统，储罐在线检测，成像与腐蚀检测系统，储罐罐底与罐壁在线检测等，如图.所示。这些检测系统均采用压电陶瓷超声波检测的技术，导航定位系统主要运用声学定位系统，根据报道，仅和系统开展了成熟的工程检测应用。我国在这方面的研究和开发还为空白。图.国外储罐底板在油检测系统储罐在线检测系统是美国马里兰州罗莱尔的服务公司推出的，遵循美国石油协会以及其它立式储罐定期检测的标准，是国际上最为成熟的储罐罐底板在线检测产品。截止年月，全球已有台储罐采用机器人进行了在线检测。此系统采用超声检测采集罐底板厚度数据，通过软件进行分析评估，并利用压力传感器测试底板沉降。如图所示，它主要由导航传输器声纳灯光和摄像头超声探头阵列压力传感器刷子和吸尘系统等部分构成。其中，专利声学系统导航传感器在储罐底部运动，并记录运动路线，同时在运动过程中需做到不撞到罐壁和描述超声测厚数据两个要求旋转的声纳用于识别储罐内的障碍物管道支撑柱，和导航系统并用，描述出罐底的地图。上述检测系统均采用超声检测法作为检测手段，虽然具有灵敏度高，扫描速度快的优点，但超声检测法检测范围小，对于大型钢制立式储罐的底板检测效率不高。而漏磁检测法可以对较大区域实现实时扫查，检测效率高，虽然对焊缝的检测仍然存在困难，但储罐底板的大部分面积为钢板，焊缝区域所占面积较小，实际检测中可以辅助以其他检测手段实现对焊缝的检测。而漏磁检测方法作为大范围的扫查方法仍然具有重要的应用价值，但基于漏磁检测法的不开罐检测设备仍然存在空白。因此，本课题致力于将漏磁检测与机器人作业技术相结合，开发种应用于在油储罐检测的漏磁检测系统，以满足石化行业需求，填补行业空白。第二章储罐底板漏磁检测器总体设计.引言由钢板构成的大型储罐可以利用漏磁检测法进行检测。漏磁检测法的信号强度受探头形式，提离距离影响较大。为了得到较好的信噪比，本文利用模块化思想对检测器的机械结构进行了总体设计，使漏磁检测器的磁化器提离距离可变，以更好的适应于不同板厚的储罐的在油检测需求。最后对检测系统的电机控制以及检测软件平台的设计进行了介绍，使检测系统具有自动化快速检测的能力。.漏磁检测器总体机械结构漏磁检测需要对被测构件进行充分磁化以使铁磁性构件达到磁化饱和，以削弱铁磁性构件内部应力自身剩磁等因素对构件缺陷处漏磁场强度的影响。当磁化器励磁元件磁场强度不变时，磁化器对构件的磁化能力受磁化器与构件之间的提离距离影响，提离距离越大，磁化效果越弱，反之则磁化效果越强。为了使被测构件能产生足够强度的漏磁场，应尽量减小磁化器与被测构件之间的距离。而在实际的检测中，过强的磁化会使空气中的背景磁场强度增加，影响检测元件对于漏磁场的辨识能力。此外，实际的储罐表面不仅有平面的钢板，还有凸起的焊缝，由于漏磁检测往往采用强磁元件作为励磁构件，当励磁构件与焊缝直接接触时，过大的磁吸附力容易导致检测器的载荷高于电机所能提供的动力，造成机构卡死，因此，在保证足够的磁化能力的基础之上，又必须有定的提离距离以保证机构的越障能力。为了便于独立开发，分块维护，规划了如图.所示的总体机械结构。按照功能将检测器划分为四个部分，分别是行进驱动模块转向驱动模块检测探头模块和从动轮模块，由与转向驱动模块固定连接的行进驱动模块和从动轮模块构成检测探头模块的支承。为了提高检测器行进中的稳定性，驱动轮采用较大轮距，以避免倾覆，为了减小从动轮在转向时因摩擦力造成的转矩，从动轮采用紧密排列的两个轮结构。由于励磁机构与被测构件之间存在较大的吸附力，各模块间均采用刚性连接，通过增加调整环调整励磁机构与被测构件之间的提离距离。图.检测器总体机械机构行进驱动模块设计驱动器为检测器提供牵引力和转向力。为了符合储罐在油检测的功能需求，驱动器需要有对于油性流程介质的密封性能和防腐蚀性能。为了便于安装调试以及设备维护，储罐底板漏磁检测器的驱动装置采用分离式设计，分别为行进驱动模块和转向驱动模块。图.行进驱动模块如图.，驱动器的驱动部分基本结构为个箱体，箱体的上下各开有对轴孔，上部的轴孔安装有电机连接转轴，下部的轴孔安装有驱动轮转轴，两转轴之间通过链传动传递扭矩。上部的电机转轴端与电机连接，通过联轴器传递扭矩。