管道清洗装置及其自动适应控制方法
专利汇可以提供管道清洗装置及其自动适应控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了管道清洗装置及其自动适应控制方法，其中管道清洗装置包括底座，其两侧外部设有驱动底座前后运动的 履带 及左、右侧步进 电机 ； 喷杆 ，其尾端活动设于喷杆旋转座内，其前端通过 连杆 机构 连通喷头，连杆机构与曲度步进电机连接； 水 平旋转盘，设于底座上面，其上安装有喷杆旋转座，其下方安装有水平步进电机；用于带动喷杆上下转动的竖直步进电机；用于带动喷杆沿自身轴线转动的喷杆旋转步进电机；用于检测管道清洗装置前端和后端的 位置 ，并计算出管道清洗装置中点偏离管道 中轴 线的偏距和偏 角 的测距模 块 。本发明的管道清洗装置采用6个电机以及纠偏和自适应控制方法，无需增加多余的 硬件 结构进行配合，就可以实现高 精度 、高效率的清洗。，下面是管道清洗装置及其自动适应控制方法专利的具体信息内容。
1.一种管道清洗装置，其特征在于，包括: 底座，其两侧外部设有履带，所述底座内设有驱动履带的左、右侧步进电机； 喷杆，所述喷杆尾端活动设于所述喷杆旋转座内，其前端通过一连杆机构连通一喷头，所述的连杆机构与设于喷杆上的曲度步进电机连接，用于调整喷头与喷杆的折弯角度；水平旋转盘，设于底座上面，其上安装有一喷杆旋转座，其下方安装有一水平步进电机，用于带动喷杆旋转座在水平方向转动； 竖直步进电机，设于喷杆旋转座一侧且输出轴与喷杆旋转座固定连接，用于带动喷杆上下转动； 喷杆旋转步进电机，设于喷杆与喷杆旋转座之间，用于带动喷杆沿自身轴线转动； 测距模块，包括分别安装在管道清洗装置同侧的前端和后端的激光测距传感器，所述测距模块用于检测管道清洗装置前端和后端的位置，并计算出管道清洗装置中点偏离管道中轴线的偏距和偏角。
2.如权利要求1所述的管道清洗装置，其特征在于，所述连杆机构包括:一端与曲度步进电机活动端铰接的连杆、与连杆另一端铰接的直角连杆铰座，所述直角连杆铰座一端与连杆铰接、另一端与喷头固定连接，曲度步进电机活动端伸缩运动，推拉连杆带动喷头调整与喷杆的折弯角度； 喷杆旋转座两端活动设于一轴承座内，竖直步进电机的输出轴穿过所述轴承座与喷杆旋转座固定连接，竖直步进电机转动带动喷杆旋转座转动； 喷杆旋转步进电机横向固定于喷杆旋转座内且与喷杆平行，喷杆旋转步进电机输出轴与一主动带轮连接，喷杆上固定设有与主动带轮配合带传动的从动带轮，喷杆旋转步进电机通过带轮带动喷杆沿自身轴线转动，所述喷杆旋转步进电机每次运动固定顺时针或逆时针旋转90°。
3.一种管道清洗装置的自动适应控制方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1，将管道清洗装置轴线中心距离管道中轴线的距离设定为偏距d，将管道清洗装置轴线偏离管道中轴线的角度设定为偏角α，分别定义偏距d和偏角α的最小容差和最大容差，启动管道清洗装置，初始化管道清洗装置两侧履带的速度； 步骤2，测距模块实时获取管道清洗装置首尾两端的激光测距传感器的返回值，并计算管道清洗装置的偏距d和偏角α ； 步骤3，以管道的中轴线为基准，根据偏距d和偏角α对管道清洗装置进行纠偏控制；步骤4，履带暂停运动，以管道清洗装置为原点，重新计算水平步进电机、竖直步进电机、喷杆旋转步进电机、曲度步进电机的工作坐标，对所述电机的转动范围进行位置偏斜补偿和角度偏斜补偿； 步骤5，开始清洗，完成一个清洗周期，履带恢复速度，循环步骤2至步骤6，直至清洗过程完成。
4.如权利要求3所述的管道清洗装置的自动适应控制方法，其特征在于，所述步骤3中对管道清洗装置进行纠偏控制的步骤具体包括: 步骤31，判断偏距d和偏角α是否在最小容差范围内，若小于最小容差，则返回步骤.2 ;若大于最小容差，则执行步骤32 ； 步骤32，判断偏距d和偏角α是否在最大容差范围内，若小于最大容差，则执行步骤.34，实施小容差纠正方案；若大于最大容差，则执行步骤33，实施大容差纠正方案； 步骤33，执行大容差纠正方案:暂停管道清洗装置的清洗动作，将偏角α与其最小容差进行对比，若偏角α大于其最小容差，则矫正偏角，若偏角α小于其最小容差，则将偏距d与其最小容差进行对比，若偏距d大于其最小容差，则对偏距进行矫正，若偏距d小于其最小容差，则大容差纠正方案完成，继续返回步骤2 ; 步骤34，执行小容差纠正方案:将偏角α与其最小容差进行对比，若偏角α大于最小容差，则矫正偏角，若偏角α小于其最小容差，则初始化履带速度后，将偏距d与其最大容差进行对比，若大于，则返回步骤32，若小于，则继续将偏距d与其最小容差进行对比，若大于，则对偏距进行矫正，若小于，则完成小容差纠正方案，继续执行步骤2。
