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渗滤液导排管道机器人控制系统的研究

作　者: 李玮燕
导　师: 陈进军
学　校: 贵州大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 危险废物填埋场管道机器人 AT89S52 CCD 高压水射流
分类号: TP242.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文介绍了我国危险废物垃圾填埋场的现状和存在问题,针对危险废物填埋场渗滤液导排管道发生堵塞的实际情况,利用管道机器人的基本原理,开发出了能满足危险废物填埋场的渗滤液导排管道清洗和检测需要的管道机器人设备。该系统采用模块化设计,分为上位机和下位机两部分。其中上位机由工业控制计算机组成,负责数据处理并对下位机进行任务调度;下位机分为直流电机控制单元和视频信号采集单元,分别负责直流电机的控制和管道内壁的图像采集。直流电机控制单元以AT89S52型单片机及专用的驱动芯片LMD18200为核心,利用RS485通讯方式进行信号传输。视频信号采集单元则由CCD摄像头、图像采集卡、计算机、6组LED灯组成,图像信号经同轴电缆传输至上位机后,利用DH-CG300图像采集卡实现视频信号的采集、压缩、存储。另外,分析了渗滤液导排管道污垢的主要成分,阐述了高压水射流清洗的特点、工作原理及其基本组成,确定了预清洗装置的方案。文章最后给出了样机的实验及其数据。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
1 前言  7-17
  1.1 课题研究背景及意义  7-9
    1.1.1 课题的来源和背景  7-8
    1.1.2 课题的研究意义  8-9
  1.2 国内外管道机器人技术综述  9-14
    1.2.1 国外管道机器人发展概况  10-12
    1.2.2 国内管道机器人发展概况  12-14
  1.3 管道机器人的基本分类  14-16
    1.3.1 车轮式管道机器人  14-15
    1.3.2 履带式管道机器人  15
    1.3.3 其他类型的管道机器人  15-16
  1.4 论文的主要研究内容  16
  1.5 本章小结  16-17
2 管道机器人总体设计  17-25
  2.1 管道机器人的结构参数和特点  17
  2.2 管道机器人的结构  17-24
    2.2.1 驱动方式的选择  17-18
    2.2.2 检测方法的选取  18-19
    2.2.3 能源供给方式的选用  19
    2.2.4 缆线方案的选择  19-21
    2.2.5 驱动机构  21-22
    2.2.6 直流电机  22
    2.2.7 直流电机功率的计算与选型  22-23
    2.2.8 管道机器人本体密封及防腐  23
    2.2.9 自动收放线装置  23-24
  2.3 本章小结  24-25
3 管道机器人移动机构设计  25-30
  3.1 轮式管道机器人  25
    3.1.1 技术指标  25
    3.1.2 轮式的设计和选用  25
  3.2 管内运动阻力分析  25-28
    3.2.1 行走阻力  25-26
    3.2.2 爬坡阻力  26
    3.2.3 拖缆作业阻力  26-28
  3.3 越障能力分析  28-29
  3.4 本章小结  29-30
4 控制和通信系统设计  30-43
  4.1 管道机器人的常规控制形式  30
  4.2 硬件设计  30-35
    4.2.1 设计要求  30-31
    4.2.2 控制电路  31
    4.2.3 单片微型计算机的选型及基本外接电路  31-32
    4.2.4 电机驱动的设计  32-34
    4.2.5 通讯电路的设计  34-35
  4.3 软件设计  35-42
    4.3.1 下位机软件设计  35-38
    4.3.2 上位机软件设计  38-42
  4.4 本章小结  42-43
5 视觉系统设计  43-50
  5.1 图像采集模块  43-45
    5.1.1 CCD摄像机  43-44
    5.1.2 照明系统  44
    5.1.3 图像采集卡  44-45
    5.1.4 工业控制计算机及软件系统  45
  5.2 视频采集、压缩、存储程序分析  45-49
    5.2.1 基于图像采集卡的二次开发流程  45-46
    5.2.2 打开图像采集卡  46
    5.2.3 图像采集卡的参数设置  46-47
    5.2.4 图像采集卡的资源分配  47-48
    5.2.5 图像采集的实现  48-49
  5.3 本章小结  49-50
6 清洗系统设计  50-56
  6.1 渗滤液导排管道内污垢的分析  50-51
  6.2 高压水射流  51
    6.2.1 高压水射流清的定义  51
    6.2.2 高压水射流清洗工艺的特点  51
  6.3 高压水射流清洗装置的组成  51-53
    6.3.1 高压水泵  52
    6.3.2 动力部分  52
    6.3.3 喷头  52
    6.3.4 高压管线  52-53
    6.3.5 阀  53
  6.4 高压水射流装置  53-54
    6.4.1 确定主要参数  53-54
    6.4.2 高压水射流装置的选型  54
  6.5 本章小结  54-56
7 实验与分析  56-60
  7.1 渗滤液导排管道检测系统实验  56-58
    7.1.1 行走速度的实验  56-57
    7.1.2 爬坡实验  57
    7.1.3 视像系统的实验  57-58
    7.1.4 高压水射流清洗实验  58
  7.2 本章小结  58-60
8 结论与讨论  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-65
附录  65-66

渗滤液导排管道机器人控制系统的研究

内容摘要

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