CN107907133A - 一种管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪，包括管口计程器和滑行轨迹仪，管口计程器包括第一转轴、滚轮、管口连接机构和旋转编码器，管口连接机构，第一转轴分管口连接机构连接，旋转编码器与第一转轴连接，滚轮套装在第一转轴上，滑行轨迹仪包括外筒和两连绳机构，外筒内依次设有电池、信号处理电路、集流环、转动机构和托架，电池与集流环通过信号处理电路电连接，托架通过转动机构驱动，托架上设有检测装置，两连绳机构分别固定安装于外筒的两端，滑行轨迹仪与信号处理电路电连接，检测装置与信号处理电路电连接。该测量仪结构简单，使用方便，可获得管道内的管线三维轨迹的原始数据，不受地磁干扰，测量精度高，性能比较稳定。

Description

一种管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪
技术领域
本发明涉及管道检测技术领域，尤其涉及一种管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪。
背景技术
地下管道的建设发展，必须准确掌握管道的三维轨迹。无论是地下工程的安全保障、地下管道建设的质量评价，还是地下空间资源利用的合理布局等，都对准确获取地下管道轨迹赋以紧要需求。但是，现在的许多地下管道缺乏轨迹数据或者轨迹数据误差较大。特别是采用非开挖方法铺就的地下管道，客观上就没有能够直接测量的轨迹数据。
近几年来，对地下管道轨迹的专门测量工作开始呈现，已有一种弹爪计程轮形式的测量仪器用于此项事业。但受制于该款仪器结构的设计形式等局限，一方面由于难于做成小尺寸而无法在小口径管道中使用；另一方面由于计程轮的“打滑”或“卡死”而经常产生较大的测量误差。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪，该测量仪结构简单，使用方便，可获得管道内的管线三维轨迹的原始数据，不受地磁干扰，测量精度高，性能比较稳定。
实现本发明上述目的所实现的技术方案为：
一种管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪，包括管口计程器和滑行轨迹仪；
所述的管口计程器包括第一转轴、滚轮、管口连接机构和旋转编码器，管口连接机构，第一转轴分管口连接机构连接，旋转编码器与第一转轴的一端连接，滚轮套装在第一转轴上；
所述的滑行轨迹仪包括外筒和连绳机构，外筒内沿外筒的轴向依次设有电池、信号处理电路、集流环、转动机构和托架，电池与集流环通过信号处理电路电连接，托架通过转动机构驱动转动，托架上设有检测装置，连绳机构有两个，两连绳机构分别固定安装于外筒的两端，旋转编码器与信号处理电路电连接，检测装置与信号处理电路电连接。
所述的管口连接机构为对称结构，管口连接机构包括两支撑梁、限位固定块和两张紧条，两支撑梁的一端固定于限位固定块的一侧上，两张紧条的一端固定于限位固定块另一相对侧上，第一转轴分别与两支撑梁的另一端活动连接，限位固定块中央设有线绳孔，滚轮位于两支撑梁之间。
支撑梁和张紧条呈方形，限位固定块呈圆环状或方形，两支撑条垂直于限位固定块的一侧面，两张紧条垂直于限位固定块的另一相对的侧面，两张紧条上对称设有两螺纹孔，两螺纹孔正相对。
管口计程器还包括联轴器和连接轴，旋转编码器套装在连接轴的一端，连接轴的另一端通过联轴器与第一转轴连接。
转动机构包括轴承座和第二转轴，第二转轴的一端安装于轴承座内，另一端固定于托架上。
外筒内还设有电池仓、集流环仓和电路通道，电池固定于电池仓内，集流环固定于集流环仓，电路通道位于电池仓和集流环仓之间，电路通道的两端固定于电池仓和集流环仓上，且电路通道的两端分别与电池仓和集流环仓连通，轴承座与集流环仓密封连接。
电池仓、集流环仓均呈圆筒状，电路通道呈圆管状，电池仓和集流环仓相对的端面上分别设有圆孔，电路通道的两端分别与两圆孔密封连接，集流环仓的另一端开口，轴承座与集流环仓的开口端密封连接。
所述的连绳机构包括连绳轴、套绳轴和套绳环，两连绳轴的一端分别固定安装于外筒的两端上，另一端与两套绳轴的一端连接，两套绳环分别固定于两套绳轴的另一端上，两连绳轴、两套绳轴和外筒的轴心在同一条直线上。
滑行轨迹仪还包括两端盖，外筒的两端开口，两端盖分别密封连接于外筒的两端上，两连绳轴分别与两端盖固定连接。
滑行轨迹仪还包括充电电路，充电电路安装于距离电池相对较近的端盖内，充电电路与电池电连接。
所述的检测装置包括用于实时检测整个轨迹仪所处位置的方位角的第一传感器和用于实时检测整个轨迹仪所处位置的俯仰角的第二传感器，第一传感器和第二传感器分别于信号处理电路连接，第二转轴中央沿轴向设有线缆穿孔，第一传感器和第二传感器与信号处理电路连接的线缆穿过线缆穿孔。
附图说明
图1为管口计程器的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为滑行轨迹仪的结构示意图。