5.如权利要求4所述的管道清洗装置的自动纠偏控制方法，其特征在于，所述步骤I中，根据管道宽度、管道清洗装置的宽度以及激光测距传感器的量程来定义偏距d和偏角α的最小容差和最大容差。
6.如权利要求4所述的管道清洗装置的自动纠偏控制方法，其特征在于，所述步骤33具体包括如下步骤: 步骤331，断偏角α是否小于其最小容差，若偏角α小于其最小容差，则执行步骤333来判断偏距d，若偏角α大于其最小容差，执行步骤332矫正偏角； 步骤332，以管道中轴线为中心，判断偏角α的偏向方向，减缓反方向的履带的速度，然后进行延时，返回步 骤331，继续判断偏角α ； 步骤333，判断偏距d是否大于最小容差，若大于最小容差，则执行步骤334，进行偏距修正； 若小于最小容差，则完成大容差纠正方案； 步骤334，记录此时的偏角α O和偏距dO，以管道中轴线为中心，判断偏距d的偏向方向，减缓反方向的履带的速度，延时后，继续执行步骤335 ； 步骤335，判断当前的偏距是否小于或等于dO/2，若不是，则返回步骤334，继续进行调整，若是，则执行步骤336 ； 步骤336，将管道清洗装置两侧履带的速度进行调换，延时后，继续执行步骤337 ； 步骤337，判断当前偏距d是否在最小容差范围内，若不是，则返回步骤336，若是，则完成大容差纠正方案。
7.如权利要求4所述的管道清洗装置的自动纠偏控制方法，其特征在于，所述步骤34具体包括如下步骤: 步骤341，断偏角α是否小于最小容差，若偏角α小于最小容差，则初始化管道清洗装置两侧履带的速度，执行步骤343来判断偏距d，若偏角α大于最小容差，执行步骤342矫正偏角α ; 步骤342，以管道中轴线为中心，判断偏角α的偏向方向，减缓反方向的履带的速度，然后进行延时，返回步骤341，继续判断偏角α ； 步骤343，判断此时管道清洗装置的偏距d是否小于最大容差偏距，若小于最大容差偏距，则执行步骤344，若大于最大容差偏距，返回步骤32 ； 步骤344，判断此时管道清洗装置的偏距d是否大于最小容差范围，若大于，则执行步骤345，若小于最小容差范围，则小容差纠正完成，返回步骤32 ；步骤345，记录此时管道清洗装置的偏角为α 1、偏距为dl，以管道中轴线为中心，判断偏距dl的偏向方向，减缓反方向的履带的速度，延时后，继续执行步骤346 ； 步骤346，判断当前的偏距d是否小于或等于dl/2，若不是，则返回步骤334，继续进行调整，若是，则将管道清洗装置两侧的履带的速度初始化，返回步骤32 ;若不是则返回步骤345。
8.如权利要求5所述的管道清洗装置的自动纠偏控制方法，其特征在于，所述大容差纠正方案中减缓反方向的履带的速度为履带初始速度的0.6倍。
9.如权利要求5所述的管道清洗装置的自动纠偏控制方法，其特征在于，所述小容差纠正方案中减缓反方向 的履带的速度为履带初始速度的0.9倍。
管道清洗装置及其自动适应控制方法
技术领域
背景技术
发明内容
喷杆，所述喷杆尾端活动设于所述喷杆旋转座内，其前端通过一连杆机构连通一喷头，所述的连杆机构与设于喷杆上的曲度步进电机连接，用于调整喷头与喷杆的折弯角度；水平旋转盘，设于底座上面，其上安装有一喷杆旋转座，其下方安装有一水平步进电机，用于带动喷杆旋转座在水平方向转动；
竖直步进电机，设于喷杆旋转座一侧且输出轴与喷杆旋转座固定连接，用于带动喷杆上下转动；
喷杆旋转步进电机，设于喷杆与喷杆旋转座之间，用于带动喷杆沿自身轴线转动；
测距模块，包括分别安装在管道清洗装置同侧的前端和后端的激光测距传感器，所述测距模块用于检测管道清洗装置前端和后端的位置，并计算出管道清洗装置中点偏离管道中轴线的偏距和偏角。
步骤2，测距模块实时获取管道清洗装置首尾两端的激光测距传感器的返回值，并计算管道清洗装置的偏距d和偏角α ；
