开发基于CAN总线的管道机器人控制系统时必须根据设计需求确定适合自己应用的总线通信协议通过对

4、CAN2.0的分析我们在数据帧标识符和数据场字节的基础上定制了通信协议并部分成功地应用到实际系统设计之中关键词海底管道缺陷定位智能控制器模糊控制CAN总线II上海交通大学硕士学位论文RESEARCHONINTELLIGENTCONTROLLERANDPIPES’DEFECTLOCATIONTECHNOLOGYOFSUBMARINEIN-PIPELINEINSPECTIONROBOTAbstractThetechnologyofpipelinehasanadvantageincarryingsomethingliquid,suchasthepetroleum,thenatur

5、algasandsoon.Thedevelopmentoftheeconomymakesthedemandforthepetroleumrisegreatly,sothatthetransportationinpipelineisdemandedbroadly.Someleakageswillpossiblyappearinpipelineduetolongtime-run,naturalagingoftheequipment,geographicalchanges,climaticchanges,etc.Sotheon-lineinspectingpipelinesisb

6、ecomingurgent,inordertoensurethenormalwork.However,theworkconditionisveryhardwhenarobotinspectsinthepipelines,especiallyinthesubmarinepipelines.Accordingly,itisbecomingabigprobleminsub-seabedin-pipelineinspectionwithoutcablethathowtokeeptherobotrunnormallyandlocatethedefectsofthepipelines.

7、Atpresent,thelocationmethodsofin-pipelinerobotcanbedividedintotwomethods,locationbasedonGPSnavigationandautonomouslocationbasedonmachinevision.ButthesubmarinepipelinehastheIII上海交通大学硕士学位论文followingcharacters:verylonglength,deeplyembedment,heavilypetrolicsmearin