CN106791605A - 一种机电一体化管线探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机电一体化管线探测器，包括用于采集图像信心和距离信息的信息采集终端和用于显示图像信息的显示控制终端。本发明的机电一体化管线探测器，通过信息采集终端和显示控制终端实现了对管线内部环境的监测以及对目标物的距离的测量，并使测量数据叠加在视频图像中，从而使工作人员更加快捷方便的了解管线内部情况以更加有利于对目标物的测距。

Description

一种机电一体化管线探测器

技术领域

本发明涉及地下管线探测技术领域，尤其涉及一种机电一体化管线探测器。

背景技术

地下管线的探查主要针对明显的线点(主要有接线箱、变压器、消防栓、入孔井、窨井等附属设施)进行。作业时将所有窨井逐一打开，然后测量管径、走向、管道位置、深度等直接数据，并对走向判断不清的管线进行查证。

但是在实际的管线测量工作中，由于针对性的便携类管测设备较少，或者应用局限性等问题，在极大多数情况下，都需要人员实际进入地下管道进行人为测量，管道内部由于积水、积尘以及管道井长时间承压，使得管道内部结构稳定性不确定，人员进入后存在一定的安全隐患。

发明内容

针对现技术中存在的上述技术问题，本发明的实施了提供了一种机电一体化管线探测器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种机电一体化管线探测器，包括：

信息采集终端，其包括成像模块、激光测距模块、照明模块、信息叠加模块以及采集控制模块；

显示控制终端，其包括显示模块、按键面板以及显示控制模块；

连接导向机构，其下端用于连接所述信息采集终端，其上端用于连接所述显示控制终端，其中：

所述成像模块配置为采集管线内的图像信息，并将所采集的图像信息由光信号转换为视频信号，且发送至所述采集控制模块；

所述激光测距模块配置为对一定距离目标物进行距离测量，并将所测得的距离信息发送至所述采集控制模块；

所述采集控制模块配置为解析所述成像模块所发送的图像信息数据以及所述激光测距模块所发送的距离信息数据，并将经解析后的图像信息及距离信息发送至所述信息叠加模块；

所述信息叠加模块配置为接收经所述采集控制模块解析后的图像信息和距离信息，并将距离信息叠加至图像信息中；

所述显示模块配置为显示叠加有距离信息的图像信息；

所述按键面板用于输入控制指令，并将控制指令通过所述显示控制模块发送给所述采集控制模块，所述采集控制模块根据控制指令控制所述成像模块、激光测距模块以及照明模块以获得图像信息和距离信息；

所述按键面板为声波屏，包括声波发生模块，所述声波发生模块的输出端通过声波信号与声波接收模块的输入端连接，所述声波接收模块的输出端与换能器模块的输入端电性连接，其特征在于：所述换能器模块包括声波输入模块，所述声波输入模块的输出端与声波振荡模块的输入端电性连接，所述声波振荡模块的输出端与整形滤波模块的输入端电性连接，所述整形滤波模块的输出端与第二检测模块的输入端电性连接，所述第二检测模块的输出端分别与第二反馈模块和声波输出模块的输入端电性连接，所述第二反馈模块的输出端与整形滤波模块的输入端电性连接，所述换能器模块的输出端与控制器的输入端电性连接，所述控制器的输出端分别与显示模块和声波发生模块的输入端电性连接，且控制器的输出端还与移动终端无线连接，所述控制器的输入端分别与电源模块和触摸屏的输出端电性连接，所述控制器的输出端与音频放大模块的输入端电性连接，所述音频放大模块的输出端与外设的扬声器的输入端电性连接，所述整形滤波模块包括滤波模块、A/D转换模块模块和差动放大器，所述滤波模块的输出端与A/D转换模块模块的输入端电性连接，所述A/D转换模块模块的输出端与差动放大器的输入端电性连接，所述A/D转换模块模块的输入端与第二反馈模块的输出端电性连接，所述电源模块包括电源输入模块，所述电源输入模块的输出端与变压模块的输入端电性连接，所述变压模块的输出端与第一检测模块的输入端电性连接，所述第一检测模块的输出端分别与第一反馈模块和电源输出模块的输入端电性连接，所述第一反馈模块的输出端与变压模块的输入端电性连接，所述控制器与存储模块双向电性连接，所述存储模块包括内存储和外存储，且外存储设置为存储卡，所述移动终端设置为计算机或手机。

优选地，所述显示控制终端还包括刻录模块，所述刻录模块用于存储叠加有距离信息的图像信息。

优选地，所述显示控制终端还包括无线传输模块，所述无线传输模块用于将叠加有距离信息的图像信息传输至移动设备，所述移动设备通过所述无线传输模块获取所述显示控制模块的控制指令以将控制指令发送给所述采集控制模块。