步骤3，以管道的中轴线为基准，根据偏距d和偏角α对管道清洗装置进行纠偏控制；步骤4，履带暂停运动，以管道清洗装置为原点，根据步骤3中纠偏控制后的偏距d，重新计算水平步进电机、竖直步进电机、喷杆旋转步进电机、曲度步进电机的工作坐标，对所述电机对管道清洗装置四个轴相对于管道的位置进行位置偏斜补偿；
步骤5，开始清洗，完成一个清洗周期，履带恢复速度，循环步骤2至步骤6，直至清洗过程完成。
图2是本发明的流程图；
图3是本发明的纠偏方法的流程图；
图4是本发明的大容差纠正方法流程图；
图5是本发明的小容差纠正方法流程图。
具体实施方式
步骤31，判断偏距d和偏角α是否在最小容差范围内，若小于最小容差，我们认为其偏离中轴线程度很低，不对其进行纠偏调整，返回步骤2 ;若大于最小容差，则执行步骤32 ；步骤32，判断偏距d和偏角α是否在最大容差范围内，若小于最大容差，则执行步骤34，这说明管道清洗装置的位置超出了最小容差，但是在最大容差范围之内，因此我们认为管道清洗装置已经有了一定的偏差，但该偏差对清洗过程影响较小，因此实施小容差纠正方案，小容差纠正方案在管道清洗装置的清洗过程中进行，对管道清洗装置的前进动作进行纠偏，不影响管道清洗装置的清洗动作，保证了清洗的效率；若大于最大容差，则执行步骤33，这说明管道清洗装置的位置已经超出最大容差，我们认为此时管道清洗装置相对于管道的中轴线产生了较大的偏移。如不及时进行修正，将无法保证清洗动作，甚至可能造成喷杆触壁，导致机械或电机上的损伤，此时我们将喷杆运动锁定，即暂停清洗运动，实施大容差纠正方案，使管道清洗装置重新回到最大容差范围内，接近或小于最小容差范围后，此时即可重新恢复清洗运动。
步骤331，断偏角α是否小于其最小容差，若偏角α小于其最小容差，则执行步骤333来判断偏距d，若偏角α大于其最小容差，执行步骤332矫正偏角；
步骤332，以管道中轴线为中心，判断偏角α的偏向方向，若偏角α为正数，则说明管道清洗装置发生了右偏，然后减缓左侧的履带速度，为初始速度的0.6倍，右侧履带仍然保持初始速度。相应的，若偏角α为负数，则说明管道清洗装置发生了左偏，然后减缓右侧的履带速度，为初始速度的0.6倍，左侧履带仍然保持初始速度，然后进行延时，返回步骤331，继续判断偏角α ；
步骤333，判断偏距d是否大于最小容差，若大于最小容差，则执行步骤334，进行偏距修正。若小于最小容差，则完成大容差纠正方案；
步骤334，记录此时的偏角α O和偏距d0，以管道中轴线为中心，判断偏距d的偏向方向，若偏距d是一个正数，则说明管道清洗装置发生了右偏，设定左侧履带速度为初始速度的0.6倍，右侧履带仍保持初始速度。相应地，若偏距d为负数，则管道清洗装置发生了左偏，设定右侧履带速度为初始速度的0.6倍，左侧履带速度保持初始速度。在此速度设定下，管道清洗装置将产生一定偏角，偏向中轴线运动，再经历一次微小延时后，继续执行步骤 335 ；
步骤335，判断当前的偏距的绝对值是否小于或等于dO/2的绝对值，若不是，则返回步骤334，继续进行调整，若是，则执行步骤336 ；
步骤336，将管道清洗装置两侧履带的速度进行调换，延时后，继续执行步骤337 ；
步骤337，判断当前偏距d是否在最小容差范围内，若不是，则返回步骤336，若是，则完成大容差纠正方案。
步骤343，判断此时管道清洗装置的偏距d是否小于最大容差偏距，若小于最大容差偏距，则执行步骤344，若大于最大容差偏距，返回步骤32 ；
步骤344，判断此时管道清洗装置的偏距d是否大于最小容差范围，若大于，则执行步骤345，若小于最小容差范围，则小容差纠正完成，返回步骤32 ；
步骤345，记录此时管道清洗装置的偏角为α 1、偏距为dl，以管道中轴线为中心，判断偏距dl的偏向方向，若偏距d是一个正数，则说明管道清洗装置发生了右偏，设定左侧履带速度为初始速度的0.9倍，右侧履带仍保持初始速度。相应地，若偏距d为负数，则管道清洗装置发生了左偏，设定右侧履带速度为初始速度的0.9倍，左侧履带速度保持初始速度，延时后，继续执行步骤346 ；
步骤346，判断当前的偏距d是否小于或等于dl/2，若不是，则返回步骤334，继续进行调整，若是，则将管道清洗装置两侧的履带的速度初始化，返回步骤32 ;若不是则返回步骤345。
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