CN101691992A

CN101691992A - 自适应管道长度测量装置

Info

Publication number: CN101691992A
Application number: CN200910044553A
Authority: CN
Inventors: 徐小军; 温激鸿; 徐海军; 尚建忠; 张湘
Original assignee: National University of Defense Technology
Current assignee: National University of Defense Technology
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2009-10-16
Publication date: 2010-04-07

Abstract

本发明介绍了一种自适应管道长度测量装置，它由棱柱形空心机架和固定安装在所述机架柱面上，数量与所述机架柱面数量匹配的四边形机构组成。四边形机构一底座的支撑臂外端装有一测量轮；另一底座的支撑臂外端装有一支撑轮，两支撑臂之间以回转副接一连杆，支撑臂内端装有光电码盘，光电码盘与测量轮之间通过五个齿轮连接，由此实现同步旋转。该装置能自动调整形状，使得装置轴线始终与管道轴线基本重合，同时利用光电码盘脉冲计数测算得到管道长度，具有响应迅速、工作可靠的特性。

Description

自适应管道长度测量装置

技术领域

本发明涉及一种管道测量装置。尤其是一种能够适应直径变化、截面形状不规则、长度偏大甚或路径弯曲的管道的自适应管道长度测量装置。

背景技术

目前，较先进的铺设管道、预埋线路的施工方式是非开挖施工方式。非开挖式施工方式不需要挖开铺设管道地域的表面，而仅仅是采用钻头在地层一定深度处沿管道铺设路线钻凿洞孔，再将管道穿入钻好的孔洞内，即可完成管道铺设。管道一旦铺设好，各种缆线就可穿入其中。由此看来，非开挖式施工与开挖式施工相比，大大缩短了工期，节约了成本。

然而开挖式施工在穿引缆线之前，需要知道管道的准确长度，以便确定需要穿引的缆线的长度。已知的较常见的管道长度的测量方法，是在管道内穿引一根较结实并具有一定柔韧性的绳索，通过测量该绳索的长度间接得到管道长度。这种方法在管道直径不大、长度也不是很大时可行，测量结果的误差亦可接受。但是，当管道直径有变化、管道在地下埋设的形状弯曲，且长度偏大时，使用绳索测量的方法就行不通了，测量出的长度值的误差将会很大。如果使用的缆线长度过短，就会造成缆线张度过紧甚或短欠，对其使用寿命和信号的传输等都会产生不利影响；而缆线投放过长又会发生缆线管道内蜷曲、拥堵的现象并造成财物浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，为管道测量提供一种能够适应管道直径变化、管道截面形状不规则、管道长度较大以及路径弯曲的自适应管道长度测量装置，从而实现管道轴线长度的准确测量，为预测所需缆线长度提供准确的数据。

本发明的技术解决方案是，所提供的自适应管道长度测量装置，它由棱柱形空心机架和固定安装在所述机架柱面上，数量与所述机架柱面数量匹配的四边形机构组成。所述四边形机构具有二个并列安装在所述机架柱面轴向两端的底座。四边形机构即由该二个底座固定在机架上。所述该二底座分别以回转副装置一个支撑臂。其中一个底座的支撑臂的外端装有一个可自由转动的测量轮；另一个底座的支撑臂的外端装有一个可自由转动的支撑轮。所述两支撑臂之间通过上述测量轮和支撑轮也以回转副接一连杆，从而由此构成上述的可自由变形的平行四边形机构。所述安装测量轮的支撑臂的内端还装有一光电码盘。该光电码盘与测量轮之间通过五个齿传动的参数一致的齿轮相连接，参见图1～2，由此实现光电码盘与测量轮的同步旋转。而且，由于上述五个齿轮的参数一致，这样，光电码盘转动的圈数就可被认为是测量轮转动的圈数。为保证支撑轮和测量轮工作时始终与管道内壁保持接触，在所述两个底座上还分别固定装有一扭弹簧，该扭弹簧的一端压在底座上，另一端压在支撑臂上。

由以上构件构成的本发明的自适应管道长度测量装置，主要由棱柱形空心机架和安装在其棱面上的n套(n为棱面数，n≥3)四边形机构组成。每套四边形机构中连杆的两端分别联接支撑轮和测量轮。多套四边形机构周向对称地安装在机架上起组合支撑与实时测量的作用。本装置工作时整体在管道内移动。其扭弹簧靠弹力压住支撑臂，实际上压住了整个四边形机构。四边形机构在弹力作用下保持与整体装置相同的行进方向。如果遭遇到管道直径变化、或内壁出现凸起、管道出现弯曲，该四边形机构在上述弹簧的弹力和管道内壁摩擦力的共同作用下，自动调整形状，使支撑轮和测量轮始终与管道内壁接触，从而保证本装置的轴线与管道的轴线基本重合，由此即可在设定范围内适应管道直径或内壁形状的变化。

