我們采用了一個帶有現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的NI cRIO-9014控制器，它小巧靈活，抗振性好，并且功能強大，足以滿足PIG任務的苛刻要求。我們還使用了強大而易用的LabVIEW開發(fā)平臺進行編程。圖一中展示了慣性PIG的硬件架構。

　　圖1 PIG硬件架構

　　借助于LabVIEW，我們很容易對PIG進行編程，以滿足任務要求，并且還開發(fā)一個后處理程序，以便把采集到的大量數(shù)據(jù)轉換成管道中焊接點的參考位置。CompactRIO的FTP和TCP功能可以簡化所有采集的數(shù)據(jù)的采集，還可以使用任何計算機或者PDA遠程配置任務參數(shù)。

　　通過對任務中計算機VI進行遠程訪問，我們可以很容易診斷原型機的可能故障。這就使團隊能夠集中精神于開發(fā)數(shù)學算法，而非通信協(xié)議，來進行數(shù)據(jù)融合和統(tǒng)計分析。最終，借助于LabVIEW對于多核的支持，這些算法在乘以經(jīng)過慣性導航和卡爾曼濾波器的狀態(tài)空間估計的數(shù)千個矩陣之后，運行的更快。

　　項目開發(fā)僅用了18個時間，還包括了在完成機械設計之前所進行的一系列測試。因為我們設計的是能夠輸送液體而非固體的管道，我們必須實現(xiàn)一個復雜的懸浮系統(tǒng)，以保證INS的正常工作。檢管器計算不正確，在管道內會有很多因素會導致PIG被破壞，例如閥門、轉角、縫隙、限位器、液體流量，甚至是非法安裝的用于偷竊燃料的閥門。因此，硬件和軟件的開發(fā)必須與機械設計同時進行，以避免造成整個項目延遲的。

　　在開發(fā)過程中，我們需要一個平臺用于測試算法。我們在一輛自行車上安裝了CompactRIO控制器和傳感器(圖2)，并且按照和在管道內使用PIG繪制路徑地圖一樣的方式來繪制路徑地圖。

　　圖2 使用自行車進行現(xiàn)場試驗

　　雖然我們從這個試驗平臺收集了許多數(shù)據(jù)，但是自行車比管道具有更多的自由度;因此最終我們用軌道小車(圖3)來代替自行車，它提供了一個更像最終真實運行條件的試驗平臺。

　　圖3 使用軌道小車進行現(xiàn)場試驗

　　最后，在裝配好PIG機械結構后，我們在管道上進行了現(xiàn)場試驗。之前所提到的每個現(xiàn)場試驗平臺都具有不同的特性，而LabVIEW可以快速適應于每個現(xiàn)場試驗平臺，以保證項目按時完成。我們利用NI的產(chǎn)品開發(fā)了所有軟件，而一段文本代碼都不用寫。

　　在巴西和哥倫比亞，在投入商業(yè)使用將近一年的時間里，CompactRIO控制器經(jīng)受了各種苛刻的考驗。其中有一次，由于對接收程序的錯誤操作造成慣性PIG與管道底部正面相撞，撞擊力非常大，破環(huán)PIG小車間的聯(lián)軸器。這些由8毫米粗的鋼條制成聯(lián)軸器完全扭曲，并穿透了PIG外殼，到達了放置CompactRIO的位置。裂口使整個隔間都充滿40大氣壓的增壓汽油。雖然CompactRIO的數(shù)據(jù)采集卡被破環(huán)了，但是實時控制器在弄干并且清潔后仍然能夠運行，使得我們搶救回了40小時任務的數(shù)據(jù)。這意味著，即使PIG幾乎完全被破環(huán)，我們也能夠收回所有的檢測數(shù)據(jù)，而無需進行重復實驗。

　　EngeMOVI和NI工程師已經(jīng)經(jīng)過了多次合作，實現(xiàn)了各種不同的項目：包括慣性PIGs、幾何和磁性PIGs、用于深水管道檢查的水下機器人、具有冗余運動功能的焊接機器人以及最近由NI 9505運動控制模塊驅動的的機動PIG，這些合作獲得了非常積極的結果。

　　我們開發(fā)的首個慣性PIG可以在直徑為25.3～35.6厘米、長度為289.7英里的管道內行進。最大的可接受曲率是1.5D(D為管道直徑)，在管道內部行進的最大速度是8米/秒。初始原型正在不斷被改進，并在其之上已經(jīng)研制出完整的系列產(chǎn)品，我們深信NI提供的產(chǎn)品將會不斷地在我們的新產(chǎn)品開發(fā)上扮演重要角色。