海底輸油管道軸線軌跡檢測裝置的研發(fā).pdf

1、本文依托天津大港油田工程建設(shè)有限責(zé)任公司科技部下發(fā)的《鋪管船管道曲率應(yīng)力姿態(tài)檢測系統(tǒng)研制》項(xiàng)目要求，由我校開發(fā)一套用于在線監(jiān)測鋪管船進(jìn)行鋪管作業(yè)時(shí)海底管道的三維姿態(tài)信息的軸線軌跡檢測裝置。隨著海上油田的陸續(xù)開發(fā)利用，海底輸油管道鋪設(shè)時(shí)的軸線軌跡自動檢測工作越來越受到業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。然而，我國目前關(guān)于海底管道軸線軌跡自動檢測的技術(shù)仍不成熟，為此我們設(shè)計(jì)研發(fā)了這套具有前瞻性的海底管道的軸線軌跡自動在線檢測裝置。
　　軸線軌跡自動檢

2、測裝置是一個跨學(xué)科多領(lǐng)域的課題，涉及到機(jī)械、電子等多個學(xué)科的內(nèi)容。本課題是基于陀螺儀多維檢測技術(shù)并與PIC單片機(jī)相結(jié)合的軸線軌跡檢測裝置，課題采用3軸陀螺儀采集管道的三維姿態(tài)信息，并以PIC單片機(jī)作為核心控制器，并結(jié)合傾角傳感器對管道的軸線軌跡進(jìn)行檢測。我們采用 Delphi7.0對軸線軌跡檢測裝置的監(jiān)控界面進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，并結(jié)合SQL Server2000進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲和管理。在上位機(jī)系統(tǒng)中，對三維姿態(tài)傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采

3、用卡爾曼濾波對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差校正，并采用四元數(shù)法對陀螺儀進(jìn)行姿態(tài)解算，實(shí)現(xiàn)管道的軸線軌跡的在線顯示。
　　本文分析了當(dāng)前國內(nèi)外在管道鋪設(shè)時(shí)對管道三維姿態(tài)信息監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用情況，自主設(shè)計(jì)檢測裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了鋪管工作時(shí)對管道信息的實(shí)時(shí)采集與在線顯示。本文先對檢測裝置硬件的各模塊電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要有串口通信模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊及時(shí)鐘模塊。本課題中設(shè)計(jì)的三維姿態(tài)傳感器對管道信息進(jìn)行采集，分析傾角傳感器和陀螺