本发明的工作原理是：当自适应管道长度测量装置在管道内被牵引移动时，测量轮转动，在摩擦力的作用下，通过齿轮带动光电码盘转动。光电码盘将转动的圈数以脉冲数据传递给计量处理电路板上的处理芯片，将转动的圈数乘以整个系统的电子齿轮比，即可实时得到该装置走过的距离。如要适应各种不同内径的管道的长度测量，只需放大或缩小本装置的整体尺寸即可。

综上所述，本发明以非开挖式施工方式铺设管道、预埋线路的最新研究进展为背景，提出一种自适应管道长度测量装置。这种装置以空心正棱柱形体为机架，以周向对称地安装多个平行四边形机构为主体结构，利用平行四边形机构可在一定范围内调整形状的性质，保证该装置在工作时可随所测量管道直径或内壁形状的变化而自动调整，使装置轴线与管道轴线基本重合。同时利用光电码盘脉冲计数的原理，由可测得装置走过的实时距离，获得管道的实际长度。

本发明的有益效果是，该装置采用周向对称分布的多个平行四边形机构支撑，在弹簧力和管道内壁摩擦力的共同作用下，能自动调整形状，使得装置轴线始终与管道轴线基本重合。同时利用光电码盘脉冲计数测算得到管道长度，具有响应迅速、工作可靠的特性。改变该装置几何尺寸可适应不同内径的管道，是一种经济实用，具有高适应性、高可靠度的管道长度测量装置。

附图说明

图1是本发明自适应管道长度测量装置一个具体实施例的结构示意图，

图2是支撑臂内端齿传动结构示意图。

图1～2中标示为：

1-四边形机构，

11-底座，

12-光电码盘，

13-齿轮，

14-测量轮，

15-支撑臂，

16-连杆，

17-支撑轮，

18-扭弹簧，

2-机架。

具体实施方式

参见附图1，本发明自适应管道长度测量装置的该实施例的机架2取材10mm厚铝合金板型材制作成一空心正三棱柱体，其三角形底边边长60mm，棱柱高度150mm。其三个棱柱柱面上周向对称布置三套平行四边形机构1，其两端均安装端盖密封。底座11采用螺钉固定安装在机架2的柱面两端。该两个底座11上各安装有一个以回转副相连的支撑臂15；其轮子可自由转动的测量轮14装置在底座11的支撑臂15的外端；支撑轮17也在底座11的支撑臂15的外端。连杆16接于两支撑臂15之间并由此构成可自由变形的四边形机构1。光电码盘12装置在底座11的支撑臂15的内端与支撑臂15下部的安装孔同轴。光电码盘12与测量轮14之间通过五个齿传动的参数一致的齿轮13相连，以使二者同步转动。上述底座11上的扭弹簧18，一端压在底座11上，另一端压在支撑臂15上。

由此构成的本发明的自适应管道长度测量装置经试制试用被证明效果显著，达到了设计要求。该自适应管道长度测量装置试用记录记载，当管道内径变化或内壁有凸起时，本装置可自动改变形状以适应管道空间的变化，轮子始终与管道内壁接触，整个装置行进顺利没有障碍，测量轮14和光电码盘12之间保持同步转动，光电码盘计数准确并将转动的圈数以脉冲数据迅速传递给电路板上的处理芯片，自动计算出装置走过的距离，达到了测距的目的。试验证明，该实施例的自适应管道长度测量装置适应管道直径变化范围大，工作可靠。

Claims

1.一种自适应管道长度测量装置，其特征在于，它由棱柱形空心机架和固定安装在所述机架柱面上，数量与所述机架柱面数量匹配的四边形机构组成，所述四边形机构具有二个并列安装在所述机架柱面轴向两端的底座，四边形机构即由该二个底座固定在机架上，所述该二底座分别以回转副装置一个支撑臂，其中一个底座的支撑臂的外端装有一个可自由转动的测量轮；另一个底座的支撑臂的外端装有一个可自由转动的支撑轮，所述两支撑臂之间通过上述测量轮和支撑轮也以回转副接一连杆，所述安装测量轮的支撑臂的内端还装有一光电码盘，该光电码盘与测量轮之间通过五个齿传动的参数一致的齿轮相连接，由此实现光电码盘与测量轮的同步旋转，而所述两个底座上还分别固定装有一扭弹簧，该扭弹簧的一端压在底座上，另一端压在支撑臂上。