利用数学建模测量锅炉水冷壁熔敷层厚度的爬壁机器人的制作方法与工艺

本发明属于锅炉水冷壁检测领域，尤其涉及利用数学建模测量锅炉水冷壁熔敷层厚度的爬壁机器人。

背景技术：
电站锅炉中水冷壁常年运行，尤其是工作负荷高时，物料流化量大，在循环流动的物料冲刷下，锅炉水冷壁管非常容易被磨损，尤其在锅炉防磨弯处、水冷壁出烟口、屏式过热器底部等许多位置管子被磨损的情况非常严重，电站工作人员需要准确测出管子壁厚并及时更换确保锅炉的安全稳定运行，但水冷壁管厚度检测的面积大、位置分散、不方便测量给工作人员带来很大的困难。并且，在进行电厂锅炉水冷壁表面的厚度测量、表面积灰处理、对炉内情况拍摄等工作时，锅炉内工作环境恶劣，人工操作工作效率低下，炉膛非常高人工操作时存在人身安全隐患。

技术实现要素：
本发明是为了解决水冷壁管厚度检测的面积大、位置分散、不方便测量给工作人员带来很大的困难的问题，现提供利用数学建模测量锅炉水冷壁熔敷层厚度的爬壁机器人。利用数学建模测量锅炉水冷壁熔敷层厚度的爬壁机器人，它包括：无线传输电路一、上位机、连接部和两个呈左右对称结构的轮组；连接部包括：减震片组、减震片支撑架和丝杠8；减震片组呈栅格形状，并且该减震片组在横向和纵向均能够伸缩，减震片支撑架包括相互分离的两部分，减震片组的两端分别与减震片支撑架的两部分铰接，丝杠8用于驱动减震片组进行伸缩运动，两个轮组分别固定在减震片支撑架的两部分上；每个轮组包括：压紧轮支撑板4、驱动器5、从轮6、从轮支撑架7、超声波测厚仪9、驱动轮架11、传动链条12、压紧轮13、压紧轮轴14、无线传输电路二、从动轴15、碳纤维支架16、主动轴17、主轮18和直流伺服电机19，从轮6和主轮18均为电磁轮；压紧轮轴14、从动轴15和主动轴17相互平行，且压紧轮轴14位于从动轴15和主动轴17的上方，压紧轮13固定在压紧轮轴14末端，主轮18固定在主动轴17末端，从轮6固定在从动轴15末端，传动链条12同时套接在压紧轮13、从轮6和主轮18外侧；碳纤维支架16沿纵向设置，一个轮组通过碳纤维支架16与减震片支撑架的一部分固定连接，驱动轮架11固定在碳纤维支架16的末端，主动轴17的首端与驱动轮架11转动连接，且主动轴17与碳纤维支架16相互垂直，从轮支撑架7固定在碳纤维支架16的首端，从动轴15的首端与从轮支撑架7转动连接，压紧轮支撑板4固定在驱动轮架11上，压紧轮轴14的首端与压紧轮支撑板4转动连接，无线传输电路二和驱动器5均固定在压紧轮支撑板4上；超声波测厚仪9的厚度信号输出端连接无线传输电路二的厚度信号输入端，无线传输电路二的控制信号输出端连接驱动器5的控制信号输入端，驱动器5的驱动信号输出端连接直流伺服电机19的驱动信号输入端，直流伺服电机19通过主动轴17带动主轮18转动，超声波测厚仪9固定在碳纤维支架16上，超声波测厚仪9用于检测水冷壁上水冷壁管的厚度；无线传输电路一与无线传输电路二之间实现无线数据交互，无线传输电路一的厚度信号输出端连接上位机的厚度信号输入端；上位机中包括以下单元：初始值记录单元：实时采集并记录无线传输电路一获得的厚度信号，该厚度信号包括厚度信号初始值和厚度信号当前值，并将厚度信号初始值发送至标定单元，将实时采集的厚度信号当前值发送至实际值获得单元；标定单元：利用厚度信号初始值和实际厚度给定值建立实际厚度和初始值之间的映射模型和模型参数，并将该映射模型和模型参数发送至实际值获得单元，所述实际厚度给定值为预先设定的；实际值获得单元：将厚度信号当前值代入标定单元获得的映射模型中，获得标定后厚度信号实际值。有益效果：本发明所述的利用数学建模测量锅炉水冷壁熔敷层厚度的爬壁机器人，能够在锅炉水冷壁上沿管壁竖直方向自由行走，采集管子厚度，进而为后续记录下管子磨损情况提供数据，为电厂工作人员提供是否更换水冷壁管子提供参考，本发明自动化程度高，体型小巧轻便。附图说明图1为本发明所述的利用数学建模测量锅炉水冷壁熔敷层厚度的爬壁机器人的立体结构示意图；图2为图1中A部放大图；图3为发明所述的利用数学建模测量锅炉水冷壁熔敷层厚度的爬壁机器人的电气结构示意图。具体实施方式具体实施方式一：参照图1至图3具体说明本实施方式，本实施方式所述的利用数学建模测量锅炉水冷壁熔敷层厚度的爬壁机器人，它包括：无线传输电路一、上位机、连接部和两个呈左右对称结构的轮组；连接部包括：减震片组、减震片支撑架和丝杠8；减震片组呈栅格形状，并且该减震片组在横向和纵向均能够伸缩，减震片支撑架包括相互分离的两部分，减震片组的两端分别与减震片支撑架的两部分铰接，丝杠8用于驱动减震片组进行伸缩运动，两个轮组分别固定在减震片支撑架的两部分上；每个轮组包括：压紧轮支撑板4、驱动器5、从轮6、从轮支撑架7、超声波测厚仪9、驱动轮架11、传动链条12、压紧轮13、压紧轮轴14、无线传输电路二、从动轴15、