管道机器人视像检测系统设计.pdfVIP

大 庆 石 油 学 院 学 报 第 32卷 第 5期 2008年 10月 Vo1．32 No．5 Oct． 2008 JOURNAlOFDAQINGPETROlEUM INSTITUTE 管道机器人视像检测系统设计 韩 冬 ，常玉连 ，范立华。，高 胜 (1．大庆石油学院 机械科学与工程学 院，黑龙江 大庆 163318； 2．大庆油田有限责任公司 ，黑龙江 大庆 163414) 摘 要 ：管道机器人视像检测技术具有抗干扰能力强 、效率高 、检测信息直观等优点，适合现场在线非接触检测 ·将 光电复合缆作为系统通信和电力传输介质 ，利用 DH—CG400图像采集卡实现模拟 图像信号 的采集 ，利用 VFw 技术对 图像信息进行压缩和存储．实验结果表明，该系统较好地实现 了管道机器人视像检测的各项功能要求． 关 键 词 ：管道检测 ；视像 ；光纤 ；ARM 中图分类 号：TE391 文献标识码 ：A 文章编 号：1000—1891(2008)05—0081—03 随着管道机器人技术 的发展与成熟 ，其应用领域越来越广泛．目前具代表性 的管道机器人技术有 日 本 Osaka煤气公司研制的管道检测机器人…，英 国JME公司生产的用于管道射线探伤用机器人口，以及 PEARPOINT公司开发的轮式 自来水管道检测机器人等．国内管道机器人 的研究起步较 晚，近些年来取 得 了快速发展，某些单项技术 已具有世界领先水平 ，但因总体技术发展水平 的限制 ，管 内机器人绝大多数 停留在实验室研究阶段，具代表性的有哈尔滨工业大学研制的管道探伤与喷涂机器人I3]，上海交通大学研 制的履带式管道机器人 ]，以及清华大学研制的管道清淤机器人 等． 人力很难进入管道环境 。若机器人配备视像检测系统进入管道内部进行检测 ，则能很好地解决该难 题．根据管道环境要求 ，视像检测系统设计必须满 足检测范围、图像质量、图像数据传输和处理等方 面的要求．文中的视像检测系统采用两 自由度的 云台，保证 360。的视像范围；采用光纤作为传输 介质 ，保证数据传输质量 ；采用上下位机控制形 式 ，上位机采用 “PC机”+ “图像采集卡”的模式 ， 下位机采用嵌入式 ARM 系统．PC机 主要 完成 参数设置 、视像处理 、控制命令的输 出及控制状态 频信号 的显示等工作．ARM 系统负责接受控制命令及 据信号 控制信号输 出．经过管道环境 中工作实验 ，证明 视像检测系统可以满足管道各项检测要求． 1 整体结构 管道机器人视像检测系统包括上 、下位机 2 个部分 ，见图 1．下位机 主要包 括 ：CCD摄像机 、 光端机、嵌入式系统、云台系统．其 中CCD摄像 机负责采集模拟视像信号 ；光端机负责将模拟视 像信号和下位机反馈数据传递给上位机 ；嵌入式 图1 视像检测系统结构 收稿 日期 ：2008—07—11；审稿人 ：任伟建 ；编辑 ：郑丽芹 基金项 目：黑龙江省研究生创新基金项 目(YJSCX2OO7一o138H1j)；大庆市科技攻关项 目(SGG2005006) 作者简介：韩 冬(1964一)，男 ，博士生 ，研究员 。主要从事石油机械设计及理论方面的研究． 大 庆 石 油 学 院 学 报 第32卷 2008年 系统主要负责生成反馈数据和控制云台系统的动作 ；云台系统主要是 由机械装置组成，并 由2个步进电机 提供动力．上位机主要由工业控制计算机 、视像采集卡及相关的软件组成，主要 负责采集模拟视像信号 ， 将其数字化 ，并进行处理 、压缩 、存储 ；另外 ，还负责向下位机发出控制指令 、显示下位机发 回的数据． 2 硬件设计 2．1 云台系统结构 云台系统由中心位置调整机构和旋转俯