【正文】 9 GB 495685 磁性金屬基體上非磁性覆蓋層厚度測量 磁性方法 10 ISO 21781982 Nonmagic Coatings on Magic Substrates—— Measurement of Coating Thickness—— Magic Method 11 plication of Independent Component Analysis To Microarray Data Roland . KIMAS, 2020,BOSTON ,USA: 375378. 12 楊寶初 .秦山核電廠兩根傳熱管異常信號分析 .無損檢測 ,1993,15(8):215 13鄧宗全 ,陳明 .常力封閉管內(nèi)行走機(jī)器人機(jī)構(gòu)類型研究 [M].機(jī)器人 , 1991,13(6): 53～58。 19970706：109 ～ 112。中國市政工程 , 1998, 83 (4): 4345。 最后，在即將離開大學(xué)之 際，對在大學(xué)學(xué)習(xí)生活中幫助過我的老師同學(xué)們致以真誠的感謝！ 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 34 頁 共 35 頁 參考文獻(xiàn) 1 張秀麗 ,等 .一種小型管道檢測機(jī)器人 [J]178。它也是對我們工作能力的鍛煉。 限于自己的設(shè)計經(jīng)驗不足以及專業(yè)知識有限，設(shè)計中難免有不足之處，希望 指導(dǎo)老師批評指正。為了解決機(jī)器人行進(jìn)中所需要的較大的牽引力的要求，我采用前后輪共同驅(qū)動的方式，驅(qū)動軸是電機(jī)的一根輸出軸，實現(xiàn)了同步的要求。傳統(tǒng)的管道檢測方法有全面挖掘法、隨機(jī)抽樣法等 ,這些方法均存在工程量大、準(zhǔn)確率低等缺點(diǎn)。 根據(jù)對 DAC0832 的輸入寄存器和 DAC寄存器的不同控制方法，可有 3種工作方 式：單緩沖方式、雙緩沖方式、和直通方式。 本次設(shè)計選用 DAC0832 作為 DA 轉(zhuǎn)換器， DAC0832 是目前應(yīng)用較為廣泛的 8 位 D/A轉(zhuǎn)換器之一。從數(shù)據(jù)輸入方式分，有并行輸入和串行輸入兩種方式 :并行輸入方式的轉(zhuǎn)換速率一般比串行輸入方式快；但串行方式所需占用的接口引腳資源 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 31 頁 共 35 頁 要少。 (2).外部數(shù)據(jù)存儲器 外部數(shù)據(jù)存儲器又稱外 部數(shù)據(jù) RAM，當(dāng) 8051 片內(nèi)的數(shù)據(jù) RAM 不能滿足數(shù)量上的要求時，可通過總線端口和其它 I/O端口擴(kuò)展外部數(shù)據(jù) RAM，其最大容量為 54K字節(jié)。作為第一功能使用時，與普通的 I/O 口沒有什么不同。在沒有外部存儲器擴(kuò)展時，它也可以是為用戶作 I/O 線使用。 在 8751 單片機(jī)內(nèi)的EPROM 編程期間，此引腳引入編程電源 PPV 。 PPVEA/ ：當(dāng) EA=0 時，單片機(jī)只訪問外部程序存儲器。這個引腳也是 EPROM 編程時的編程脈沖輸入。在 Vcc 關(guān)斷前加上 Vpd（掉電保護(hù)）， RAM 的內(nèi)容將不變。 XTAL2：接外部晶體的一個引腳。其引腳功能如下： Vcc：編程和正常操作時的電源，電壓為 +5V。 （ 9） .具有位尋址能力，邏輯運(yùn)算靈活。 （ 5） .可尋址 64k 字節(jié)的片外數(shù)據(jù)存儲器和 64k 的片外程序存儲器。 8051單片機(jī)的基本特性 （ 1） .具有 8 位中央處理單元（ CPU）。該系列產(chǎn)品是集中 CPU、 I/O 端口及部分 RAM 等為一體完整的微機(jī)控制系統(tǒng)，并且開發(fā) 手段完備，指令系統(tǒng)功能強(qiáng)，編程語言豐富靈活性大，硬件資料很豐富。