大孔徑管道檢測機器人系統(tǒng)研究.pdf

1、本學位論文的主要創(chuàng)新點如下：
　　 1.針對內(nèi)徑為500 mm-1000mm的大孔徑管道，設(shè)計了基于激光位移傳感器的非接觸在線檢測機器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)所具有的可變性結(jié)構(gòu)使其能夠根據(jù)不同規(guī)格的被測管道內(nèi)徑尺寸，自動調(diào)整本體結(jié)構(gòu)，因此應用范圍廣泛。同時可以解決大型制造加工系統(tǒng)的管道內(nèi)評估及修復等問題，在快速數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上能進行管道或匣內(nèi)的模型重建，是一種新型的逆向工程裝備。已經(jīng)進入產(chǎn)業(yè)化階段。
　　 2.在高精度測量系統(tǒng)中，

2、解決微振動導致的檢測精度損失一直是具有挑戰(zhàn)性的課題。為此本文提出了一種自適應振動主動控制算法，以大孔徑管道檢測機器人系統(tǒng)為應用背景，搭建了基于壓電元件的微振動控制平臺，建立了系統(tǒng)的振動動態(tài)ARMA模型。對該模型進行了振動主動控制仿真研究，結(jié)果證明了算法的有效性，為檢測裝備在噪聲環(huán)境下保證檢測精度提供了一種有效的解決方案。
　　 3.將多種群粒子群優(yōu)化算法應用在圓度誤差評定中，解決了大孔徑管道圓度誤差在線評定的問題，仿真結(jié)果證明了

3、其具有快速的收斂性，適用于現(xiàn)場檢測。
　　 在一些諸如造船、飛機制造和內(nèi)燃機車制造等大型加工背景下，有許多對大孔徑管道精確測量的需求，如在造船過程中，作為關(guān)鍵的部件之一，艉軸套的內(nèi)部表面加工精度要求很高，為了和艉軸匹配準確，對艉軸套圓度評估及內(nèi)徑測量提出了很高的要求。目前所采用的傳統(tǒng)手工測量模式僅能依靠內(nèi)徑千分尺獲得局部的直徑信息，很難依據(jù)這些有限的數(shù)據(jù)去分析巨大軸套內(nèi)部表面品質(zhì)及任意截面的直徑。為了解決這類大孔徑管道內(nèi)部精確檢

4、測的問題，管道內(nèi)徑尺寸有關(guān)的理論及技術(shù)問題，最終成果集中體現(xiàn)在所推出的通用型大孔徑管道檢測機器人系統(tǒng)中。該研究做出的學術(shù)貢獻如下：
　　 1.在查閱和掌握大量孔徑內(nèi)徑檢測相關(guān)文獻和資料的基礎(chǔ)上，深入細致地分析了各種檢測方法和機構(gòu)的特點，并結(jié)合大孔徑管道檢測需求，通過綜合對比分析，設(shè)計了大孔徑管道檢測機器人本體結(jié)構(gòu)。
　　 2.開發(fā)了一套大孔徑管道在線檢測軟件，用戶能夠方便地使用智能軟件系統(tǒng)對管道實行在線檢測，得到孔徑內(nèi)部

5、直徑、圓度等信息。
　　 3.深入地研究了基于小波的信號去噪問題，通過對實際檢測信號的分析，設(shè)計了基于小波軟、硬閾值折衷方法的信號去噪算法。
　　 4.結(jié)合工程背景，深入地研究了粒子群優(yōu)化算法的原理，提出了多種群粒子群優(yōu)化算法的圓度誤差評定模型，通過實例證明，該方法具有較快的收斂速度，適合實時在線圓度誤差評定。
　　 5.設(shè)計了基于壓電陶瓷的激光測頭微振動補償系統(tǒng)，建立了系統(tǒng)的振動動態(tài)模型，將自適應振動控制引入到