CN104713567B - 一种油气管道机器人用里程测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气管道检测技术领域，具体涉及一种油气管道机器人用里程测量装置。本发明的一种油气管道机器人用里程测量装置包括：转轮、圆形磁铁、处理电路、端盖、支架，还包括：轴承、磁铁座、固定栓和固定板。其中，支架具有两臂，转轮两侧面伸出有短轴，转轮通过短轴与轴承配合，安装于支架的两臂间且能够自由转动；两个圆形磁铁通过侧磁铁座固定于短轴上，支架两臂上还分别设置有端盖，端盖的内壁上还设有小凸台，处理电路通过小凸台固定于端盖的内壁上。端盖的侧面还设有小孔，用于引出处理电路的导线。本发明的油气管道机器人用里程测量装置，分辨率高，能够辨别运动方向。

Description

一种油气管道机器人用里程测量装置

技术领域

本发明属于油气管道检测技术领域，具体涉及一种油气管道机器人用里程测量装置。

背景技术

油气管道长时间使用可能会出现腐蚀或裂纹等缺陷和损伤，对人身和财产安全存在潜在威胁，对其进行及时检测和维修十分必要。油气管道机器人主要用于油气管道的缺陷检测，发现缺陷后利用其携带的里程测量装置对缺陷进行精确定位，为管道维护提供准确位置数据。

缺陷定位一般通过在油气管道机器人上安装多个里程轮实现。油压的驱动下，管道机器人在管道内运动时，里程轮通过弹簧紧压在管道内壁随机器人运动而滚动。通过精确计量里程轮转过的角度并结合里程轮自身的周长即可确定管道机器人行走的里程，进而确定缺陷在管道的位置。

由于油气管道内工作环境恶劣，里程测量装置一般通过磁学传感的方式实现。通过对已有文献检索表明：早期里程轮在转轮上安装一个永磁体，里程轮转动时每圈触发一次磁性弹簧片开关，实现里程轮转动圈数的计数，圈数乘以里程轮周长即为管道机器人行走里程（美国专利：us3732625），但是这种方式精度较低，且弹簧片接触不可靠。后来霍尔开关传感器出现后，人们利用霍尔开关传感器替代弹簧片，并在转轮上安装多个永磁体，提高了里程轮的精度和可靠性（中国专利：CN200610025468.1）。但是由于管道机器人一般利用对管道近饱和磁化的方式检测管道缺陷，磁化后的管道会形成较强的剩磁场影响测量精度，而且这种方式不能实现机器人行进方向辨别，当机器人反向行驶时，会对测量结果产生影响。另一种测量方式是用带铁芯的多匝线圈替代霍尔开关传感器（中国专利：CN201210067532.8），这种方式虽然降低了管道剩磁对精度的影响，但是当管道机器人运动速度较低时可能会引起感应电动势较低不能触发计数，引起测量误差，同时这种方式也不能进行行进方向辨别。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是现有的里程测量装置精度较低，不能识别方向，且易受管道剩磁影响。

本发明的技术方案如下所述：

本发明的一种油气管道机器人用里程测量装置，包括：转轮、圆形磁铁、处理电路、端盖、支架、轴承、磁铁座、固定栓和固定板；其特征在于：所述支架具有两臂，两臂通过固定栓和固定板固定连接为一体；转轮两侧面伸出有短轴，转轮通过短轴与轴承配合，安装于支架的两臂间且能够自由转动；两侧短轴端面对称地设有一圆槽，两个圆形磁铁座通过过盈配合固定于两侧圆槽内，两个圆形磁铁通过过盈配合镶嵌在两侧磁铁座中，使转轮以及其上的短轴、磁铁座、圆形磁铁连接为一体且能够实现同轴旋；支架两臂上还分别设置有端盖，所述端盖盖合于圆形磁铁之上，两侧端盖的内壁上还设有小凸台，处理电路通过小凸台固定于端盖的内壁上，平行于圆形磁铁的侧面，且与圆形磁铁不接触；所述端盖的侧面还设有小孔，用于引出处理电路的导线。

优选的，所述磁铁座选用硬铝材料；

优选的，所述转轮与轴承，支架与轴承之间均采用过盈配合。

优选的，在所述端盖内部灌胶，将处理电路与外部隔离。

优选的，所述处理电路中包含角度传感器。

优选的，所述小凸台为3个。

优选的，两侧所述的处理电路可通过管道机器人上的控制系统选择任意一侧电路输出测量结果，另一路作为冗余设置。

本发明的有益效果为：

本发明的一种油气管道机器人用里程测量装置，通过三轴霍尔技术实现转轮任意时刻的旋转角度测量，分辨率高，同时可以实现运动方向辨别，通过磁屏蔽，降低管道剩磁对测量精度的影响。通过磁传感的方式和特殊的封装，可以在灰尘、油污、高压、高温环境下工作，可靠性高。

