一种管道外爬行器控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于机电控制技术领域，为一种管道外爬行器控制装置，包括单片机单元、ＰＬＣ单元、继电器单元、显示单元、手动单元、倾角传感器、接近传感器和电源模块。单片机单元与倾角传感器、ＰＬＣ单元、显示单元相连，ＰＬＣ单元与手动单元、继电器单元、接近传感器相连。单片机单元是智能控制的核心，其接收倾角传感器测量得到的爬行器在管道上的姿态信息，通过比较计算并反馈给ＰＬＣ单元，ＰＬＣ单元根据单片机单元的反馈信息及接近传感器的信号，控制爬行器的行走电动机或转向电动机工作，从而保证爬行器沿管道直线行走或按规定的轨迹运动。手动单元可根据需要对爬行器的运动状态进行人工手动控制。本实用新型专利技术为控制爬行器在管道上行走姿态及行走路线提供了一种解决方案。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

Pipe outer crawler controller

The utility model belongs to the technical field of electromechanical control, as a kind of pipe crawler control device comprises a single chip unit, PLC unit, relay unit, display unit, manual unit, tilt sensor, proximity sensor and power module. The single chip microcomputer unit is connected with the tilt angle sensor, the PLC unit and the display unit. The PLC unit is connected with the manual unit, the relay unit and the proximity sensor. MCU is the core of intelligent control, attitude information crawling the receiving angle sensor to measure in the pipeline, by comparing the calculated results and feedback to the PLC unit, PLC unit according to the feedback signal of the proximity sensor and microcontroller unit, walking motor control crawler or steering motor, so as to ensure the crawling along the pipeline walk in a straight line or the specified trace. The manual unit can manually control the movement state of the crawler according to the requirement. The utility model provides a solution for controlling the walking posture and the walking route of the crawler on the pipeline.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是一种机电控制领域的装置，具体是一种管道外爬 行器控制装置。
技术介绍
管道作为一种安全、高效的运输方式，在石油、石化、电力、煤炭等 行业得到广泛的应用，随着使用年限的增加，由于受腐蚀、外界破坏等因 素的影响，管道发生泄漏、爆裂等事故常有发生，为保证管道安全运营， 有必要开展管道的检测、清洗、修复等维护工作。通常管道的维护工作要 求在不停输状况下进行野外现场维护。国外已有相关成熟的设备应用于管 道的现场维护工作，但由于管道管理方式和使用状况的不同，不能完全适 用于我国。目前国内主要采用人工对管道进行维护，而人工维护劳动强度 大，效率低，工作环境恶劣，因此，开发适合我国国情的管道现场维护爬 行器十分必要。采用管道维护爬行器对管道外表面进行检测、清洗、修复等维护工作， 需要爬行器能可靠的附着于管道外表面，携带维护器具沿管道延伸方向行 进，工作过程中，爬行器应能根据设定的路线行进，如在管道正上方沿平 行于管道轴线的方向行进或沿一定升角的螺旋线行进等，然而爬行器在管 道外表面行进时，受管道焊缝、腐蚀坑、车轮打滑以及自身重力等影响， 随时都可能偏离预定的行进方向，甚至有发生翻车的危险。因此，管道外 爬行器通常应包括有行走机构、转向机构、附着机构，才能满足上述技术要求。行走机构使爬行器具有爬行能力；转向机构使爬行器在偏离预定的 行进方向时，调整爬行器的行进方向，或使爬行器能根据需要调整行进方 向；附着机构使爬行器能可靠的附着于管道外表面，不发生脱落、翻车。 而爬行器在管道上的行走姿态及行走路线必须要有相应的控制器来进行控制，才能使爬行器代替人力，真正的应用于管道的机械化、自动化维护， 提高维护效率。公开号为CN1952825A，公开日为2007年4月25日的专利文献公开了 一种海底管道内爬行器智能控制器，其主要功能是通过检测和计算得到爬 行器在管道中的精确位置信息，把该信息与管道信息文件中记载的数据相 对比，据此自动生成控制爬行器进行缺陷定位的方案，全自主控制爬行器 完成对管道中缺陷处的精确定位。但该文献对如何保证爬行器在管道内的 行走姿态及按规划路线行走的定位方法等没有论及。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种管道外爬 行器控制装置，该装置能自动及手动控制爬行器在管道上行走姿态及行走 路线。