發(fā)布時間：2020-12-16 00:16

　　焊接工程質(zhì)量評定中,焊縫外觀質(zhì)量能反應(yīng)出焊工的技術(shù)水平,同時也作為初步判定焊縫質(zhì)量的依據(jù),因此焊縫外觀質(zhì)量檢測在焊接質(zhì)量評定中具有重要的地位。其中,管道焊縫內(nèi)表面不僅在一定程度上反映了焊接質(zhì)量,而且與流體直接接觸,能夠改變流體流型,影響管道運行的穩(wěn)定性。本文提出了一種基于視覺的管道焊縫內(nèi)表面檢測與焊縫質(zhì)量判定方法,完成的主要工作與成果如下:（1）綜合管道內(nèi)的特殊環(huán)境與焊縫內(nèi)表面質(zhì)量檢測要求,完成了系統(tǒng)總體設(shè)計,分為管道機器人對焊縫內(nèi)表面圖像的實時監(jiān)測和基于視覺檢測技術(shù)的焊縫質(zhì)量判定。檢測人員通過WiFi控制管道機器人在管道內(nèi)部運動至焊縫處拍攝圖像,并通過WiFi把實時圖像傳輸?shù)焦艿劳獠康氖謾C或電腦端,實現(xiàn)了管道焊縫內(nèi)表面的實時監(jiān)測;利用視覺檢測技術(shù)得到管道內(nèi)焊縫表面輪廓的三維信息,實現(xiàn)對管道焊縫內(nèi)表面質(zhì)量進行檢測。（2）完成了管道機器人的軟硬件設(shè)計。檢測人員通過WiFi控制管道機器人的電機、燈光和相機云臺,實現(xiàn)了機器人的準確定位、實時圖像的拍攝與傳輸。通過編碼器記錄機器人的運動距離保證了對機器人的準確定位;通過調(diào)整電機轉(zhuǎn)速保證管道機器人車身水平;通過調(diào)整云臺高度和旋轉(zhuǎn)角度保證了相機在管... 

【文章來源】：中國石油大學(xué)(華東)山東省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

管道機器人系統(tǒng)框圖

第3章管道機器人系統(tǒng)設(shè)計12圖3-2管道機器人硬件框架示意圖Fig3-2Pipelinerobothardwareframeworkdiagram根據(jù)設(shè)計要求，圖像采集系統(tǒng)不經(jīng)過單片機，直接把圖像傳輸給通信系統(tǒng)，以減少圖像傳輸時間，減輕單片機負擔，通信系統(tǒng)會把上位機發(fā)送的控制指令傳遞給單片機系統(tǒng)，單片機根據(jù)指令對動力系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)和輔助光源系統(tǒng)進行控制，同時單片機會采集動力系統(tǒng)的信息，再通過通信系統(tǒng)傳遞給上位機，電源系統(tǒng)為管道機器人提供能量。3.1.1通信系統(tǒng)上位機與管道機器人之間的通信數(shù)據(jù)包括控制指令、圖像信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量比較大，為了減少通信時間并保證機器人工作范圍，應(yīng)選擇傳輸速率較大、通信距離遠的無線傳輸方式。常見的無線通信方式有WiFi、Bluetooth、ZigBee、IrDA、RFID等。這五種通信方式中，WiFi、Bluetooth和IrDA速率較大，并且WiFi和ZigBee通信距離較長[8]，因此本課題采用WiFi無線通信方式進行管道機器人通信系統(tǒng)設(shè)計。課題利用無線路由器提供WiFi信號。目前，路由器主流固件有三種：DD-WRT、Tomato、OpenWrt，其中OpenWRT是擴展性最好的固件。OpenWRT是一個高度模塊化的嵌入式Linux系統(tǒng)，能夠給用戶提供一個可讀可寫的完全自定的操作環(huán)境，應(yīng)用程序由框架來構(gòu)建，允許自定義設(shè)備，以適應(yīng)應(yīng)用程序[9]。支持OpenWrt的路由器可以當做一個服務(wù)器，不僅可以實現(xiàn)路由器的基本功能，還能方便用戶對其功能進行拓展以滿足個性化需求，因此課題利用支持OpenWrt的路由器提供無線網(wǎng)絡(luò)，進行上位機與管道機器人之間的數(shù)據(jù)傳輸。課題選擇型號為GL-iNet6416A的無線路由器，實物如下圖3-3所示。圖像采集系統(tǒng)通信系統(tǒng)單片機控制系統(tǒng)動力系統(tǒng)輔助光源系統(tǒng)電源系統(tǒng)

中國石油大學(xué)（華東）碩士學(xué)位論文13圖3-3GL-iNet6416A無線路由器Fig3-3GL-iNet6416AwirelessrouterGL-iNet6416A無線路由器尺寸只有58mm*58mm*22mm，重量僅有42g，功率小于1w，具有體積孝重量輕、功耗小的優(yōu)點，不會給車身增加負擔，特別適合管道機器人攜帶。同時，路由器有一個可以外接攝像頭的USB免驅(qū)動視頻接口，支持MJPEG和YUV格式。視頻接口連接網(wǎng)絡(luò)高清攝像頭后，圖像數(shù)據(jù)可以通過路由器的WiFi信號直接傳輸?shù)缴衔粰C，提高了運行效率。另外，路由器有TTL串口模塊，可以與單片機進行通信。當上位機通過路由器發(fā)送控制指令時，路由器通過TTL串口把指令傳輸給單片機，單片機對指令進行解碼，最后會控制管道機器人做出相應(yīng)動作，單片機也可以通過TTL串口把機器人狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給路由器，然后通過WiFi傳輸給上位機。GL-iNet6416A相關(guān)參數(shù)指標如下表3-1所示。表3-1GL.iNet6416A無線路由器參數(shù)Table3-1TheparametersofGL.iNet6416Awirelessrouter模塊型號GL.iNet6416ACPUATheorsAR9331400MHZ內(nèi)存/閃存內(nèi)存：DDR64MB閃存：16MB功率小于1W視頻接口USB接口免驅(qū)動、支持MJPG或YUV格式指令接口TTL插針尺寸58mm*58mm*22mm此外，管道會屏蔽WiFi信號，只能在管道口接收到微弱的信號，為了方便上位機與管道機器人通信，課題在管道口處安裝WiFi中繼器對WiFi信號進行放大。課題選擇FX-AP450中繼器，該中繼器擁有面板式大功率天線，接受信號能力強，并能夠?qū)iFi信號進行增強，增強后的信號在空曠地帶最遠可以覆蓋600m范圍，F(xiàn)X-AP450中繼器如下圖3-4所示：


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