储罐底板在线检测机器人定位方法及系统技术方案

技术编号:20620112 阅读:31 留言:0更新日期:2019-03-20 13:22
本发明专利技术公开了一种储罐底板在线检测机器人定位方法及系统。定位方法中,在储罐内液面以下设置至少6个声波接收换能器,且声波接收换能器位于声波发射换能器上方;具体步骤包括:对在当前定位周期内接收到声波发射换能器发出的声波信号的声波接收换能器进行分组,每组包括至少3个声波接收换能器,每组声波接收换能器中至少有一个声波接收换能器距离储罐底板的高度与其他声波接收换能器距离储罐底板的高度不同;根据声波信号接收时差、声波接收换能器的位置坐标及声波传播速度计算得到在线检测机器人当前的位置坐标,并基于在线检测机器人的运动距离对计算结果进行合理性验证。采用该方法可对储罐底板在线检测机器人进行精确定位。

Location Method and System of On-line Detection Robot for Tank Floor

The invention discloses a positioning method and system for an on-line inspection robot for tank bottom plate. In the positioning method, at least six acoustic receiving transducers are arranged below the liquid level of the tank, and the acoustic receiving transducer is located above the acoustic transmitting transducer. The specific steps include: grouping the acoustic receiving transducers which receive the acoustic signal from the acoustic transmitting transducer in the current positioning period, each group includes at least three acoustic receiving transducers, and each group receives the transducer. At least one acoustic receiving transducer in the transducer is different from the other acoustic receiving transducers in the height of the tank bottom; the current position coordinates of the on-line detecting robot are calculated according to the time difference of receiving acoustic signal, the position coordinates of the acoustic receiving transducer and the propagation velocity of acoustic wave, and the calculation results are based on the moving distance of the on-line detecting robot. Verify the rationality. This method can accurately locate the on-line inspection robot of tank floor.