优选地，所述显示控制终端还包括电源转换模块，所述电源转换模块用于将高压电源转换成适配于所述显示控制终端的低压电源。

优选地，所述连接导向机构包括第一伸缩组件、第二伸缩组件、第三伸缩组件、连接套、压簧；

所述第一伸缩组件包括第一套管、第一伸缩管、第一驱动电机、第一丝杆、第一螺母；所述第一套管的第一端装设所述显示控制终端，所述第一伸缩管的第一端从所述第一套管的第二端伸入，所述第一驱动电机设置在所述第一套管中，所述第一螺母设置在所述第一伸缩管中，所述第一丝杆装设在所述第一驱动电机上并穿设所述第一螺母以与所述第一螺母螺纹传动；

所述第二伸缩组件包括第二套管、第二伸缩管、第二驱动电机、第二丝杆、第二螺母；所述第二套管的第一端与所述第一伸缩管的第二端枢接，所述第二伸缩管的第一端从所述第二套管的第二端伸入，所述第二驱动电机设置在所述第二套管中，所述第二螺母设置在所述第二伸缩管中，所述第二丝杆装设在所述第二驱动电机上并穿设所述第二螺母以与所述第二螺母螺纹传动，所述第二伸缩管的第二端装设所述信息采集终端；

所述第三伸缩组件包括第三套管、第三伸缩管、第三驱动电机、第三丝杆、第三螺母；所述第三套管的第一端枢接在所述第一伸缩管上，所述第一伸缩管上开设有用于引导所述第三套管的引导槽，所述第三伸缩管的第一端从所述第三套管的第二端伸入，所述第三伸缩管的第二端枢接在所述第二套管上，所述第三驱动电机设置在所述第三套管中，所述第三螺母设置在所述第三伸缩管中，所述第三丝杆装设在所述第三驱动电机上并穿设所述第三螺母以与所述第三螺母螺纹传动；其中：

所述连接管设置在所述第一伸缩管与第二套管的枢接处；所述第二套管上设置有环形槽，所述连接套的一端卡设在所述环形槽上，并能够在轴向方向上沿所述环形槽滑动，所述压簧设置在所述环形槽的环形台阶与所述连接套之间以使所述连接套具有远离所述第一伸缩组件的趋势；所述第一套管上设置有环形凹陷，所述环形凹陷的截面为弧形，所述连接套的第二端的内壁形成有环形凸起，所述环形凸起为与所述环形凹陷匹配的弧形，以使所述连接套套设在所述第一套管时，所述环形凸起嵌设于所述环形凹陷，并当所述连接套受到预定拉力时，所述环形凸起从所述环形凹陷脱出；所述预定拉力大于所述压簧的弹力。

优选地，还包括支撑组件，所述支撑组件包括套设在所述第一套管上的移动套、沿所述移动套的周向枢接在所述移动套上的多个支腿以及驱动所述支腿转动以改变支撑角度的致动器。

与现有技术相比，本发明的机电一体化管线探测器的有益效果是：本发明的机电一体化管线探测器，通过信息采集终端和显示控制终端实现了对管线内部环境的监测以及对目标物的距离的测量，并使测量数据叠加在视频图像中，从而使工作人员更加快捷方便的了解管线内部情况以更加有利于对目标物的测距。