片內(nèi)含有CPU﹑ ROM ﹑ RAM ﹑并行 I/O 串行﹑ I/O 定時器 /計數(shù)器﹑ 中斷控制﹑ 系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等。 此裝置的工作過程 為單片機(jī)接受上位機(jī)的指令 在管道中行進(jìn)，當(dāng)需要測量時 由單片機(jī)控制其停下 ， 再由 單片機(jī) 執(zhí)行上位機(jī)傳來的指令 控制步進(jìn)電機(jī) 旋轉(zhuǎn)角度，從而實現(xiàn)對管道涂層厚度不同點(diǎn)的測量。考慮到 步進(jìn)電機(jī)所帶負(fù)載小，所以選用 42BYG301,電壓 12v，靜轉(zhuǎn)矩 外形圖為： 圖 17步進(jìn)電機(jī) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 28 頁 共 35 頁 5 電氣系統(tǒng)設(shè)計 電氣系統(tǒng)方案的分析與確定 為了實現(xiàn)對測量系統(tǒng)的自動控制， 本設(shè)計 采用單片機(jī)對此裝置的 行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。 磁感應(yīng)強(qiáng)度計算公式： B = Φ / (N 179。其結(jié)構(gòu)如圖 16所示。超聲波的發(fā)射和接收電路如下： 圖 14 超聲波發(fā)射電路 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 26 頁 共 35 頁 圖 15 超聲波接收電路 測量系統(tǒng)是由三個傳感器、繼電器、單片機(jī)、以及電磁鐵組成。這種傳感器統(tǒng)稱為壓電式超聲波探頭。穿過霍爾元件的磁場較強(qiáng)，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)到使霍爾元件處于磁塊之間時，磁力線分散，霍爾元件輸出低電平，當(dāng)磁場減弱時輸出高電平。 圖 13 超聲波測量涂層厚度原理圖 霍爾傳感器是測量車輪轉(zhuǎn)數(shù)的傳感器。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 24 頁 共 35 頁 4 測量系統(tǒng)原理及設(shè)計 測量機(jī)構(gòu)采用超聲波脈沖測厚原理，基本原理為 : 超聲波換能器 (探頭 ) 發(fā)出的超聲波一部分在外表面被反射回?fù)Q能器 , 如圖 12 (a) 所示 。這是因為，平鍵結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，對中性較好。 圖 12帶輪 其通過鍵連接在軸上。所以采用嚙合帶，也就是同步帶，其特點(diǎn)如下： 1傳動準(zhǔn)確，工作時無滑動，具有恒定的傳動比； ，具有緩沖、減振能力，噪聲低； ，可達(dá) ，節(jié)能效果明顯； ，不需潤滑，維護(hù)費(fèi)用低； ，一般可達(dá) 10，線速度可達(dá) 50m/s，具有較大的功率傳遞范圍，可達(dá)幾瓦到幾百千瓦； ，中心距可達(dá) 10m 以上。 帶輪的設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 23 頁 共 35 頁 我設(shè)計的檢測裝置中，帶輪的作用就是將大齒輪軸上的動力原封不動的傳遞給帶有輪胎的軸，沒有速度的改變。 = 取大齒輪的齒數(shù)為 46 取模數(shù)為 m=2，則分度圓直徑 d1=mz1=2179。 ③ 液態(tài)金屬，如汞、液態(tài)鈉、鉀、鋰等，主要用于宇航中的某些軸承。 （ 2）潤滑脂 潤滑脂的主要性能指標(biāo)是錐入 度和滴點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)軸承的壓強(qiáng)、圓周速度和工作溫度選用。 （ 1）潤滑油 液體摩擦軸承幾乎全部使用潤滑油，且多為礦物油。 軸承 的潤滑 軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時，應(yīng)通過潤滑避免元件表面金屬直接接觸。這個當(dāng)量動載荷，對于以承受徑向載荷為主的軸承，稱為徑向當(dāng)量動載荷，常用 rP 表示；對于以承受軸向載荷為主的軸承，稱為軸向當(dāng)量動載荷，常用 aP 表示。對于球軸承， ??? ；對于滾子軸承， ?????? 。 在齒輪傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計中，需要兩個軸承來承受齒輪嚙合傳動時產(chǎn)生的力，因為選取的是圓錐直齒輪，沒有軸向的力需要軸承承受，為此，在這里選取大眾而且性價比很高的深溝球軸承，在齒輪傳動機(jī)構(gòu)中，軸段是懸臂布置，考慮到軸的端部會承受比較大的徑向力，這里選取 02 系列的深溝球軸承。 （ 5）對于要求剛性大的軸，還應(yīng)從結(jié)構(gòu)上考慮減小軸的變形。 31 Fh2=294 N 圖 8水平面內(nèi)剪力彎矩圖 圖 9垂直面內(nèi)剪力彎矩圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 18 頁 共 35 頁 圖 10彎矩扭矩合成圖 所以 ： M= 22HMVM?=23709 根據(jù)第四強(qiáng)度理論對危險截面進(jìn)行校核 22 TMW ae ??? ,又 136414 20955955000 ???? n PT ， W = 323d? = 3? = 代入數(shù)據(jù)得 22 TMW ae ??? =60MPa 所以軸的強(qiáng)度足夠。 Fa Fv2=125 N 在水平面內(nèi)： Fh1179。 75+179。 P1/n1=178。其上主要有齒輪，帶輪和兩個軸承。通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的梁，這是建立力學(xué)模型的一種形式，支反力的作用點(diǎn)與軸承的類型和布置方式有關(guān)。但是這樣求出的直徑，只能作為承受扭矩作用的軸段的最小直徑dmin。下面首先通過扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度對軸進(jìn)行設(shè)計，然后再用彎扭組合進(jìn)行校核?？紤]到應(yīng)加工方便，軸的截面多為圓形，為了使軸上零件定位及裝拆方便，軸多做成階梯軸。為了提高材料的力學(xué)性能，通常進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。 軸的材料是決定其承載能力的重要因素，制造軸的主要材料是碳素鋼及合金鋼。 霍爾傳感器就是利用霍爾效應(yīng)原理，通過磁場、電流對被測量的控制，使包含有被測量變化信息的霍爾電壓發(fā)生變化，在利用后繼的信號檢索和信號放大電路，就可以得到被測量 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 14 頁 共 35 頁 脈沖信號 的信息。以此來調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)膲壕o力，保證車體的平衡。 壓緊裝置主要是為了讓機(jī)器人能夠撐緊管壁，從而達(dá)到平穩(wěn)前進(jìn)的目的。因為其可以實現(xiàn)兩相交軸之間的傳動。 d)=60179。 10N=500N 壓緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的壓緊力為 500N 則： 車體對管壁的正壓力 N=1000N F=μ N=179。 由于管道的直徑很小，所以根據(jù)尺寸選擇 j55ZYT— PX微型減速電機(jī)。 