本技术提供的管道外爬行器控制装置，其特征在于它包括显示 单元、电源模块、单片机单元、可编程逻辑控制器单元、继电器单元、倾 角传感器和接近传感器、手动单元；电源模块为单片机单元、可编程逻辑控制器单元和继电器单元提供电能；使用时，倾角传感器安装于管道外爬行器的纵轴线上，接近传感器成 对安装于管道外爬行器主转向轮两边；单片机单元分别与倾角传感器、可编程逻辑控制器单元、显示单元相 连，单片机单元接收倾角传感器测量得到的爬行器在管道上的姿态信息， 通过计算并反馈给可编程逻辑控制器单元；显示单元将单片机单元的信息 显示给用户；继电器单元连接在可编程逻辑控制器单元与管道外爬行器驱动电机之间；可编程逻辑控制器单元分别与继电器单元和接近传感器相连，可编程 逻辑控制器单元根据单片机单元的反馈信息及接近传感器的信号，通过继电器单元控制爬行器工作；手动单元与可编程逻辑控制器单元连接，用于对爬行器的运动状态进行人工手动控制。本技术提供的管道外爬行器控制装置，能自动及手动控制管道外 表面爬行器在管道上爬行时的行走姿态及控制其按设定的行走路线行进。 当爬行器由于某种原因偏离设定的行走路线时，控制器能实时精确地测量 出爬行器当前的偏移态况，同时能够及时根据偏移状态做出响应控制爬行 器转向，使爬行器回归到正确的行进路线，实现爬行器行进方向的自动纠 偏。控制器还能根据需要由操作人员进行手动控制爬行器的行走姿态和行 走路线。附图说明图1为本技术管道外爬行器控制装置的结构示意图。 图2为本技术管道外爬行器控制装置的控制原理图。 图3为单片机单元的控制流程图。 图4为PLC单元的控制流程图。图5(a)为实例一轮式永磁吸附管道爬行机器人的结构示意图，图5(b) 为图5(a)的左视图，图5(c)为图5(a)的俯视图。具体实施方式以下结合附图和实例对本技术作进一步详细的说明。如图1所示，本技术管道外爬行器控制装置包括显示单元1、电源 模块2、单片机单元3、 PLC(可编程逻辑控制器)单元4、继电器单元5、倾 角传感器6和接近传感器7、手动单元8。管道外爬行器包括行走机构、转向机构和附着机构。管道外爬行器的 行走机构、转向机构采用电动机驱动。管道外爬行器控制装置通过控制电 动机的工作状况，达到控制管道外爬行器行走、转向动作的实施。倾角传感器6安装于管道外爬行器的纵轴线上，实时测量管道外爬行器在水平面上的倾斜角度值，为爬行器的反馈控制提供信息。接近传感器7成对安装于管道外爬行器主转向轮两边，为转向轮对中 提供一个基准信号，使管道外爬行器实现直线行走。单片机单元3与倾角传感器6、 PLC单元4、显示单元1相连，单片机 单元3、 PLC单元4是智能控制的核心，单片机单元3与倾角传感器6以串 行接口 RS-232标准互连，接收倾角传感器6测量得到的爬行器在管道上的 姿态信息，通过计算并反馈给PLC单元4。PLC单元4与手动单元8、继电器单元5、接近传感器7相连，PLC单 元4根据单片机单元3的反馈信息及接近传感器7的信号，通过继电器单 元5控制爬行器的行走电动机9或转向电动机10工作，从而保证爬行器沿 管道直线行走或按规定的轨迹运动。电源模块2为单片机单元3、 PLC单元4和继电器单元5提供电能。控制器包括自动和手动两种控制方式。手动单元8可根据需要对爬行 器的运动状态进行人工手动控制。手动单元8设置爬行器前进、后退、正 转向、负转向、停止等控制按钮，根据需要对爬行器的运动状态进行人工 手动控制。继电器单元5处于PLC单元4与管道外爬行器驱动电机中间，避免驱 动电机启动时的强电流损坏PLC单元4，对PLC单元4起保护作用。显示单元1与单片机单元3连接，实时显示倾角传感器6的测量值。下面详细说明本技术的工作过程和工作原理自动控制状态在爬行器的行进过程中，安装于爬行器上的倾角传感 器6实时将爬行器在水平面上的倾斜角度值发送给单片机单元3。PLC单元 4对单片机单元3和接近传感器7的信号进行循环扫描接收。安装于主转向 轮两边的接近传感器7，用于转向轮对中定位。对于倾角传感器6测量的正 倾斜角值，单片机单元3中有预设角度门限Tl和门限T2与之比较，门限 Tl作为爬行器转向信号的门限，门限T2作为爬行器危险位置停车报警门 限，经比较计算后，单片机单元3给出爬行器控制信号并传送给PLC单元 4， PLC单元4驱动继电器单元5完成爬行器的控制动作。同理，对于倾角 传感器6测量的负倾斜角值，也有相应的预设门限T3和门限T4。比如，设爬行器向左倾斜时，倾角传感器6测量的倾斜角值为正，若当前倾斜角 值小于门限T1，说明爬行器当前工作方位正常，单片机单元3不向PLC单 元4发送任何信号；若当前倾斜角值位于门限T1和门限T2之间，单片机 单元3将向PLC单元4发送正转向信号，PLC单元4驱动继电器单元5控 制爬行器的转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管道外爬行器控制装置，其特征在于：它包括显示单元（１）、电源模块（２）、单片机单元（３）、可编程逻辑控制器单元（４）、继电器单元（５）、倾角传感器（６）和接近传感器（７）、手动单元（８）；电源模块（２）为单片机单元（３）、可编程 逻辑控制器单元（４）和继电器单元（５）提供电能；使用时，倾角传感器（６）安装于管道外爬行器的纵轴线上，接近传感器（７）成对安装于管道外爬行器主转向轮两边；单片机单元（３）分别与倾角传感器（６）、可编程逻辑控制器单元（４）、显 示单元（１）相连，单片机单元（３）接收倾角传感器（６）测量得到的爬行器在管道上的姿态信息，通过计算并反馈给可编程逻辑控制器单元（４）；显示单元（１）将单片机单元（３）的信息显示给用户；继电器单元（５）连接在可编程逻辑控制器单元（４） 与管道外爬行器驱动电机之间；可编程逻辑控制器单元（４）分别与继电器单元（５）和接近传感器（７）相连，可编程逻辑控制器单元（４）根据单片机单元（３）的反馈信息及接近传感器（７）的信号，通过继电器单元（５）控制爬行器工作；手动单 元（８）与可编程逻辑控制器单元（４）连接，用于对爬行器的运动状态进行人工手动控制。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：武新军，袁建明，黄琛，安佰江，康宜华，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]