附图说明

图1为本发明的机电一体化管线探测器的信息采集终端的控制流程图。

图2为本发明的机电一体化管线探测器的显示控制终端的控制流程图。

图3为本发明的机电一体化管线探测器的连接导向机构的第一种状态的结构示意图。

图4为图3的局部A的放大视图。

图5为本发明的机电一体化管线探测器的连接导向机构的第二种状态的结构示意图。

图6为图5的局部B的放大视图。

图7为本发明的机电一体化管线探测器的连接导向机构的第三种状态的结构示意图。

图8为声波屏结构原理框图

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

如图1和图2所示，本发明的一个实施例公开了一种机电一体化管线探测器，该机电一体化管线探测器包括信息采集终端10、显示控制终端20以及用于连接信息采集终端10和显示控制终端20的连接导向机构。信息采集终端10具体包括成像模块、激光测距模块、照明模块、信息叠加模块以及采集控制模块；显示控制终端20具体包括显示模块、按键面板以及显示控制模块。成像模块用于采集管线内的图像信息，并将所采集的图像信息由光信号转换为视频信号，且发送至采集控制模块；激光测距模块用于对一定距离目标物进行距离测量，并将所测得的距离信息发送至采集控制模块；采集控制模块配置用于解析成像模块所发送的图像信息数据以及激光测距模块所发送的距离信息数据，并将经解析后的图像信息及距离信息发送至信息叠加模块；信息叠加模块用于接收经采集控制模块解析后的图像信息和距离信息，并将距离信息叠加至图像信息中；显示模块用于显示叠加有距离信息的图像信息；按键面板用于输入控制指令，并将控制指令通过显示控制模块发送给采集控制模块，采集控制模块根据控制指令控制成像模块、激光测距模块以及照明模块以获得图像信息和距离信息。其中，成像模块可以为多种类型的摄像机，该摄像机用于摄录管线内的环境以便工作人员了解管线内的大致情况；照明模块可以为辅助照明灯或防雾灯；显示模块可以为液晶显示器或电子管显示器或其他具有视频显示功能的显示设备；信息叠加模块的作用在于：将图像信息(或称视频信号)与距离信息(距离数据)进行叠加以便在显示模块上显示带有距离数据的视频图像；按键面板上的按键可发出控制成像模块、激光测距模块以及照明模块的控制指令以能够获得符合工作人员要求的视频图像以及距离信息。

上述的“激光测距模块配置用于对一定距离目标物进行距离测量”中的“一定距离”指的是激光测距模块对目标物测量的有效距离。

由上述可知，本发明的机电一体化管线探测器，通过信息采集终端10和显示控制终端20实现了对管线内部环境的监测以及对目标物的距离的测量，并使测量数据叠加在视频图像中，从而使工作人员更加快捷方便的了解管线内部情况以更加有利于对目标物的测距。

为使叠加有距离数据的视频图像保存下来，显示控制终端20还包括刻录模块与显示模块串接以刻录视频图像。

为能够实现对管线内部环境进行远程监控以及对目标物进行远程测量，显示控制终端20还包括无线传输模块，无线传输模块用于将叠加有距离信息的图像信息传输至移动设备，移动设备通过无线传输模块获取显示控制模块的控制指令以将控制指令发送给采集控制模块。上述移动设备可以为智能手机，该手机内装设有与显示控制终端20通讯客户端，通过手机可观看叠加有距离数据的视频图像，且将按键面板的控制程序集成于手机中，通过操控手机来控制信息采集模块中的成像模块、激光测距模块以及照明模块。

为了便于充电，显示控制终端20还包括电源转换模块，电源转换模块用于将高压电源转换成适配于显示控制终端20的低压电源。

根据上述可知，本发明的机电一体化管线探测器具有以下优点：

(1)本发明的信息采集终端10，体积小巧，防护能力强，可应用到人员不易接近的环境，方便测量与观察。

(2)本发明具备辅助照明功能，在全黑的环境中，依然可以正常应用。

(3)本发明的信息采集终端10，内置激光测距模块，可实现管道井内部距离的精确测量，配备的叠加模块，实现测距状态信息的实时叠加集成到图像中，极大方便了操作人员的工作。

(4)本发明显控终端集成WIFI无线图传功能，可方便与手机客户端进行数据互连，实现信息交互，操作方便，实时迅速，适合在一定范围内实现图像及数据的实时共享。

为使信息采集终端10能够探测各种走向的管线，如直线管线、倒“丁”字管线，如图3至7所示，连接导向机构包括第一伸缩组件30、第二伸缩组件40、第三伸缩组件50、连接套60、压簧70；

第一伸缩组件30包括第一套管31、第一伸缩管32、第一驱动电机33、第一丝杆35、第一螺母34；第一套管31的第一端装设显示控制终端20，第一伸缩管32的第一端从第一套管31的第二端伸入，第一驱动电机33设置在第一套管31中，第一螺母34设置在第一伸缩管32中，第一丝杆35装设在第一驱动电机33上并穿设第一螺母34以与第一螺母34螺纹传动；

第二伸缩组件40包括第二套管41、第二伸缩管42、第二驱动电机43、第二丝杆45、第二螺母44；第二套管41的第一端与第一伸缩管32的第二端枢接，第二伸缩管42的第一端从第二套管41的第二端伸入，第二驱动电机43设置在第二套管41中，第二螺母44设置在第二伸缩管42中，第二丝杆45装设在第二驱动电机43上并穿设第二螺母44以与第二螺母44螺纹传动，第二伸缩管42的第二端装设信息采集终端10；

