大孔徑管道檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)研究.pdf

1、本學(xué)位論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 1.針對(duì)內(nèi)徑為500 mm-1000mm的大孔徑管道，設(shè)計(jì)了基于激光位移傳感器的非接觸在線檢測(cè)機(jī)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(cè)管道內(nèi)徑尺寸，自動(dòng)調(diào)整本體結(jié)構(gòu)，因此應(yīng)用范圍廣泛。同時(shí)可以解決大型制造加工系統(tǒng)的管道內(nèi)評(píng)估及修復(fù)等問(wèn)題，在快速數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上能進(jìn)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(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。
　　 2.在高精度測(cè)量系統(tǒng)中，

2、解決微振動(dòng)導(dǎo)致的檢測(cè)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(yīng)振動(dòng)主動(dòng)控制算法，以大孔徑管道檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)為應(yīng)用背景，搭建了基于壓電元件的微振動(dòng)控制平臺(tái)，建立了系統(tǒng)的振動(dòng)動(dòng)態(tài)ARMA模型。對(duì)該模型進(jìn)行了振動(dòng)主動(dòng)控制仿真研究，結(jié)果證明了算法的有效性，為檢測(cè)裝備在噪聲環(huán)境下保證檢測(cè)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(yīng)用在圓度誤差評(píng)定中，解決了大孔徑管道圓度誤差在線評(píng)定的問(wèn)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(chǎng)檢測(cè)。
　　 在一些諸如造船、飛機(jī)制造和內(nèi)燃機(jī)車制造等大型加工背景下，有許多對(duì)大孔徑管道精確測(cè)量的需求，如在造船過(guò)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(zhǔn)確，對(duì)艉軸套圓度評(píng)估及內(nèi)徑測(cè)量提出了很高的要求。目前所采用的傳統(tǒng)手工測(cè)量模式僅能依靠?jī)?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(cè)的問(wèn)題，管道內(nèi)徑尺寸有關(guān)的理論及技術(shù)問(wèn)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(cè)機(jī)器人系統(tǒng)中。該研究做出的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)如下：
　　 1.在查閱和掌握大量孔徑內(nèi)徑檢測(cè)相關(guān)文獻(xiàn)和資料的基礎(chǔ)上，深入細(xì)致地分析了各種檢測(cè)方法和機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，并結(jié)合大孔徑管道檢測(cè)需求，通過(guò)綜合對(duì)比分析，設(shè)計(jì)了大孔徑管道檢測(cè)機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)。
　　 2.開(kāi)發(fā)了一套大孔徑管道在線檢測(cè)軟件，用戶能夠方便地使用智能軟件系統(tǒng)對(duì)管道實(shí)行在線檢測(cè)，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(hào)去噪問(wèn)題，通過(guò)對(duì)實(shí)際檢測(cè)信號(hào)的分析，設(shè)計(jì)了基于小波軟、硬閾值折衷方法的信號(hào)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(píng)定模型，通過(guò)實(shí)例證明，該方法具有較快的收斂速度，適合實(shí)時(shí)在線圓度誤差評(píng)定。
　　 5.設(shè)計(jì)了基于壓電陶瓷的激光測(cè)頭微振動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，建立了系統(tǒng)的振動(dòng)動(dòng)態(tài)模型，將自適應(yīng)振動(dòng)控制引入到