一种磁悬浮式管道检测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种磁悬浮式管道检测系统及方法，所述包括环形永磁体、电磁铁阵列、悬浮磁块、检测装置、六轴陀螺仪传感器及电磁铁阵列控制电路；所述电磁铁阵列上设有线圈，所述电磁铁阵列上设置在环形永磁体上，所述悬浮磁块悬浮在环形永磁体上方，所述检测装置设置于悬浮磁块上，其用于检测管道，所述六轴陀螺仪传感器设置于悬浮磁块上，其用于获取悬浮磁块的原始姿态数据，所述电磁铁阵列控制电路，用于根据所述原始姿态数据，调整电磁铁阵列线圈的电流方向及大小，使悬浮磁块悬浮在环形永磁体正上方。本发明专利技术磁悬浮式管道检测系统，实现了悬浮磁块位置的自适应调整。

【技术实现步骤摘要】
一种磁悬浮式管道检测系统及方法
本专利技术涉及管道检测
，尤其涉及一种磁悬浮式管道检测系统及方法。
技术介绍
在利用管道运输的过程中，为了获知管道是否存在缺陷，需要采用管道检测技术对其进行检测，根据检测设备所处位置的不同，管道检测技术可分为内检测和外检测两种。管道内检测技术是一种常用来有效检测管道的管壁腐蚀、几何凹坑、机械损伤、裂纹等缺陷的技术，通常情况下，在对管道进行内检的过程中，需要将检测装置安装在悬浮磁块上，通过将悬浮磁块伸入到管道内部，对管内壁进行检测，并将采集的数据传递并存在检测器中。在使用磁悬浮式技术检测管道时，悬浮磁块会因为外界的影响而晃动，从而影响检测精度，现有技术大多无法自适应调整悬浮磁块的位置，以消除因悬浮磁块晃动给检测精度带来的影响。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供了一种磁悬浮式管道检测系统及方法，用以解决现有技术中无法自适应调整悬浮磁块的位置的问题。本专利技术提供一种磁悬浮式管道检测系统，包括环形永磁体、电磁铁阵列、悬浮磁块、检测装置、六轴陀螺仪传感器及电磁铁阵列控制电路；所述电磁铁阵列上设有线圈，所述电磁铁阵列上设置在环形永磁体上，所述悬浮磁块悬浮在环形永磁体上方，所述检测装置设置于悬浮磁块上，其用于检测管道，所述六轴陀螺仪传感器设置于悬浮磁块上，其用于获取悬浮磁块的原始姿态数据，所述电磁铁阵列控制电路，用于根据所述原始姿态数据，调整电磁铁阵列线圈的电流方向及大小，使悬浮磁块悬浮在环形永磁体正上方。进一步地，所述磁悬浮式管道检测系统还包括霍尔传感器，所述霍尔传感器设置于环形永磁体上，其用于采集浮悬磁块水平方向的磁感应强度，所述电磁铁阵列控制电路，还用于根据悬浮磁块水平方向的磁感应强度，调整电磁铁阵列的电磁铁线圈的电流方向及大小。进一步地，所述电磁铁阵列控制电路包括微控制单元，所述微控制单元用于接收六轴陀螺仪传感器获取的原始姿态数据，并对原始姿态数据进行姿态解算，得到悬浮磁块的运动角速度，根据运动角速度调整电磁铁阵列线圈的电流方向及大小。进一步地，所述电磁铁阵列控制电路还包括H桥驱动电路，所述霍尔传感器采集浮悬磁块水平方向的磁感应强度后输出对应的模拟电压信号，所述微控制单元的ADC采样通道对所述模拟电压信号进行采样，输出PWM信号，通过PWM信号控制所述H桥驱动电路的MOS管导通，以调整电磁铁阵列的电磁铁线圈的电流方向及大小。进一步地，所述电磁铁阵列包括4个电磁铁，所述4个电磁铁呈正方形排布在环形永磁体上，所述霍尔传感器个数为2，分别用于采集浮悬磁块水平方向上不同轴向的磁感应强度。进一步地，所述磁悬浮式管道检测系统还包括底座挡板及底座平台，所述环形永磁体安装在底座挡板上，所述底座挡板固定在底座平台上。本专利技术还提供了一种磁悬浮式管道检测方法，包括以下步骤：在电磁铁阵列上设置线圈，将电磁铁阵列设置在环形永磁体上，使悬浮磁块悬浮在环形永磁体上方，使检测装置设置于悬浮磁块上以检测管道；获取悬浮磁块的原始姿态数据，根据所述原始姿态数据，调整电磁铁阵列线圈的电流方向及大小，使悬浮磁块悬浮在环形永磁体正上方。进一步地，所述磁悬浮式管道检测方法还包括，采集浮悬磁块水平方向的磁感应强度，根据悬浮磁块水平方向的磁感应强度，调整电磁铁阵列的电磁铁线圈的电流方向及大小。进一步地，根据所述原始姿态数据，调整电磁铁阵列线圈的电流方向及大小，具体包括，对原始姿态数据进行姿态解算，得到悬浮磁块的运动角速度，根据运动角速度调整电磁铁阵列线圈的电流方向及大小。