碳纤维支架16、主动轴17、主轮18和直流伺服电机19，从轮6和主轮18均为电磁轮；压紧轮轴14、从动轴15和主动轴17相互平行，且压紧轮轴14位于从动轴15和主动轴17的上方，压紧轮13固定在压紧轮轴14末端，主轮18固定在主动轴17末端，从轮6固定在从动轴15末端，传动链条12同时套接在压紧轮13、从轮6和主轮18外侧；碳纤维支架16沿纵向设置，一个轮组通过碳纤维支架16与减震片支撑架的一部分固定连接，驱动轮架11固定在碳纤维支架16的末端，主动轴17的首端与驱动轮架11转动连接，且主动轴17与碳纤维支架16相互垂直，从轮支撑架7固定在碳纤维支架16的首端，从动轴15的首端与从轮支撑架7转动连接，压紧轮支撑板4固定在驱动轮架11上，压紧轮轴14的首端与压紧轮支撑板4转动连接，无线传输电路二和驱动器5均固定在压紧轮支撑板4上；超声波测厚仪9的厚度信号输出端连接无线传输电路二的厚度信号输入端，无线传输电路二的控制信号输出端连接驱动器5的控制信号输入端，驱动器5的驱动信号输出端连接直流伺服电机19的驱动信号输入端，直流伺服电机19通过主动轴17带动主轮18转动，超声波测厚仪9固定在碳纤维支架16上，超声波测厚仪9用于检测水冷壁上水冷壁管的厚度；无线传输电路一与无线传输电路二之间实现无线数据交互，无线传输电路一的厚度信号输出端连接上位机的厚度信号输入端；上位机中包括以下单元：初始值记录单元：实时采集并记录无线传输电路一获得的厚度信号，该厚度信号包括厚度信号初始值和厚度信号当前值，并将厚度信号初始值发送至标定单元，将实时采集的厚度信号当前值发送至实际值获得单元；标定单元：利用厚度信号初始值和实际厚度给定值建立实际厚度和初始值之间的映射模型和模型参数，并将该映射模型和模型参数发送至实际值获得单元，所述实际厚度给定值为预先设定的；实际值获得单元：将厚度信号当前值代入标定单元获得的映射模型中，获得标定后厚度信号实际值。无线传输电路一与无线传输电路二之间实现无线数据交互，将检测到大面积的熔敷层厚度信号采集出来，然后通过上位机的建模运算，大大提高测量准确率，获得实际厚度值。进而实现远程控制爬壁机器人的行动，避免工作人员进入炉膛内控制机器人，减少了工作人员的工作量，也保证了人员安全。本实施方式中，减震片组包括2个减震栅，每个减震栅包括4片减震片10；每个减震栅中的2片减震片10中点相互铰接，一个减震栅首端的两个减震片端分别与另一个减震栅首端的两个减震片端铰接，这种减震片组的可伸缩栅格结构使得减震片组在横向和纵向上能够同时伸缩，用以调整两个轮组的间距，丝杠8位于2个减震栅的纵向方向，驱动减震片组沿纵向伸缩，进而使得减震片组横向同时产生伸缩动作。减震片组能够防止在行走过程中出现震动现象。并且减震片10为弹性构件，还能够保证在水冷壁不平坦时，减震片10由于其弹性产生轻微变形，机器人所有电磁轮依旧能够紧密的吸附在水冷管上，并能够调节因管道凸起变形而引起的测厚探头距管道表面距离的变化。传动链条12、主轮18、从轮6和压紧轮轴14的结构中，在主轮18旋转的情况下，通过传动链条12同时带动从轮6和压紧轮轴14同时旋转，实现机器人行走功能。每个轮组还包括：压紧轮弹簧13，该压紧轮弹簧13用于为压紧轮13提供缓冲。压紧轮13、从轮6和主轮18共同将传动链条12张紧。碳纤维支架16的中段上设有测厚仪支撑架，超声波测厚仪9和压紧轮支撑板4均固定在该测厚仪支撑架上。测厚仪支撑架上设有测厚仪夹子，用于夹持测厚仪，使得测厚仪为可拆卸的结构。无线传输电路一与无线传输电路二之间实现无线数据交互，将检测到的厚度信号采集出来，然后通过放大器放大输入曲线分析仪中，直接获得厚度曲线图，供才操作人员进行数据分析，同时比较器中设有熔敷层的标准值，比较后获得熔敷层当前值是否符合标准，进而实现远程控制爬壁机器人的行动，避免工作人员进入炉膛内控制机器人，减少了工作人员的工作量，也保证了人员安全。具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的利用数学建模测量锅炉水冷壁熔敷层厚度的爬壁机器人作进一步说明，本实施方式中，它还包括：前探头支架1、探头套筒2和后探头支架3；后探头支架3固定在从轮支撑架7上，前探头支架1固定在后探头支架3上，探头套筒2固定在前探头支架1上，探头套筒2用于支撑超声波测厚仪9的探头。具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的利用数学建模测量锅炉水冷壁熔敷层厚度的爬壁机器人作进一步说明，本实施方式中，主轮18和从轮6的横截面均为梯形。主轮18和从轮6是驱动传动链条12运动的主要构件，主轮18和从轮6的断面成梯形；压紧轮13主要起到张紧传动链条12的作用，并能使该爬壁机器人在爬行的过程中遇到障碍时，起到减震的作用。