管道环焊缝扫查机器人研究

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1、哈尔滨T程大学硕士学伊论文iiii葺iiiiiiiw'一'-iiiiiii摘要为了保证石油管线运输的安全可靠性，需要对输送管道环焊缝进行检测。自动超声检测(AUT)作为一种先进的无损检测方法，在管道焊接缺陷检测中发挥着重要作用。本文以国家863项目“深水海管水下回接技术及AUT检验设备国产化技术研究”为依托，对管道环焊缝自动超声检测机械装置——扫查机器人进行研究。对自动超声检测的两种关键技术——相控阵技术和TOFD技术进行分析比较，选用相控阵技术对管道环焊缝进行检测：确定了扫查机器人的总体方案，对扫查机器人的运动方式、传动方式以及设计性能进行分析，并介绍其工作

2、过程。对扫查机器人的结构进行深入研究。该扫查机器人由四个部分组成：弹性导轨组件、行走运动机构、控制箱组件以及探头调整机构；建立扫查机器人的静力学分析模型，推导出扫查机器人处于任意位置时驱动力计算的一般公式；在保证重心位置不变的情况下简化扫查机器人的分析模型，对行走运动机构和导轨进行基于接触的有限元分析。基于模块化思想，设计探头调整机构控制系统的位置伺服模块和通讯模块，选用单片机AT89C52、性能优越的专用运动控制芯片LM629和功率驱动芯片LMDl8200，并对单闭环位置伺服系统和通讯系统的硬件电路图进行设计。一’．对扫查机器人进行运动仿真分析，验证扫查机器

3、人运行过程中探头在管道径向方向上的定位可靠性；建立探头调整机构控制系统的数学模型，并对其进行仿真，验证位置控制系统具有良好的精确性以及快速的动态响应特性。关键词：AUT；环焊缝：相控阵；扫查机器人；仿真哈尔滨T程大学硕十学伊论文AbstractInordertoguaranteethesecurityandreliabilityofoilpipelinetransportation，thepipelinegirthweldneedstobetested．Asanadvancedmethodofnon—destructivetesting，automatedul

4、trasonictestingplaysanimportantroleinpipelineweldingdefecttesting．Thisarticleisbasedonthenational863project_一“UnderwaterTie—inTechniqueforSubseaPipelinesandStudyofAUTTestingDeviceNationalizationTechnology"．Themaintaskofthisarticleistomakeresearchinautomatedultrasonictestingmachineof

5、pipelinegirthweld——_Scanningrobot．Analyzingandcomparingtheadvantagesanddisadvantagesoftwokeytechnologiesofautomatedultrasonictestin哥——phaSedarraycontroltechnologyandTOFDtechnology，thephasedarraycontroltechnologyisselectedtotestpipelinegirthweld；Theoverallschemeofscanningrobotisdeter

6、mined，themotionmode，thedrivingmodeaswellasthedesignperformanceareanalyzedandtheworkingprocessisintroduced．Deepresearchismadeinthestructureofscanningrobot．Itiscomposedoffourparts：flexibleguidesubassembly，movementmechanism，controlboxsubassemblyaswellasprobeadjustingmechanism．Thestatic

7、analysismodelofscanningrobotisestablishedinordertodeducethegeneralcalculationformulaofdrivingforceatrandomposition；Theanalysismodelofscanningrobotissimplifiedensuringthecenterofgravitylocationunchanged，andthefiniteelementanalysisiscarriedon．Thepositionservomoduleandcommunicationmodu

8、leofprobeadjustingm