进一步地，采集浮悬磁块水平方向的磁感应强度，根据悬浮磁块水平方向的磁感应强度，调整电磁铁阵列的电磁铁线圈的电流方向及大小，具体包括，采集浮悬磁块水平方向的磁感应强度后输出对应的模拟电压信号，对所述模拟电压信号进行采样，输出PWM信号，通过PWM信号控制所述H桥驱动电路的MOS管导通，以调整电磁铁阵列的电磁铁线圈的电流方向及大小。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：通过在电磁铁阵列上设有线圈，将电磁铁阵列上设置在环形永磁体上，所述悬浮磁块悬浮在环形永磁体上方，所述检测装置设置于悬浮磁块上，其用于检测管道，将所述六轴陀螺仪传感器设置于悬浮磁块上，其用于获取悬浮磁块的原始姿态数据，所述电磁铁阵列控制电路，根据所述原始姿态数据，调整电磁铁阵列线圈的电流方向及大小，使悬浮磁块悬浮在环形永磁体正上方；实现了悬浮磁块位置的自适应调整。附图说明图1为本专利技术提供的磁悬浮式管道检测系统的结构示意图；图2为本专利技术提供的悬浮磁块的磁场示意图；图3为本专利技术提供的悬浮磁块控制示意图；图4为本专利技术提供的H桥驱动电路。附图标记：1-环形永磁体；2-悬浮磁块；3-检测装置；4-电磁铁阵列；5-底座挡板；6-底座平台；7-六轴陀螺仪传感器；8-电磁铁阵列控制电路。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1本专利技术实施例提供了一种磁悬浮式管道检测系统，其结构示意图，如图1所示，其包括环形永磁体1、电磁铁阵列4、悬浮磁块2、检测装置3、六轴陀螺仪传感器7及电磁铁阵列控制电路；所述电磁铁阵列4上设有线圈，所述电磁铁阵列4上设置在环形永磁体1上，所述悬浮磁块2悬浮在环形永磁体1上方，所述检测装置3设置于悬浮磁块2上，其用于检测管道，所述六轴陀螺仪传感器7设置于悬浮磁块2上，其用于获取悬浮磁块2的原始姿态数据，所述电磁铁阵列控制电路，用于根据所述原始姿态数据，调整电磁铁阵列4线圈的电流方向及大小，使悬浮磁块2悬浮在环形永磁体1正上方。需要说明的是，通过上述技术方案实现了悬浮磁块位置的自适应调整，使悬浮磁块保持悬浮在环形永磁体正上方，即环形永磁体的中心点与悬浮磁块所在的直线与环形永磁体垂直；一个具体实施例中，环形永磁体1作为动力部分为悬浮磁块2提供足够的浮力，为使产生的浮力足够大，选择其材料为钕铁硼强永磁材料；悬浮磁块采用同样的材料设计为圆形，内部凹陷；检测装置3(可为深度相机)固定在悬浮磁块2的凸起处；当磁悬浮式管道检测系统启动时，悬浮磁块2在磁悬浮斥力的影响下实现悬浮，使悬浮磁块2悬浮于PE管道内部起始端，随着管道生产，通过悬浮磁块2上搭载的检测装置开始对管道内部表面缺陷(如裂纹、气泡、凹坑等)进行检测，电磁铁阵列4控制电路对悬浮磁块进行控制调整；悬浮磁块的磁场示意图，如图2所示，图2中悬浮磁体即为悬浮磁快，图2表示悬浮磁快与环形永磁体共同激发的磁场，图2上方为悬浮磁快激发的磁场，图2下方则为环形永磁体激发的磁场，即定子磁环磁场，悬浮磁快的磁感线方向与环形永磁体磁感线方向相反，因此产生了电磁力，当电磁力等于悬浮磁快和检测装置重力时，悬浮磁快在竖直方向上，将保持稳定，达到一个悬浮的状态；优选的，所述磁悬浮式管道检测系统还包括霍尔传感器，所述霍尔传感器设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁悬浮式管道检测系统，其特征在于，包括环形永磁体、电磁铁阵列、悬浮磁块、检测装置、六轴陀螺仪传感器及电磁铁阵列控制电路；/n所述电磁铁阵列上设有线圈，所述电磁铁阵列上设置在环形永磁体上，所述悬浮磁块悬浮在环形永磁体上方，所述检测装置设置于悬浮磁块上，其用于检测管道，所述六轴陀螺仪传感器设置于悬浮磁块上，其用于获取悬浮磁块的原始姿态数据，所述电磁铁阵列控制电路，用于根据所述原始姿态数据，调整电磁铁阵列线圈的电流方向及大小，使悬浮磁块悬浮在环形永磁体正上方。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮式管道检测系统，其特征在于，包括环形永磁体、电磁铁阵列、悬浮磁块、检测装置、六轴陀螺仪传感器及电磁铁阵列控制电路；
所述电磁铁阵列上设有线圈，所述电磁铁阵列上设置在环形永磁体上，所述悬浮磁块悬浮在环形永磁体上方，所述检测装置设置于悬浮磁块上，其用于检测管道，所述六轴陀螺仪传感器设置于悬浮磁块上，其用于获取悬浮磁块的原始姿态数据，所述电磁铁阵列控制电路，用于根据所述原始姿态数据，调整电磁铁阵列线圈的电流方向及大小，使悬浮磁块悬浮在环形永磁体正上方。