电机通过螺栓安装在电机连接端盖上，以轴承孔为定位基准，以确保电机的输出轴与电机连接转轴能保持定的同轴度。电机转轴的另端与编码器连接，通过编码器联轴器驱动编码器监控电机的转速。电机与编码器分别通过电机密封罩以及编码器密封罩实施静态密封。为了保证足够的越障能力，驱动轮采用大轮结构，安装于下部的驱动轮转轴的轴端，驱动轮与驱动轮转轴轴承端盖之间安装有密封结构以实现动密封。轴承处的密封由轴承端盖实现。在装配时，各部件由内到外依次安装，便于安装调试。转向驱动模块设计如图.所示，转向驱动模块基本结构为与检测探头模块连接的转向基座以及与驱动部分连接的转向臂，转向臂与转向基座之间通过转向轴连接。为了便于安装，转向臂采用分离式结构，通过螺钉将两部分压紧。转向臂与转向轴之间通过键连接实现周向定位，通过轴肩结构实现轴向定位。转向轴与转向基座的端盖之间装有密封件以实现动态密封。转向轴的上端与转向电机连接，通过联轴器传递扭矩。转向电机通过螺栓固定在转向基座上，通过转向电机密封盖实现静态密封。转向基座的四角上有螺栓安装孔，用于与检测探头模块的刚性连接。转向基座与检测探头模块之间可以加入调整环以调整探头模块与被测构件之间的距离，以获得适当的提离值。由于检测探头模块的磁化器靠近从动轮模块，从动轮提供的支承力大于驱动轮提供的支承力，从动轮与底板之间滑动摩擦力大于驱动轮与底板之间的滑动摩擦力。转向时，转向驱动模块使前进驱动模块产生滑移，从动轮与被动轮之间偏移定的角度，通过两从动轮的差速转动使检测探头模块与从动轮模块跟随行进驱动模块偏转而实现转向。图.转向驱动模块检测探头模块设计如图.，检测探头模块由励磁机构和漏磁探头组成。对于储罐检测而言，检测对象为构成储罐的钢板，因此，为了提高漏磁检测的灵敏度，必须选用能对钢板进行更好的磁化的励磁机构。通过添加衔铁，使两个极性相反布置的励磁元件与被测钢板之间构成磁回路能显著的增加两个励磁元件间的磁化效果。为了固定励磁元件，用非铁磁性材料制成的保护罩将励磁元件固定于衔铁上。在两励磁元件之间布置有磁敏元件作为漏磁探头，通过阵列使检测器能获取定宽度范围内的磁场信息，提高检测效率。为了能获得更好的检测灵敏度，漏磁探头采用浮动支承结构连接于衔铁上，使磁敏元件压紧在被测钢板表面以减小提离造成的漏磁场磁场强度减弱。为了使漏磁探头能满足检测器越障性能的需求，在探头两侧设计有倒角结构，避免探头在检测器运动过程中卡死。为了能与驱动器模块和从动轮模块实现刚性连接，衔铁上还设计有连接结构，以保证检测探头模块整体的机械强度。同时，连接结构的几何形状必须经过校核，以确保不会削弱励磁元件对被测钢板的磁化强度。图.检测探头组成第三章储罐底板漏磁检测器驱动装置研制.引言储罐底板漏磁检测器沿底板行进扫查的动力由驱动装置提供，包括行进驱动模块和转向驱动模块两部分。其中行进驱动模块为检测器提供前进或后退的牵引力，转向驱动模块使行进驱动模块的行进方向相对从动轮模块偏转，使检测器在行进过程中能实现运行轨迹的变化，以适应大范围扫查的需求。行进驱动模块由直流电机驱动，通过调速器实现转速的宽范围调节，采用双刀双掷开罐实现电机的转向控制。采用编码器获取电机的转速，作为调速器速度控制的参考。转向驱动模块的动力由步进电机提供，由于步进电机能实现精确的角度控制，采用步进电机控制器对检测器的转向实施开环控制。为了实现在油检测，检测器的运动部件必须实施密封，以避免储罐内油性介质中的杂质堵塞机构缝隙，造成机构卡死。同时，为了保证检测器在检测过程中的安全运行，检测器的电气设备必须实施密封，以避免可燃性介质与电气设备直接接触而引发爆燃。由于石化行业中所使用的大型储罐的存储介质从成品油到原油等不而足，常用的橡胶密封元件往往不能满足多种工况下的耐腐蚀性能要求，因此，对于密封元件的材料选择必须谨慎。此外，为了保证检测器能在储罐内存有流程性介质的情况下正常运作，检测器的动力学性能也有定的要求。具体而言，行进驱动模块的驱动电机的启动转矩要足够大，以保证检测器能从静止状态开始运动，在运动过程中，检测器的牵引力需要能够保证检测器能越过钢板与钢板之间形成的焊缝。转向电机的输出转矩必须足够大以克服由于转向时的被动轮侧滑而造成的附加载荷。