【技术实现步骤摘要】
储罐底板在线检测机器人定位方法及系统
本专利技术涉及机器人定位
,特别涉及一种储罐底板在线检测机器人定位方法及系统。
技术介绍
外浮顶立式储罐是存储石油的重要设备。外浮顶立式储罐通常采用金属材料制造,金属材料的腐蚀严重威胁储罐的安全使用。有关统计资料表明,储罐底板腐蚀约占储罐腐蚀的80%。因此,需要定期对储罐底板的腐蚀情况进行检测。目前较为先进的储罐底板腐蚀情况检测方法是利用在线检测机器人对储罐底板的腐蚀情况进行检测。具体来说,是将在线检测机器人放置在储罐的底板上,控制在线检测机器人在储罐底板上运动,在线检测机器人将储罐底板的情况传输至控制系统,工作人员根据在线检测机器人采集的数据对储罐底板的腐蚀情况进行判断。在线检测机器人通常还具有定位能力,以便工作人员能够掌握储罐底板出现腐蚀部位的位置。目前,在线检测机器人通常通过以下方法定位:在在线检测机器人的机身上设置声波发射换能器,在外浮顶立式储罐的外壁上设置多个声波接收换能器,且声波发射换能器和声波接收换能器与储罐底板之间的距离相同。基于声波发射换能器发出的声波达到声波接收换能器的时差来确定在线检测机器人的位置。在实现本专利技术的过程中,本专利技术人发现现有技术中至少存在以下问题:现有的在线检测机器人的定位方法中,声波接收换能器设置在储罐外壁,声波发射换能器发出的声波在经过罐壁时会发生衰减,影响在线检测机器人定位的精确度。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题,本专利技术提供一种能够实现在线检测机器人精确定位的储罐底板在线检测机器人定位方法及系统。具体而言,包括以下的技术方案:一方面,本专利技术实施例提供了一种储罐底板在线检测机器人定位方法,所述在线检测机器人的机身上设置有声波发射换能器,在所述储罐内液面以下设置至少6个声波接收换能器,且所述声波接收换能器位于所述声波发射换能器上方;所述方法包括以下步骤:S1、对在当前定位周期内接收到所述声波发射换能器发出的声波信号的所述声波接收换能器进行分组,每组包括至少3个所述声波接收换能器,每组所述声波接收换能器中至少有一个所述声波接收换能器距离所述储罐底板的高度与其他所述声波接收换能器距离所述储罐底板的高度不同,每组所述声波接收换能器在所述储罐底板上的投影不在同一条直线上;S2、根据任意一组声波接收换能器中每个所述声波接收换能器的位置坐标、每个所述声波接收换能器接收到所述声波信号的时间与所述声波发射换能器发出所述声波信号的时间的时间差、以及声波在所述储罐内的液体中的传播速度,计算得到所述在线检测机器人当前的位置坐标;S3、根据所述在线检测机器人当前的位置坐标以及上一个定位周期内的位置坐标得到所述在线检测机器人在两个定位周期内的移动距离的计算值H,根据所述在线检测机器人的运行速度得到所述在线检测机器人在两个定位周期内的移动距离的实际值L1;S4,判断|1-H/L1|的值是否小于或者等于预设值,如果是,则以步骤S2得到的位置坐标作为所述在线检测机器人在当前定位周期内的有效位置坐标。进一步地,步骤S4中,判断|1-H/L1|的值是否小于或者等于预设值,如果否,则重新执行步骤S2。进一步地,在步骤S1之前,所述定位方法还包括:在当前定位周期内,所述声波发射换能器发射所述声波信号;记录每个所述声波接收换能器接收到所述声波信号的时间与所述声波发射换能器发出所述声波信号的时间的时间差以及接收到所述声波信号的声波接收换能器的数量;判断接收到所述声波信号的声波接收换能器的数量是否大于或者等于3,如果是,则执行步骤S1,如果否,则所述声波发射换能器重新发出所述声波信号。进一步地,所述定位方法还包括:对所述在线检测机器人的位置进行初始化;所述对所述在线检测机器人的位置进行初始化,包括:a、对在当前定位周期内接收到所述声波发射换能器发出的声波信号的所述声波接收换能器进行分组,每组包括至少3个所述声波接收换能器,每组所述声波接收换能器中至少有一个所述声波接收换能器距离所述储罐底板的高度与其他所述声波接收换能器距离所述储罐底板的高度不同,每组所述声波接收换能器在所述储罐底板上的投影不在同一条直线上;b、根据每组声波接收换能器中每个所述声波接收换能器的位置坐标、每个所述声波接收换能器接收到所述声波信号的时间与所述声波发射换能器发出所述声波信号的时间的时间差、以及声波在所述储罐内的液体中的传播速度,得到至少一个所述在线检测机器人的初始位置坐标;c,使所述在线检测机器人移动一段预设距离L2,重复执行步骤a和b,得到至少一个所述在线检测机器人的移动后的位置坐标;d,计算所述在线检测机器人的初始位置坐标的平均值和移动后的位置坐标的平均值,并根据所述初始位置坐标的平均值和所述移动后的位置坐标的平均值得到所述在线检测机器人移动距离的计算值D;e,判断D/L2的值是否在预设范围内,如果是,则以所述初始位置坐标的平均值作为初始化结果。进一步地,当步骤a中分组的数量大于或者等于3组时,步骤b具体包括:根据每组声波接收换能器中每个所述声波接收换能器的位置坐标、每个所述声波接收换能器接收到所述声波信号的时间与所述声波发射换能器发出所述声波信号的时间的时间差、以及声波在所述储罐内的液体中的传播速度,分别得到每组声波接收换能器对应的所述在线检测机器人的初始位置坐标;对每组声波接收换能器对应的所述在线检测机器人的初始位置坐标进行聚类,并保留个体数量最多的类;在步骤d中,计算个体数量最多的类中所述初始位置坐标的平均值以及所述移动的位置坐标的平均值。进一步地,步骤S1中,每3个所述声波接收换能器分为一组;步骤S2中,根据三点定位算法计算得到所述在线检测机器人当前的位置坐标。进一步地,步骤a中,每3个所述声波接收换能器分为一组;步骤b中,根据三点定位算法分别计算得到每组声波接收换能器对应的所述在线检测机器人的初始位置坐标及移动后的位置坐标。进一步地,采用全站仪获取每个所述声波接收换能器的坐标。进一步地,所述声波发射换能器和所述声波接收换能器的形状均为球型。另一方面,本专利技术实施例提供了一种储罐底板在线检测机器人定位系统,用于实施本专利技术实施例第一方面所述的定位方法,所述储罐为外浮顶储罐,所述定位系统包括:设置在所述在线检测机器人的机身上的声波发射换能器,以及至少6个声波接收换能器以及与每个所述声波接收换能器对应的、用于固定所述声波接收换能器的固定装置;所述固定装置包括连接管以及卡盘;所述连接管的下端穿过所述外浮顶储罐的浮盘上的立柱套管伸入所述外浮顶储罐内部,所述连接管的上端位于所述立柱套管外部;所述卡盘套设在所述连接管位于所述立柱套管外部的部分上,所述卡盘的外径大于所述立柱套管的外径;所述声波接收换能器固定在所述连接管的下端。进一步地,所述连接管为两端开放且中空的管体,所述声波接收换能器的信号线通过所述连接管从所述外浮顶储罐内部穿出。进一步地,所述固定装置还包括:配重块,所述配重块套设在所述连接管位于所述立柱套管外部的部分且位于所述卡盘上方;所述配重块的侧面沿所述连接管的长度方向设置有开口。进一步地,所述连接管的材质为聚氨酯,所述配重块的材料为混凝土。进一步地,所述声波发射换能器和所述声波接收换能器的形状均为球型。本专利技术实施例提供的技术方案的有益效果:本专利技术实施例提供的储罐底板在线检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储罐底板在线检测机器人定位方法,所述在线检测机器人的机身上设置有声波发射换能器,其特征在于,在所述储罐内液面以下设置至少6个声波接收换能器,且所述声波接收换能器位于所述声波发射换能器上方;所述方法包括以下步骤:S1、对在当前定位周期内接收到所述声波发射换能器发出的声波信号的所述声波接收换能器进行分组,每组包括至少3个所述声波接收换能器,每组所述声波接收换能器中至少有一个所述声波接收换能器距离所述储罐底板的高度与其他所述声波接收换能器距离所述储罐底板的高度不同,每组所述声波接收换能器在所述储罐底板上的投影不在同一条直线上;S2、根据任意一组声波接收换能器中每个所述声波接收换能器的位置坐标、每个所述声波接收换能器接收到所述声波信号的时间与所述声波发射换能器发出所述声波信号的时间的时间差、以及声波在所述储罐内的液体中的传播速度,计算得到所述在线检测机器人当前的位置坐标;S3、根据所述在线检测机器人当前的位置坐标以及上一个定位周期内的位置坐标得到所述在线检测机器人在两个定位周期内的移动距离的计算值H,根据所述在线检测机器人的运行速度得到所述在线检测机器人在两个定位周期内的移动距离的实际值L1;S4,判断|1‑H/L1|的值是否小于或者等于预设值,如果是,则以步骤S2得到的位置坐标作为所述在线检测机器人在当前定位周期内的有效位置坐标。...