2.根据权利要求1所述的磁悬浮式管道检测系统，其特征在于，还包括霍尔传感器，所述霍尔传感器设置于环形永磁体上，其用于采集浮悬磁块水平方向的磁感应强度，所述电磁铁阵列控制电路，还用于根据悬浮磁块水平方向的磁感应强度，调整电磁铁阵列的电磁铁线圈的电流方向及大小。


3.根据权利要求2所述的磁悬浮式管道检测系统，其特征在于，所述电磁铁阵列控制电路包括微控制单元，所述微控制单元用于接收六轴陀螺仪传感器获取的原始姿态数据，并对原始姿态数据进行姿态解算，得到悬浮磁块的运动角速度，根据运动角速度调整电磁铁阵列线圈的电流方向及大小。


4.根据权利要求2所述的磁悬浮式管道检测系统，其特征在于，所述电磁铁阵列控制电路还包括H桥驱动电路，所述霍尔传感器采集浮悬磁块水平方向的磁感应强度后输出对应的模拟电压信号，所述微控制单元的ADC采样通道对所述模拟电压信号进行采样，输出PWM信号，通过PWM信号控制所述H桥驱动电路的MOS管导通，以调整电磁铁阵列的电磁铁线圈的电流方向及大小。


5.根据权利要求2所述的磁悬浮式管道检测系统，其特征在于，所述电磁铁阵列...

【专利技术属性】
技术研发人员：王傲，郭金雨，陈叙，陶孟仑，张衍，罗瑞良，赵康，韩烜赫，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42