管道復(fù)雜焊縫掃查器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、目前,管道焊縫全自動(dòng)超聲檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外業(yè)內(nèi)得到公認(rèn),逐步取代傳統(tǒng)人工檢測(cè)技術(shù),成為管道焊縫檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。隨著我國(guó)管道結(jié)構(gòu)應(yīng)用量的增大,研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的管道焊縫自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)管道工業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展具有十分重要的意義。本論文的開(kāi)展基于國(guó)家“863”項(xiàng)目課題——“深水海管水下回接技術(shù)及AUT檢驗(yàn)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化技術(shù)研究”,針對(duì)環(huán)焊縫、螺旋焊縫和相貫焊縫這三種復(fù)雜焊縫具有不同的檢測(cè)要求,進(jìn)行相應(yīng)的管道掃查器系統(tǒng)的研究,并進(jìn)行機(jī)械裝置

2、的模塊化設(shè)計(jì)。
　　 論文根據(jù)不同的復(fù)雜焊縫幾何特點(diǎn)及實(shí)際工作要求,設(shè)計(jì)出多種掃查器機(jī)械裝置模塊,以應(yīng)用于不同工作路徑的檢測(cè)工作。掃查器主要由爬行機(jī)構(gòu)和探頭調(diào)整機(jī)構(gòu)兩部分組成,則模塊化設(shè)計(jì)主要包括這兩部分的具體設(shè)計(jì)方案。根據(jù)掃查器模塊的不同工作特點(diǎn),在模塊間進(jìn)行組裝,得到可適用于不同的復(fù)雜焊縫檢測(cè)的掃查器。其中,環(huán)行鏈?zhǔn)脚佬袡C(jī)構(gòu)模塊和螺旋鏈?zhǔn)脚佬袡C(jī)構(gòu)模塊采用鏈連接結(jié)構(gòu),分別適用于對(duì)中小型管道中的環(huán)焊縫和螺旋焊縫檢測(cè)的裝置中;可伸

3、縮探頭調(diào)整機(jī)構(gòu)模塊與環(huán)行鏈?zhǔn)脚佬袡C(jī)構(gòu)裝配,組成相貫焊縫鏈?zhǔn)綊卟槠?適用于對(duì)相貫焊縫的跟蹤檢測(cè)。
　　 本文重點(diǎn)對(duì)相貫焊縫鏈?zhǔn)綊卟槠鬟M(jìn)行具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和研究分析。該裝置的靜力學(xué)分析中,首先根據(jù)重力分量分析掃查器在環(huán)行工作中的各種失穩(wěn)情況,然后建立箍緊力在克服各種失穩(wěn)情況下隨管道傾角和姿態(tài)角變化的函數(shù)模型,利用MATLAB進(jìn)行結(jié)果分析。靜力學(xué)分析對(duì)研究掃查器克服失穩(wěn)情況,選材以及結(jié)構(gòu)布置等方面起到指導(dǎo)作用。
　　 在研究相貫焊

4、縫鏈?zhǔn)綊卟槠鞯倪\(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題時(shí),采用D-H法建立掃查器末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,并采用遞推法求出運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解。利用MATLAB對(duì)正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型進(jìn)行結(jié)果分析,求出末端執(zhí)行器的仿真軌跡曲線(xiàn),驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)學(xué)方程建立的正確性,并求出掃查器各關(guān)節(jié)變量變化曲線(xiàn)圖,驗(yàn)證了逆解建立的正確性和逆解的唯一性。
　　 本文以遞階式分層控制體系為指導(dǎo)思想,提出了相貫焊縫鏈?zhǔn)綊卟槠骺刂葡到y(tǒng)總體方案,并對(duì)以DSP為核心的控制系統(tǒng)硬件電路實(shí)施方案進(jìn)行了簡(jiǎn)要的設(shè)計(jì)。