本文選題：管道機(jī)器人 + PIC單片機(jī)�。� 參考：《天津理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：近年來(lái),隨著國(guó)家工農(nóng)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,管道作為水、石油、天然氣等資源的重要運(yùn)輸方式,其需求量逐年提高。但由于管道通常長(zhǎng)年處于惡劣的工作環(huán)境下,受地質(zhì)災(zāi)害、化學(xué)腐蝕等外在因素的影響,會(huì)發(fā)生管道內(nèi)部損壞、管道泄漏甚至導(dǎo)致爆炸等嚴(yán)重危險(xiǎn)事故,給人們生活帶來(lái)嚴(yán)重隱患。為了保證管道運(yùn)輸在安全可靠的前提下給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)便利,世界各國(guó)都制定了嚴(yán)格的法律法規(guī),強(qiáng)制企業(yè)實(shí)施管道檢測(cè)。因此管道檢測(cè)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生,它能代替檢測(cè)人員進(jìn)入管道內(nèi)部檢測(cè),保證人員安全且提高檢測(cè)效率。本文自主設(shè)計(jì)研發(fā)了一套具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的螺旋驅(qū)動(dòng)式管道檢測(cè)機(jī)器人。首先,在行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上,通過(guò)對(duì)比當(dāng)前主流管道機(jī)器人行走方式的優(yōu)缺點(diǎn),結(jié)合被檢測(cè)管道的實(shí)際情況,設(shè)計(jì)了帶有彈簧壓壁裝置的螺旋輪式行走機(jī)構(gòu),測(cè)試結(jié)果表明該機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)在各種角度下的管道內(nèi)穩(wěn)定行走;在底層硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)上,根據(jù)管道機(jī)器人的技術(shù)需求,設(shè)計(jì)以PIC單片機(jī)為控制核心,輔以霍爾測(cè)速、超聲波測(cè)距、傾角測(cè)量等傳感器,并在前端帶載CCD網(wǎng)絡(luò)攝像頭,實(shí)現(xiàn)對(duì)管道內(nèi)部環(huán)境以及機(jī)器人自身狀態(tài)的檢測(cè)。其次,以Visual Studio2010作為開(kāi)發(fā)環(huán)境,以C#作為主要編程語(yǔ)言,結(jié)合底層硬件系統(tǒng),設(shè)計(jì)監(jiān)控中心的上位機(jī)軟件系統(tǒng),該系統(tǒng)通過(guò)Wifi無(wú)線的方式與管道機(jī)器人進(jìn)行通訊,能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制管道機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)、實(shí)時(shí)顯示管道內(nèi)狀態(tài)信息、顯示管道內(nèi)部環(huán)境圖像并對(duì)其進(jìn)行處理等功能;作為管道機(jī)器人檢測(cè)工作后的延伸,設(shè)計(jì)以ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)為平臺(tái),以C++為編程語(yǔ)言的六軸機(jī)械臂控制系統(tǒng)。最后,根據(jù)實(shí)際管道內(nèi)部缺陷圖像特點(diǎn),設(shè)計(jì)針對(duì)管內(nèi)腐蝕圖像的處理算法,由于攝像頭成像的特點(diǎn)對(duì)采集的管道圖像進(jìn)行柱面展開(kāi)處理,為了防止設(shè)備通道對(duì)圖像造成影響采用LAB彩色空間,對(duì)圖像進(jìn)行分割處理采用分塊+Otsu+K-means算法的形式,研究表明該算法在處理管道缺陷圖像時(shí)達(dá)到的分割質(zhì)量較其他算法更好,運(yùn)算速度更快。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of the national industrial and agricultural industry, as an important transportation mode of water, oil, natural gas and other resources, the demand of pipeline is increasing year by year. However, the pipeline is damaged by the factors such as geological disasters, chemical corrosion and other factors, due to the pipeline usually in a bad working environment. Serious dangerous accidents, such as explosion, bring serious hidden danger to people's life. In order to ensure that pipeline transportation is convenient to people's production and life on the premise of safety and reliability, all countries in the world have formulated strict laws and regulations and forced enterprises to carry out pipeline inspection. Therefore, the pipeline inspectors have come into being, which can replace the inspectors to enter. The internal inspection of the pipeline ensures the safety of the personnel and improves the detection efficiency. This paper independently designs and develops a set of spiral driven pipeline detection robot with remote monitoring function. First, the design of the walking mechanism is designed to compare the current running mode of the mainstream pipeline robot, and the actual situation of the detected pipeline is designed. The test results show that the mechanism can achieve stable walking in various angles. Based on the design of the hardware system, the PIC microcontroller is designed based on the technical requirements of the pipeline robot, with Holzer velocity measurement, ultrasonic distance measurement, angle measurement and so on. With the CCD network camera on the front end, the internal environment of the pipeline and the self state of the robot are detected. Secondly, using the Visual Studio2010 as the development environment, using C# as the main programming language and the underlying hardware system, the upper computer software system of the monitoring center is designed. The system is entered into the pipeline robot by Wifi wireless mode. It can realize the movement of long-distance control pipe robot, display the state information in the pipeline in real time, display the internal environment image of the pipeline and process it. As the extension of the pipeline robot detection work, the six axis manipulator control system based on the ROS robot operating system and the programming language of C++ is designed. Then, according to the characteristics of the internal defect image of the actual pipeline, a processing algorithm for the internal corrosion image of the tube is designed. Because of the characteristics of the camera imaging, the cylinder image is processed by the cylinder image. In order to prevent the device channel from affecting the image, the LAB color space is used, and the block +Otsu+K-means algorithm is used for the image segmentation. The research shows that the segmentation quality of the algorithm is better than that of other algorithms in dealing with pipeline defect images, and the computation speed is faster.
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP242

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本文編號(hào)：2105141