[发明专利]管道无损检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业管道的检测系统，特别涉及一种具有较高的智能化水平的管道无损检测系统。

背景技术

传统的管道无损检测机器人（即检测设备），主要分类为：

1、仿生式管道机器人。它是运用仿生学原理工作，一种是模仿昆虫运动方式研制出来的蠕动式，它在管道内移动速度慢且波动大，平稳性差，实际应用非常少。另一种是模仿蛇的身体构造和爬行原理设计的蛇形式，可顺利通过各种管道和接头，但驱动能力十分有限，移动速度有限，运动效率不易提高。

2、螺旋驱动式管道机器人。通常由静止部分和旋转部分组成，静止部分装有一组导向轮，只能沿管道轴线运动。旋转部分装有一组滚轮，各滚轮轴线与管道轴线形成一夹角。其螺旋驱动方式越障能力差，机器人很难具备主动转向能力。

3、履带式管道机器人。它靠履带卷绕时管道内壁对履带产生的反作用力推动机器人载体在管道内运动，但履带结构复杂，加工成本高且转弯性能差。

4、车型式管道机器人。它模仿普通汽车机构和工作原理。其结构简单，尺寸较小，但这种机器人只靠机器人自身的重量提供封闭力，其牵引力小，爬坡能力非常有限。

5、支撑轮式管道机器人。它在周向布置若干组支撑机构支撑在管壁上，整体呈对称分布，能在管内沿轴向行走。由于对称支撑，机器人的中心轴线能自动与管道中心轴线保持一致，因而稳定性好。通过支撑机构张开可以产生较大的封闭力，牵引能力强。但随着轮数的增多，容易造成运动干涉加大了转向的难度，也使结构变得更加复杂。

6、PIG（被动运动方式管道机器人）。它利用流体能量实现无缆自驱动。其外径略大于管道直径，作业时利用管道内流动介质的压力差驱动，克服与管壁之间的摩擦力而向前运动。通过泄流阀等装置使机器人保持合适作业速度。但对外界条件要求较高，运动易受到干扰。

总之，传统管道无损检测机器人一般结构庞大，适用于大型管道居多，并且多数需要通过电缆供电，在实际应用中其活动和检测范围常常受到限制，难以达到管道的深度进行检测。并且维修和后期使用成本高。

发明内容

本发明总结了传统的各种管道检测系统的优缺点，采用车型式管道机器人，利用小车为基础，利用电涡流传感器进行管道检测，利用小车在管道中行进，以电涡流传感器沿管道进行探测，以显示模块显示管道破损程度的状况，利用单片机控制直流电机实现系统的行进功能，以达到对管道进行无损检测的目的。本发明利用智能小车为基础，并按照实际测试的要求搭载各部件，以便于在传统检测设备难以达到的环境下进行实际作业。

本发明包括单片机、信号采集及存储单元、控制单元、电源单元和人机接口单元；整个系统采用电池供电。

在这些系统单元支持的基础上，要求系统能实现信号采集及存储、数据显示、控制等功能。

本发明利用智能小车为基础，并按照实际测试的要求搭载涡流传感器、红外线传感器、电池、驱动芯片等，以便于在传统检测设备难以达到的环境下进行实际作业。本发明结构简单，尺寸较小，其自身搭载电源模块、传感器、驱动芯片等，无需电缆供电，可自行行进并完成数据采集，较传统车型式管道机器人操作简便、灵活度好、智能化高。本发明利用PWM进行直流电机调速，具有节约空间、抗噪性强等优点，大幅降低成本和功耗。

附图说明

图1是本发明管道无损检测系统的原理框图。

图2是电机驱动程序流程图。

图3是数据采集程序流程图。

图4是键盘程序流程图。

图中标记：

1、单片机，1.1、A/D转换模块，1.2、PWM控制器，1.3、数字I/O端口，2、电池，3、电压转换模块，4、电涡流传感器，5、显示模块，6、光电接近开关，7、电机驱动模块，8、电机，9、键盘电路。

具体实施方式

本发明主要实现的功能是直流电机在单片机的控制下，在系统进入管道前，根据检测需求进行速度控制,通过系统设置的按键,可以同时控制两路电机的正转、反转，以及加速、减速的功能。在行进系统前部安置光电接近开关，测量范围约为10cm。在系统运行过程中如果前方有障碍物，则光电接近开关会向单片机输入信号，单片机经过处理迅速停止目前的检测工作并快速后退，避免设备受损，此外还能够完成数据采集和显示等功能。