【技术特征摘要】
1.一种储罐底板在线检测机器人定位方法,所述在线检测机器人的机身上设置有声波发射换能器,其特征在于,在所述储罐内液面以下设置至少6个声波接收换能器,且所述声波接收换能器位于所述声波发射换能器上方;所述方法包括以下步骤:S1、对在当前定位周期内接收到所述声波发射换能器发出的声波信号的所述声波接收换能器进行分组,每组包括至少3个所述声波接收换能器,每组所述声波接收换能器中至少有一个所述声波接收换能器距离所述储罐底板的高度与其他所述声波接收换能器距离所述储罐底板的高度不同,每组所述声波接收换能器在所述储罐底板上的投影不在同一条直线上;S2、根据任意一组声波接收换能器中每个所述声波接收换能器的位置坐标、每个所述声波接收换能器接收到所述声波信号的时间与所述声波发射换能器发出所述声波信号的时间的时间差、以及声波在所述储罐内的液体中的传播速度,计算得到所述在线检测机器人当前的位置坐标;S3、根据所述在线检测机器人当前的位置坐标以及上一个定位周期内的位置坐标得到所述在线检测机器人在两个定位周期内的移动距离的计算值H,根据所述在线检测机器人的运行速度得到所述在线检测机器人在两个定位周期内的移动距离的实际值L1;S4,判断|1-H/L1|的值是否小于或者等于预设值,如果是,则以步骤S2得到的位置坐标作为所述在线检测机器人在当前定位周期内的有效位置坐标。2.根据权利要求1所述的定位方法,其特征在于,步骤S4中,判断|1-H/L1|的值是否小于或者等于预设值,如果否,则重新执行步骤S2。3.根据权利要求1所述的定位方法,其特征在于,在步骤S1之前,所述定位方法还包括:在当前定位周期内,所述声波发射换能器发射所述声波信号;记录每个所述声波接收换能器接收到所述声波信号的时间与所述声波发射换能器发出所述声波信号的时间的时间差以及接收到所述声波信号的声波接收换能器的数量;判断接收到所述声波信号的声波接收换能器的数量是否大于或者等于3,如果是,则执行步骤S1,如果否,则所述声波发射换能器重新发出所述声波信号。4.根据权利要求1所述的定位方法,其特征在于,所述定位方法还包括:对所述在线检测机器人的位置进行初始化;所述对所述在线检测机器人的位置进行初始化,包括:a、对在当前定位周期内接收到所述声波发射换能器发出的声波信号的所述声波接收换能器进行分组,每组包括至少3个所述声波接收换能器,每组所述声波接收换能器中至少有一个所述声波接收换能器距离所述储罐底板的高度与其他所述声波接收换能器距离所述储罐底板的高度不同,每组所述声波接收换能器在所述储罐底板上的投影不在同一条直线上;b、根据每组声波接收换能器中每个所述声波接收换能器的位置坐标、每个所述声波接收换能器接收到所述声波信号的时间与所述声波发射换能器发出所述声波信号的时间的时间差、以及声波在所述储罐内的液体中的传播速度,得到至少一个所述在线检测机器人的初始位置坐标;c,使所述在线检测机器人移动一段预设距离L2,重复执行步骤a和b,得到至少一个所述在线检测机器人的移动后的位置坐标;d,计算所述在线检测机器人的初始位置坐标的平均值和移动后...

【专利技术属性】
技术研发人员:康叶伟郭正虹林明春孙伶徐华天韩朔张一王禹钦蔡培培王洪涛陈洪源
申请(专利权)人:中国石油天然气股份有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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