CN105318890A - 一种三维轨迹检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种三维轨迹检测系统，包括用于管内检测的探测头、管口计程器和上位机，所述管口计程器上设有旋转编码器和与上位机连接的通信接口，所述探测头通过数据传输缆线带动旋转编码器旋转，同时与上位机连接通讯，所述探测头内置带有光电转换功能的姿态传感器，所述数据传输缆线为光纤传输缆线，具有传输速度快、抗干扰能力强的特点，从而能实时得出高精度、高效率的三维管道轨迹数据。

Description

一种三维轨迹检测系统
技术领域
本发明涉及地下管道轨迹检测系统，尤其是一种三维轨迹检测系统。
背景技术
新建基础管线采用非开挖施工已成为主流技术，但由于施工水平和工艺等因素，管道轨迹往往与导向设计轨迹存在较大差异，特别是竣工后的测量技术滞后，致使地下管线工程竣工资料数据和管线实际空间位置坐标误差较大，不利于地下管线建设和社会利用。因此准确掌握竣工管道的地下空间位置十分重要，它不仅是评价工程质量的指标，而且能为后续新建管线的轨迹设计和施工提供依据，以避免管线相交。
目前管道轨迹采集技术，一是采用信号棒进行数据采集，但是此种方式的数据采集存在后期处理工作量大，采集数据精度低，记录点选取受环境影响较大，不连续等缺点；二是采用管线测绘仪进行数据采集，利用基于电子罗盘的探测头在管内行走，将测量的数据通过电缆传输给上位机处理计算出三维轨迹，但电子罗盘通过电缆传输数据过程中会受到环境磁场的干扰，造成方位数据失准，测量精度降低，因此其只适用于无异常磁场干扰的环境中。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种三维轨迹检测系统，采用电子罗盘与光纤陀螺结合进行姿态测量，摒弃容易受到环境磁场干扰的方位角数据，且通过光纤传输数据，使其测量数据更加高效、精准。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种三维轨迹检测系统，包括用于管内检测的探测头、管口计程器和上位机，所述管口计程器上设有旋转编码器和与上位机连接的通信接口，所述探测头通过数据传输缆线带动旋转编码器旋转，同时与上位机连接通讯，所述探测头内置带有光电转换功能的姿态传感器，所述数据传输缆线为光纤传输缆线，所述探测头包括前轮组、仪器仓和后轮组，所述仪器仓为管状结构，两端分别与前轮组和后轮组同轴固定连接，所述姿态传感器置于仪器仓内。
上述结构的改进，所述前轮组和后轮组上设置有六组径向伸缩的扶正支架，每组扶正支架上设有滚轮。
进一步的改进，所述姿态传感器采用电子罗盘与光纤陀螺结合的传感器。
进一步的改进，所述旋转编码器上设有一测量轮和与之紧压的两组小轮，小轮通过弹簧螺杆安装在管口计程器上。
本发明的有益效果：通过基于电子罗盘与光纤陀螺技术结合测量出管道的坐标轨迹，避免环境磁场的干扰，在探测过程中，前后两轮组的扶正支架使得滚轮与管道壁紧密接触，保持探测头稳定前行，同时起到减震减小摩擦阻力的作用；数据传输缆线在带动旋转编码器旋转的过程中，两组小轮增加缆线在测量轮上的压力，以防止打滑，提高路程测量的精确度，测出的数据通过光纤传输缆线实时不间断地传输给上位机处理，传输速度快、抗干扰能力强，从而能实时得出高精度、高效率的三维管道轨迹数据。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
图1是本发明的工作原理方框图。
图2是本发明中探测头的结构示意图。
具体实施方式
参照图1所示，本发明提供的一种三维轨迹检测系统，包括用于管内检测的探测头1、管口计程器2和上位机3，所述管口计程器2上设有旋转编码器21和与上位机3连接的通信接口，所述探测头1通过数据传输缆线4带动旋转编码器21旋转，同时与上位机3连接通讯，所述探测头1内置带有光电转换功能的姿态传感器11，姿态传感器11采用电子罗盘与光纤陀螺结合的传感器，所述数据传输缆线4为光纤传输缆线，光纤传输缆线在此系统中既具有高速传输数据的功能，同时也起到牵引带动旋转编码器21旋转测量路程的作用。
优选地，参照图2所的探测头1结构示意图，包括前轮组14、仪器仓12和后轮组13，所述仪器仓12为管状结构，两端分别与前轮组14和后轮组13同轴固定连接，所述姿态传感器11置于仪器仓12内。前轮组14和后轮组13上设置有六组径向伸缩的扶正支架15，为弹爪型伸缩结构，每组扶正支架15上设有滚轮16，扶正支架15使得滚轮16与管道壁紧密接触，保持探测头1稳定前行，同时起到减震减小摩擦阻力作用。
优选地，所述旋转编码器21上设有一测量轮和与之紧压的两组小轮，小轮通过弹簧螺杆安装在管口计程器2上，该结构在于，数据传输缆线4在带动旋转编码器21旋转的过程中，两组小轮增加缆线在测量轮上的压力，以防止打滑，提高路程测量的精确度。
系统工作时，由牵引线牵引探测头1在管道内匀速行走，管口计程器2固定在管口位置，在移动过程中，前后两轮组扶正探测头1稳定前行，探测头1的后端牵引数据传输缆线4带动管口计程器2上的旋转编码器21旋转，同时由上位机3控制探测头1中的姿态传感器11以一定的频率测量方位角、俯仰角，姿态传感器11将这些数据转化为光信号并通过光纤实时不间断地传送给上位机3，同时管口计程器2中的旋转编码器21测量探测头1行走的路程也传给上位机3，上位机程序再对这些数据进行实时处理，从而实现同步动态显示管道的三维轨迹曲线。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种三维轨迹检测系统，包括用于管内检测的探测头（1）、管口计程器（2）和上位机（3），所述管口计程器（2）上设有旋转编码器（21）和与上位机（3）连接的通信接口，所述探测头（1）通过数据传输缆线（4）带动旋转编码器（21）旋转，同时与上位机（3）连接通讯，其特征在于：所述探测头（1）内置带有光电转换功能的姿态传感器（11），所述数据传输缆线（4）为光纤传输缆线，所述探测头（1）包括前轮组（14）、仪器仓（12）和后轮组（13），所述仪器仓（12）为管状结构，两端分别与前轮组（14）和后轮组（13）同轴固定连接，所述姿态传感器（11）置于仪器仓（12）内。
2.根据权利要求1所述的一种三维轨迹检测系统，其特征在于：所述前轮组（14）和后轮组（13）上设置有六组径向伸缩的扶正支架（15），每组扶正支架（15）上设有滚轮（16）。
3.根据权利要求1所述的一种三维轨迹检测系统，其特征在于：所述姿态传感器（11）采用电子罗盘与光纤陀螺结合的传感器。
4.根据权利要求1所述的一种三维轨迹检测系统，其特征在于：所述旋转编码器（21）上设有一测量轮和与之紧压的两组小轮，小轮通过弹簧螺杆安装在管口计程器（2）上。
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