基于DSP的管道焊缝检测机器人

    本设计是一种具有稳定的牵引力的X—Y移动的复合管道焊缝检测机器人。

    以DSP为核心开发基于机器视觉的嵌入式实时系统，用于完成高性能的管道焊缝的实时自动定位和检测任务；介绍了机器人系统的工作原理，系统结构；阐述了系统的焊缝识别算法和CCD图像采集系统。

引言：

    工业管道系统已经被广泛应于化工、石油及城市水暖供应等领域，焊缝质量是一种重要的工业管道内部潜在缺陷，它的好坏是管道运输安全、可靠和使用寿命的一个决定性因素。

    在国外一些发达国家，管道检测机器人已经诞生并投入使用，但是进口设备昂贵，并且维护费用高，需要培训才能正确使用。在我国，这方面的研究工作起步较晚。目前国内还没有成型的、商品化的产品问世，故该项目的研发可以向产业化方向发展，加强工业管道的检测和管理。

    机器人在管道外面沿着固定的轨迹移动，操作者通过外部的监视器监视机器人运行情况。当监视器屏幕显示焊缝时，操作者控制机器人点进和点退以准确定位焊缝。人工操作定位准确率较高，但效率低。为了提高管道焊缝检测机器人的自动化程度，本文采用了一种基于DSP的管道焊缝检测机器人系统，设计了一套焊缝检测机器人系统，可将机器人可靠、准确、快速地牵引至焊缝处，从而完成焊缝自动定位任务。由于该机器人可在X和Y方向移动，所以当发现焊缝时还可以多视角观察焊缝，以确定焊缝的大小和形状。

    机器人外形如图1所示：

    图1 机器人外形图

1、管道焊缝检测机器人系统的工作原理

    管道焊缝检测机器人由移动小车、CCD图像采集系统、图像采集卡、驱动设备和控制系统等部分组成。其中移动小车是检测和控制部分的专业平台，所有的检测与控制装置都是由小车装载。

    系统工作原理：将机器人放入外部管道的固定轨道上，通过计算机发出指令让机器人在管道中以一定速度运行，这时驱动在机器人轴线上的CCD传感器采集信号与现有计算机中存储的缺陷信号匹配时，计算机发出指令将此时的图像记录下来，并传到人机界面，利用已编制的软件给出缺陷的位置和图像。这样运行下去，直到计算机发出停止命令为止。工作原理如图2所示：

    图2 机器人工作原理图