用于管道清洗装置的自动纠偏控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于管道清洗装置的自动纠偏控制方法，主要包括如下步骤：先设定基本参数偏距d和偏角α，以及分别定义偏距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；然后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；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，则实施小容差纠正方案；若大于最大容差，则实施大容差纠正方案。本发明纠偏效率高，纠偏精度高，可以保障管道清洗装置基本沿着管道中轴线运动。
【专利说明】用于管道清洗装置的自动纠偏控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及对管道清洗装置在行进过程中进行纠偏的技术，尤其是涉及了在一定容差范围内，履带补偿驱动控制技术，以及偏离较大时，自动回位纠偏技术。
【背景技术】
[0002]风管以及油烟管道等大量存在于各种公共设施中，这些管道后期的维护和护理直接关系到公共设施的正常使用，也关系到各管道的安全性与可持续性，因此显得尤为重要。
[0003]现有技术中已经出现了的全自动清洗装置，然而在自动清洗的整个过程里，要求自动清洗装置尽量处在方形油烟管道的中轴线上，保证动作的对称性。实际情况下，不采取任何措施，自动清洗装置很难一直处在中轴线上，极易发生偏斜。在发生偏斜之后，操作人员必须暂停清洗，并操作自动清洗装置回到中轴线。但现有技术中操作困难程度较高，由于需要经常暂停，导致清洗效率低下。
[0004]因此，如何采取措施以保证管道清洗装置可以自动沿中轴线前行、保证清洗效率是业界亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，提出用于管道清洗装置的自动纠偏控制方法，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Ct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，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4 ；
步骤4，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6，实施小容差纠正方案；若大于最大容差，则执行步骤5，实施大容差纠正方案；
步骤5，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6，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4，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。
[0006]本发明以管道中轴线为中心，自动控制管道清洗装置的履带始终在可允许的偏差范围内不偏离管道中轴线，提升了手动纠偏的工作效率，并且设定了两个容差范围，在小容差与大容差之间时，可以不停止履带运动，不耽误清洗过程，进一步提升了清洗效率，只有当管道清洗装置超出了大容差时，说明偏离较严重，才会暂停清洗过程，对履带进行纠偏。两种方式的结合使得整个自动清洗流程更加流畅，并且纠偏动作规范，纠偏速度大大提高。整个纠偏过程采取闭环控制，纠偏精度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]下面，对照附图和较佳实施例对本发明进行详细说明，其中:
图1是本发明的流程图；
图2是本发明的大容差纠正方法流程图；
图3是本发明的小容差纠正方法流程图。
【具体实施方式】
[0008]下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。应当理解，对具体实施例的说明仅仅用以解释本发明提出的技术方案，并非限定本发明。
[0009]本发明的测距模块采用了 2个激光测距传感器，分别安装在管道清洗装置同侧的前端和后端。依据两点确定一条直线的原理，根据两个传感器所返回的距离信息以及适当的传感器安装位置信息，即可计算出管道清洗装置在行进过程中距离管道中轴线的偏移角度(简称偏角α )以及管道清洗装置轴线中心偏移轴线距离(简称偏距d)。因此,偏角α与偏距d是考量偏差的两个主要位置参数，在本实施例中，定义偏角α和偏距d朝向管道中轴线的左侧偏离时为负数，朝向右侧偏离时为正数。此外，本发明还定义了分别定义了偏角α及偏距d的最大容差和最小容差。如果某时刻，管道清洗装置的位置参数偏角α和偏距d的绝对值中，存在至少一项大于最大/最小容差中的对应项，那么我们判定此刻管道清洗装置的位置超出最大/最小容差，否则，则称此刻管道清洗装置的位置处于最大/最小容差范围内。
[0010]如图1所示，本发明所提出的用于管道清洗装置的自动纠偏控制方法，其具体详细步骤如下:
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Ct的最小容差和最大容差，最小容差和最大容差根据实际情况可以进行不同的定义，可以根据管道宽度、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。然后，启动管道清洗装置，初始化管道清洗装置两侧履带的速度。
[0011 ] 步骤2，在管道清洗装置的行进过程中，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。
[0012]步骤3,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，则返回步骤2 ;若大于最小容差，则执行步骤4;
步骤4，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6，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，因此采用小容差纠正方案，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5，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，采用大容差纠正方案，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。
[0013]步骤5，执行大容差纠正方案:首先，暂停管道清洗装置的清洗动作，首先检验偏角α，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，则偏距d—般都已经大于其最大容差了，因此需要先矫正偏角，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，则完成大容差纠正方案，继续返回步骤2。
[0014]如图2所示，在步骤5中，对于偏角α和偏距d的具体判定步骤为:
步骤5.1，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5.3来判断偏距d，若偏角α大于其最小容差，执行步骤5.2矫正偏角；
步骤5.2，以管道中轴线为中心，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，然后测距模块进行短暂延时后，再恢复实时检测，返回步骤5.1，继续判断偏角α ；