附图说明

图1为本发明的一种油气管道机器人用里程测量装置的结构示意图

图中，1-转轮，2-支架，3-轴承，4-端盖，5-磁铁座，6-圆形磁铁，7-处理电路，8-固定栓，9-固定板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的油气管道机器人用里程测量装置进行详细说明。

实施例1

本发明的一种油气管道机器人用里程测量装置包括：转轮1、圆形磁铁6、处理电路7、端盖4、支架2，还包括：轴承3、磁铁座5、固定栓8和固定板9。其中，所述支架2具有两臂，两臂通过固定栓8和固定板9固定连接为一体；转轮1两侧面伸出有短轴，转轮1通过短轴与轴承3配合，安装于支架2的两臂间且能够自由转动；两侧短轴端面对称地设有一圆槽，两个圆形磁铁座5通过过盈配合固定于两侧圆槽内，两个圆形磁铁6通过过盈配合镶嵌在两侧磁铁座5中，使转轮1以及其上的短轴、磁铁座5、圆形磁铁6连接为一体且能够实现同轴旋转。支架2两臂上还分别设置有端盖4，所述端盖4盖合于圆形磁铁6之上，两侧端盖4的内壁上还设有小凸台，处理电路7通过小凸台固定于端盖4的内壁上，平行于圆形磁铁6的侧面，且与圆形磁铁6不接触。所述端盖4的侧面还设有小孔，用于引出处理电路的导线。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：磁铁座5选用硬铝材料，降低对固定在其上的圆形磁铁磁场分布的影响。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：所述转轮1与轴承3，支架2与轴承3之间均采用过盈配合。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于：为防止油压对电路的影响，在端盖4内部灌胶，将处理电路与外部隔离。

实施例5

本实施例与实施例1的区别在于：两侧的处理电路可通过管道机器人上的控制系统选择任意一侧电路输出测量结果，另一路作为冗余设置。

实施例6

本实施例与实施例1的区别在于：可以根据用户需求改变输出量，可以直接输出里程增量或者里程量。

实施例7

本实施例与实施例1的区别在于：所述处理电路7中包含角度传感器。

实施例8

本实施例与实施例1的区别在于：所述小凸台为3个。

本发明的油气管道机器人用里程测量装置工作时，转轮1转动带动圆形磁铁6转动，角度传感器通过敏感圆形磁铁6转动带来的磁场变化记录采样时刻角度位置，通过处理电路7解调出角度增量，最后将角度增量输出，利用正负代表转轮1的旋转方向。管道机器人通过得到的角度增量结合转轮周长计算出里程增量和已经行驶的里程，并通过增量正负号判断行进方向。

Claims (6)

1.一种油气管道机器人用里程测量装置，包括：转轮(1)、圆形磁铁(6)、处理电路(7)、端盖(4)、支架(2)、轴承(3)、磁铁座(5)、固定栓(8)和固定板(9)；其特征在于：所述支架(2)具有两臂，两臂通过固定栓(8)和固定板(9)固定连接为一体；转轮(1)两侧面伸出有短轴，转轮(1)通过短轴与轴承(3)配合，安装于支架(2)的两臂间且能够自由转动；两侧短轴端面对称地设有一圆槽，两个圆形磁铁座(5)通过过盈配合固定于两侧圆槽内，两个圆形磁铁(6)通过过盈配合镶嵌在两侧磁铁座(5)中，使转轮(1)以及其上的短轴、磁铁座(5)、圆形磁铁(6)连接为一体且能够实现同轴旋转 ；支架(2)两臂上还分别设置有端盖(4)，所述端盖(4)盖合于圆形磁铁(6)之上，两侧端盖(4)的内壁上还设有小凸台，处理电路(7)通过小凸台固定于端盖(4)的内壁上，平行于圆形磁铁(6)的侧面，且与圆形磁铁(6)不接触；所述端盖(4)的侧面还设有小孔，用于引出处理电路的导线；两侧的处理电路(7)可通过管道机器人上的控制系统选择任意一侧电路输出测量结果，另一路作为冗余设置。

2.如权利要求1所述的油气管道机器人用里程测量装置，其特征在于：磁铁座(5)选用硬铝材料。

3.如权利要求1所述的油气管道机器人用里程测量装置，其特征在于：所述转轮(1)与轴承(3)，支架(2)与轴承(3)之间均采用过盈配合。

4.如权利要求1所述的油气管道机器人用里程测量装置，其特征在于：在端盖(4)内部灌胶，将处理电路与外部隔离。

5.如权利要求1所述的油气管道机器人用里程测量装置，其特征在于：所述处理电路(7)中包含角度传感器。

6.如权利要求1所述的油气管道机器人用里程测量装置，其特征在于：所述小凸台为3个。