第三伸缩组件50包括第三套管51、第三伸缩管52、第三驱动电机53、第三丝杆55、第三螺母54；第三套管51的第一端枢接在第一伸缩管32上，第一套管31开设有为第三套管51提供导向的引导槽，第三伸缩管52的第一端从第三套管51的第二端伸入，第三伸缩管52的第二端枢接在第二套管41上，第三驱动电机53设置在第三套管51中，第三螺母54设置在第三伸缩管52中，第三丝杆55装设在第三驱动电机53上并穿设第三螺母54以与第三螺母54螺纹传动；其中：

连接管设置在第一伸缩管32与第二套管41的枢接处；第二套管41上设置有环形槽411，连接套60的一端卡设在环形槽411上，并能够在轴向方向上沿环形槽411滑动，压簧70设置在环形槽411的环形台阶与连接套60之间以使连接套60具有远离第一伸缩组件30的趋势；第一套管31上设置有环形凹陷311，环形凹陷311的截面为弧形，连接套60的第二端的内壁形成有环形凸起61，环形凸起61为与环形凹陷311匹配的弧形，以使连接套60套设在第一套管31时，环形凸起61嵌设于环形凹陷311，并当连接套60受到预定拉力时，环形凸起61从环形凹陷311脱出；预定拉力大于压簧70的弹力。

由上述可知，当管线为垂直的直线管线时，如图3和图4所示，连接套60被环形槽411卡设，此时，连接套60套设在枢接处以方式第一伸缩组件30与第二伸缩组件40枢转，此时，只需控制第二驱动电机43，使第二伸缩管42伸出第二套管41即可实现信息采集终端10的向下移动以探测管线底部。当管线为倒“丁”字管线，即竖直管线底部还连通有水平管线，若信息采集终端10需要探测水平管线内的情况，如图5和图6所示，控制第一驱动电机33，第一伸缩管32带动第二套管41向下移动，第一套管31带动连接套60向下移动，连接套60从环形槽411中脱落，在压簧70的作用下，使连接套60相对于第一套管31向下移动，从而使第一伸缩管32与第二套管41的枢接位置裸露，从而第一伸缩管32与第二套管41之间可以枢转，然后通过调整第三伸缩组件50的伸缩量调整第一伸缩管32与第二套管41之间枢转角度，最终使第二伸缩组件40能够深入水平管线中，从而利用信息采集终端10对水平管线进行探测。

为使信息采集终端10能够稳定探测，在第一伸缩组件30上还设置有支撑组件，支撑组件包括套设在第一套管31上的移动套201、沿移动套201的周向枢接在移动套201上的多个支腿202以及驱动支腿202转动以改变支撑角度的致动器。其中致动器可以为电机、马达以及电机与齿轮组合的致动组件，还可设置用于防止支腿自由转动的棘轮。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种机电一体化管线探测器，其特征在于，包括：

信息采集终端，其包括成像模块、激光测距模块、照明模块、信息叠加模块以及采集控制模块；

显示控制终端，其包括显示模块、按键面板以及显示控制模块；

连接导向机构，其下端用于连接所述信息采集终端，其上端用于连接所述显示控制终端，其中：

所述成像模块配置为采集管线内的图像信息，并将所采集的图像信息由光信号转换为视频信号，且发送至所述采集控制模块；

所述激光测距模块配置为对一定距离目标物进行距离测量，并将所测得的距离信息发送至所述采集控制模块；

所述采集控制模块配置为解析所述成像模块所发送的图像信息数据以及所述激光测距模块所发送的距离信息数据，并将经解析后的图像信息及距离信息发送至所述信息叠加模块；

所述信息叠加模块配置为接收经所述采集控制模块解析后的图像信息和距离信息，并将距离信息叠加至图像信息中；

所述显示模块配置为显示叠加有距离信息的图像信息；

所述按键面板用于输入控制指令，并将控制指令通过所述显示控制模块发送给所述采集控制模块，所述采集控制模块根据控制指令控制所述成像模块、激光测距模块以及照明模块以获得图像信息和距离信息；