步骤5.3，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5.4，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5.4，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，测距模块再经历一次微小延时后，恢复实时检测，继续执行步骤5.5 ；
步骤5.5，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5.4，继续进行调整，若是，则执行步骤5.6 ；
步骤5.6，将管道清洗装置两侧履带的速度进行调换，在此速度下，一定时间内，管道清洗装置仍将偏向中轴线运动，但其行进的偏角α将逐渐减小。经历一次微小延后，继续执行步骤5.7 ；
步骤5.7，判断当前偏距d是否在最小容差范围内，若不是，则继续执行检测；若是，则完成大容差纠正方案。管道清洗装置恢复清洗运动，继续执行步骤2。
[0015]步骤6，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4，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。
[0016]如图3所示，在步骤6中，对于偏角α和偏距d的具体判定步骤为:
步骤6.1，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6.3来判断偏距d，若偏角α大于最小容差，执行步骤6.2矫正偏角α ;
步骤6.2，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0.9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0.9倍，左侧履带仍然保持初始速度，然后测距模块进行延时，以免检测频率过高，影响整个管道清洗装置的稳定性，之后继续执行检测，返回步骤6.1，继续判断偏角α ;
步骤6.3，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6.4，若大于最大容差偏距，返回步骤3 ；
步骤6.4，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6.5，若小于最小容差范围，则小容差纠正完成，返回步骤3
步骤6.5，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，测距模块进行延时后，恢复检测，继续执行步骤6.6 ；
步骤6.6，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6.5，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3。
[0017]以上步骤，在管道清洗装置的整个自动清洗流程中，循环执行。测距模块在整个过程中，以固定的频率，对偏角α和偏距d进行更新。两组容差的加入，提高了整个纠偏系统的稳定性，同时也保证了纠偏动作的流畅性。采用两种纠偏方法，对不同问题分类解决，提高了运行效率。
【权利要求】
1.一种用于管道清洗装置的自动纠偏控制方法，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Ct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，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4 ； 步骤4，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6，实施小容差纠正方案；若大于最大容差，则执行步骤5，实施大容差纠正方案； 步骤5，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6，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4，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。
2.如权利要求1所述的用于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。
3.如权利要求1所述的用于管道清洗装置的自动纠偏控制方法，其特征在于，所述步骤5具体包括如下步骤: 步骤5.1，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5.3来判断偏距d，若偏角α大于其最小容差，执行步骤5.2矫正偏角； 步骤5.2，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，然后测距模块进行延时，再恢复检测，返回步骤5.1，继续判断偏角α ； 步骤5.3，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5.4，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5.4，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，测距模块进行延时后，恢复检测，继续执行步骤5.5 ； 步骤5.5，判断当前的偏距是否小于或等于dO/2，若不是，则返回步骤5.4，继续进行调整，若是，则执行步骤5.6 ; 步骤5.6，将管道清洗装置两侧履带的速度进行调换，测距模块进行延时，恢复检测，继续执行步骤5.7 ； 步骤5.7，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2，继续执行检测，若是，则完成大容差纠正方案。
4.如权利要求1所述的用于管道清洗装置的自动纠偏控制方法，其特征在于，所述步骤6具体包括如下步骤: 步骤6.1，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6.3来判断偏距d，若偏角α大于最小容差，执行步骤6.2矫正偏角α ; 步骤6.2，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，然后测距模块进行延时，恢复检测，返回步骤6.1，继续判断偏角α ； 步骤6.3，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6.4，若大于最大容差偏距，返回步骤3 ； 步骤6.4，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6.5，若小于最小容差范围，则小容差纠正完成，返回步骤3 步骤6.5，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，测距模块延时后，恢复检测，继续执行步骤.6.6 ； 步骤6.6，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6.5，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3。
5.如权利要求3所述的用于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。
6.如权利要求3所述的用于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。
【文档编号】F16L101/12GK103899881SQ201410162307
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22日
【发明者】贾云祥, 唐战 申请人:深圳市中航大记工程制品有限公司