X射線檢測(cè)實(shí)時(shí)成像管道機(jī)器人技術(shù)與理論研究.pdf

1、　　在當(dāng)前的技術(shù)水平條件下，已提出了管道無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化和機(jī)器人化的要求。而管道機(jī)器人是完成管道對(duì)接焊縫檢測(cè)最有效的設(shè)備。本文對(duì)X射線檢測(cè)實(shí)時(shí)成像管道機(jī)器人(簡(jiǎn)稱(chēng)X-rayIRTIP機(jī)器人)的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)與理論和涉及的X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。　　在所研制的管道機(jī)器人中，采用局部自主加遠(yuǎn)程遙控的控制方式完成工藝檢測(cè)任務(wù)。首先，機(jī)器人在基于多傳感器的焊縫自主尋址與定位技術(shù)控制下，完成高效率、高精度和高可靠性的焊縫尋址與定

2、位。與以往的方法相比，該定位方法具有無(wú)射線污染、高效率和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。然后，機(jī)器人在同步旋轉(zhuǎn)控制技術(shù)控制下完成焊縫的透照和焊縫圖像的采集?！　?duì)于小焦點(diǎn)、定向射束的X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)中管內(nèi)外同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，文中提出了一種特殊的同步旋轉(zhuǎn)控制方法。該方法以X射線為視覺(jué)源，利用基準(zhǔn)鉛絲X射線圖像傳遞機(jī)器人管內(nèi)外旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)同步控制信息，從而實(shí)現(xiàn)了所要求同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該項(xiàng)控制技術(shù)具有獨(dú)創(chuàng)性，并已得到試驗(yàn)驗(yàn)證，為在工程管道焊縫檢測(cè)中實(shí)現(xiàn)小焦點(diǎn)、

3、定向射束X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)自動(dòng)化提供了技術(shù)保證?！　∫匀鲃?dòng)驅(qū)動(dòng)的輪式管道機(jī)器人為研究對(duì)象，對(duì)其彎道通過(guò)性進(jìn)行了理論研究。提出了用一組組合約束(幾何約束和運(yùn)動(dòng)約束)來(lái)描述管道機(jī)器人的彎道通過(guò)性的數(shù)學(xué)模型。采用空間機(jī)構(gòu)剛體位移矩陣的分析方法確定運(yùn)動(dòng)約束中的旋轉(zhuǎn)曲率半徑，給出了數(shù)值仿真結(jié)果。所提出的管道機(jī)器人彎道通過(guò)性的數(shù)學(xué)描述，是其彎道導(dǎo)航策略設(shè)計(jì)和相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的理論基礎(chǔ)。文中給出了虛擬樣機(jī)仿真結(jié)果?！　?duì)管外移動(dòng)(或行走)機(jī)器人

4、的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)綜合。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)小焦點(diǎn)X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)中的同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，提出了一種新型管外旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，對(duì)影響機(jī)構(gòu)性能的諸多因素進(jìn)行了數(shù)值分析，并給出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。樣機(jī)試驗(yàn)表明設(shè)計(jì)理論正確可行。　　對(duì)X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)中焊縫成像問(wèn)題，從圖像放大倍數(shù)、管道曲率的影響以及定位、運(yùn)動(dòng)精度等幾方面進(jìn)行了較深入的研究。在數(shù)值分析的基礎(chǔ)上，得到相關(guān)結(jié)論，提出了相應(yīng)結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。　　對(duì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵問(wèn)題之一—可靠性進(jìn)行了