機(jī)器人的移動機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊和較大的負(fù)載能力 ,滿足管道內(nèi)行走的基本條件。電機(jī)帶動錐齒輪旋轉(zhuǎn)，從而使得裝有皮帶輪的軸轉(zhuǎn)動，車輪隨之轉(zhuǎn)動。 在實際的測量中要求隨時確定測量裝置的確切位置即測量裝置在管道內(nèi)行走的距離。 行走系統(tǒng)是由一個直流電動機(jī)通過齒輪減速機(jī)構(gòu)和帶傳動驅(qū)動兩個驅(qū)動輪，從而實現(xiàn)整個測量裝置的前進(jìn)和后退。（ 1177。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 9 頁 共 35 頁 2 總體方案的設(shè)計 要求 該設(shè)備能在管道中行走的，采集管道中各處的涂層厚度，采集到的數(shù)據(jù)能實現(xiàn)遠(yuǎn)程傳送。目前的關(guān)鍵問題是如何提高圖像處理的速度，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能的引入將有助于解決這一問題。但這有賴于先進(jìn)的傳感器 技術(shù)，特別是管內(nèi)環(huán)境識別技術(shù)作保證。經(jīng)過多年的實踐，人們已經(jīng)認(rèn)識到傳感器的集成 ,即多種傳感器 (光 ,機(jī) ,電 ,儀 )的綜合運(yùn)用是解決上述問題的有效手段。而要解決這一問題，首先要在機(jī)構(gòu)上保證機(jī)器人能夠在這些特殊環(huán)境中順利行走 .如何尋找一種融合各種機(jī)構(gòu)優(yōu) 點(diǎn) ,既能夠提供較大的牽引力，又快速靈活，可靠性高的驅(qū)動方案是值得研究的問題 .另外，還特別要在動力系統(tǒng)、傳動機(jī)構(gòu)的小型化方面下工夫。 超聲波測厚儀可用于測量多種材料的厚度 ,如鋼、鐵、塑料和玻璃等。儀器通過一個發(fā)射器發(fā)射高頻超聲波進(jìn)入涂層 ,振動波會穿透涂層 ,遇上不同力學(xué)性能的材料 (如基材 ) 時 ,振動波會在不同材料的界面部分反射和傳遞。 N 型探頭采用渦流原理 ,用于有色金屬 (如銅、鋁、奧氏體不銹鋼 )上的絕緣層 ,如陽極氧化膜、油漆和涂料等 。與磁感應(yīng)原理比較 ,主要區(qū)別是不同的測頭、不同的信號頻率和大小及不同的標(biāo)度關(guān)系。測頭離導(dǎo)電基體愈近 ,則渦流愈大 ,反射阻抗也愈大。其特點(diǎn)是操作簡便、堅固耐用、不用電源、測量前無須校準(zhǔn)、價格較低 ,適合車間做現(xiàn)場質(zhì)量控制。當(dāng)測量的是非鐵磁性基體上的磁性涂鍍層厚度時 ,則隨著涂鍍層厚度的增加 ,其磁感應(yīng)強(qiáng)度也會增加。磁鋼與被測物吸合后 ,將測量簧在其后逐漸拉長 ,拉力逐漸增大。 常用的無損涂層測量方法有磁性測厚﹑ 電渦流測厚 ﹑ 磁性 /渦流測厚 ﹑超聲波測厚等 （ 1）磁性測厚 磁性測厚法可分為 2 種 :磁吸力測厚法 和磁感應(yīng)測厚法。有損檢測方法主要有計時液流測厚法、溶解法、電解測厚法等 ,這種方法一般比較繁瑣 ,主要用于 實驗圖 4 蠕動式管內(nèi)移動機(jī)器人 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 5 頁 共 35 頁 室。上海大學(xué)研制了“細(xì)小工業(yè)管道機(jī)器人移動探測器集成系統(tǒng)”。 (3)焊縫尋址定位精度高為177。 國內(nèi)在管道機(jī)器人方面的研究起步較晚，而且多數(shù)停留 在實驗室階段。輪的布置有平面的 ,也有空間的 .一般認(rèn)為 ,平面結(jié)構(gòu)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單 ,動作靈活 ,但剛性、穩(wěn)定性較差 ,而空間多輪支撐結(jié)構(gòu)的機(jī)器人穩(wěn)定性、剛性較好 ,但對彎管和支岔管的通過性不佳 .