所述控制面板为声波屏，包括声波发生模块，所述声波发生模块的输出端通过声波信号与声波接收模块的输入端连接，所述声波接收模块的输出端与换能器模块的输入端电性连接，其特征在于：所述换能器模块包括声波输入模块，所述声波输入模块的输出端与声波振荡模块的输入端电性连接，所述声波振荡模块的输出端与整形滤波模块的输入端电性连接，所述整形滤波模块的输出端与第二检测模块的输入端电性连接，所述第二检测模块的输出端分别与第二反馈模块和声波输出模块的输入端电性连接，所述第二反馈模块的输出端与整形滤波模块的输入端电性连接，所述换能器模块的输出端与控制器的输入端电性连接，所述控制器的输出端分别与显示模块和声波发生模块的输入端电性连接，且控制器的输出端还与移动终端无线连接，所述控制器的输入端分别与电源模块和触摸屏的输出端电性连接，所述控制器的输出端与音频放大模块的输入端电性连接，所述音频放大模块的输出端与外设的扬声器的输入端电性连接，所述整形滤波模块包括滤波模块、A/D转换模块模块和差动放大器，所述滤波模块的输出端与A/D转换模块模块的输入端电性连接，所述A/D转换模块模块的输出端与差动放大器的输入端电性连接，所述A/D转换模块模块的输入端与第二反馈模块的输出端电性连接，所述电源模块包括电源输入模块，所述电源输入模块的输出端与变压模块的输入端电性连接，所述变压模块的输出端与第一检测模块的输入端电性连接，所述第一检测模块的输出端分别与第一反馈模块和电源输出模块的输入端电性连接，所述第一反馈模块的输出端与变压模块的输入端电性连接，所述控制器与存储模块双向电性连接，所述存储模块包括内存储和外存储，且外存储设置为存储卡，所述移动终端设置为计算机或手机。

2.根据权利要求1所述的机电一体化管线探测器，其特征在于，所述显示控制终端还包括刻录模块，所述刻录模块用于存储叠加有距离信息的图像信息。

3.根据权利要求2所述的机电一体化管线探测器，其特征在于，所述显示控制终端还包括无线传输模块，所述无线传输模块用于将叠加有距离信息的图像信息传输至移动设备，所述移动设备通过所述无线传输模块获取所述显示控制模块的控制指令以将控制指令发送给所述采集控制模块。

4.根据权利要求3所述的机电一体化管线探测器，其特征在于，所述显示控制终端还包括电源转换模块，所述电源转换模块用于将高压电源转换成适配于所述显示控制终端的低压电源。

5.根据权利要求1所述的机电一体化管线探测器，其特征在于，所述连接导向机构包括第一伸缩组件、第二伸缩组件、第三伸缩组件、连接套、压簧；

所述第一伸缩组件包括第一套管、第一伸缩管、第一驱动电机、第一丝杆、第一螺母；所述第一套管的第一端装设所述显示控制终端，所述第一伸缩管的第一端从所述第一套管的第二端伸入，所述第一驱动电机设置在所述第一套管中，所述第一螺母设置在所述第一伸缩管中，所述第一丝杆装设在所述第一驱动电机上并穿设所述第一螺母以与所述第一螺母螺纹传动；

所述第二伸缩组件包括第二套管、第二伸缩管、第二驱动电机、第二丝杆、第二螺母；所述第二套管的第一端与所述第一伸缩管的第二端枢接，所述第二伸缩管的第一端从所述第二套管的第二端伸入，所述第二驱动电机设置在所述第二套管中，所述第二螺母设置在所述第二伸缩管中，所述第二丝杆装设在所述第二驱动电机上并穿设所述第二螺母以与所述第二螺母螺纹传动，所述第二伸缩管的第二端装设所述信息采集终端；

所述第三伸缩组件包括第三套管、第三伸缩管、第三驱动电机、第三丝杆、第三螺母；所述第三套管的第一端枢接在所述第一伸缩管上，所述第一伸缩管上开设有用于引导所述第三套管的引导槽，所述第三伸缩管的第一端从所述第三套管的第二端伸入，所述第三伸缩管的第二端枢接在所述第二套管上，所述第三驱动电机设置在所述第三套管中，所述第三螺母设置在所述第三伸缩管中，所述第三丝杆装设在所述第三驱动电机上并穿设所述第三螺母以与所述第三螺母螺纹传动；其中：

所述连接管设置在所述第一伸缩管与第二套管的枢接处；所述第二套管上设置有环形槽，所述连接套的一端卡设在所述环形槽上，并能够在轴向方向上沿所述环形槽滑动，所述压簧设置在所述环形槽的环形台阶与所述连接套之间以使所述连接套具有远离所述第一伸缩组件的趋势；所述第一套管上设置有环形凹陷，所述环形凹陷的截面为弧形，所述连接套的第二端的内壁形成有环形凸起，所述环形凸起为与所述环形凹陷匹配的弧形，以使所述连接套套设在所述第一套管时，所述环形凸起嵌设于所述环形凹陷，并当所述连接套受到预定拉力时，所述环形凸起从所述环形凹陷脱出；所述预定拉力大于所述压簧的弹力。

6.根据权利要求2所述的机电一体化管线探测器，其特征在于，还包括支撑组件，所述支撑组件包括套设在所述第一套管上的移动套、沿所述移动套的周向枢接在所述移动套上的多个支腿以及驱动所述支腿转动以改变支撑角度的致动器。