其中，1-第一转轴、2-限位固定块、3-联轴器、4-旋转编码器(型号A6C2-CWZ6C)、5-支撑梁、6-滚轮、7-外筒、8-电池仓，9-集流环仓、10-电池、11-信号处理电路、12-集流环(型号LPC-12A)、13-托架、14-端盖、15-轴承座、16-第二转轴、17-第一轴承、18-第二轴承、19-连绳轴、20-套绳轴、21-套绳环、22-充电电路、23-第一传感器(型号FOG-36)、24-第二传感器(型号SCA630-EDCV1B)、25-张紧条、26-螺纹孔、27-线绳孔、28-线缆穿孔、29-连接轴、30-电流通道。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明进行详细说明。
本发明提供的管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪包括管口计程器和滑行轨迹仪。
如图1和图2所示，管口计程器包括第一转轴1、联轴器3、连接轴29、滚轮6、管口连接机构和旋转编码器4。
所述的管口连接机构为对称结构，管口连接机构包括两支撑梁5、限位固定块2和两张紧条25，支撑梁5和张紧条25呈方形，限位固定块2呈圆环状或方形，限位固定块2中央设有线绳孔27。两支撑梁5的一端固定于限位固定块2的一侧面上，且两支撑梁5垂直于限位固定块25。两张紧条25的一端固定于限位固定块2的另一相对的侧面上，且两张紧条25垂直于限位固定块2，两张紧条25上对称设有两螺纹孔26，两螺纹孔26正相对。两张紧条通过螺栓和螺母固定连接在管口内壁对称位置处，可以使管口计程器比较牢固地安装在外部待测管道的管口，并且方便拆卸和安装，成本低廉，非常实用，当然，为了更好的固定效果，也可以在各张紧条上设置更多的螺纹孔。管口连接机构也可以为其他结构，只要能稳定的固定在外部待测管道的管口即可。
第一转轴1分别通过轴承与两支撑梁5的另一端梁连接，滚轮6套装在第一转轴1上，滚轮6位于两支撑梁5之间。旋转编码器4套装在连接轴29的一端，连接轴29的另一端通过联轴器3与第一转轴1的一端连接。
如图3所示，所述的滑行轨迹仪包括外筒7、充电电路22、连绳机构和两端盖14。外筒7的两端开口，两端盖14分别密封连接于外筒7的两端上。通过端盖将外筒的两端密封，防止在地下管道检测时进水而损坏内部的信号处理电路等部件，使得外筒内的部件更好的得到保护，延长使用寿命。
外筒7内沿外筒的轴向依次设有电池仓8、电路通道30、集流环仓9、转动机构和托架13。
电池仓8、集流环9仓均呈圆筒状，电路通道30呈圆管状，电池仓8和集流环仓9相对的端面上分别设有圆孔，电路通道30的两端分别与电池仓8和集流环仓9连通，且电路通道30的两端分别与两圆孔密封连接，集流环仓9的另一端开口。电池仓8内设有电池10，电路通道30内设有信号处理电路11，信号处理电路包括数据采集系统(以STC89C52RC单片机为核心)和数据上传系统，集流环仓9内设有集流环12。电池10与集流环12通过信号处理电路11电连接，旋转编码器4与信号处理电路11电连接。
转动机构包括轴承座15和第二转轴16，轴承座15与集流环仓9的开口端密封连接，轴承座15内设有第一轴承17和第二轴承18，第二转轴16中央沿轴向设有线缆穿孔28。第二转轴16的一端插入轴承座15内，且第二转轴16分别与第一轴承16和第二轴承17连接，第二转轴16的另一端固定于托架13上。通过将第二转轴与轴承座连接，使得托架可以自由转动，阻力很小，便于设置在所述托架上的检测装置检测整个滑行轨迹仪所处位置的方位角和俯仰角，非常精确。
托架13上设有检测装置，所述的检测装置包括用于实时检测整个轨迹仪所处位置的方位角的第一传感器23和用于实时检测整个轨迹仪所处位置的俯仰角的第二传感器24，第一传感器23和第二传感器24分别于信号处理电路11连接，第一传感器23和第二传感器24与信号处理电路11连接的线缆穿过线缆穿孔28。通过第一传感器和第二传感器可以分别检测整个滑行轨迹仪所处位置的方位角和俯仰角，测量精度较高。
所述的连绳机构包括连绳轴19、套绳轴20和套绳环21，两连绳轴19的一端通过螺栓分别固定于两端盖14上，另一端分别与两套绳轴20的一端连接，两套绳环21分别固定于两套绳20轴的另一端上，两连绳轴19、两套绳轴20和外筒7的轴心在同一条直线上。套绳环可以方便将线绳系在滑行轨迹仪的一端，便于后期在地下管道内牵拉滑行轨迹仪并进行检测。而且，将连绳轴通过螺栓与端盖固定连接，可以方便拆卸和安装，
充电电路22安装于其中距离电池仓8相对较近的端盖14内，充电电路22与电池10电连接。通过充电电路可以对电池进行充电，使得电池可以反复使用，降低成本，减少环境污染，节约能源，绿色低碳。
所述的管口计程滑行式小直径管道轨迹测量的使用方法如下：
1、外部待测管道具有管口A和管口B，事先在外部待测管道管口A上的相对的位置处开设两个通孔，然后将管口连接机构的两张紧条伸入外部待测管道的管口A内，两张紧条与外部待测管道内壁紧贴，再将两张紧条上的螺纹孔与外部待测管道上的两通孔对齐，并通过螺栓和螺母螺旋固定连接，即完成管口计程器的安装；
2、取线绳A和线绳B，将线绳A绳缠绕在滚轮上，并将线绳A露在外面的一端与其中一个套绳环固定连接，将线绳B的一端与另一个套绳环连接，将线绳B的另一端穿过待测管道，使线绳B的另一端位于外部待测管道的管口B外，施工人员通过牵拉线绳B的另一端，便可带动滑行轨迹器在外部待测管道内移动，此时检测装置会实时检测整个轨迹仪所处位置的方位角和俯仰角，同时滚轮也会受力转动，从而带动所述旋转编码器转动，旋转编码器记录滚轮转动的圈数并换算成轨迹仪运动的路程，信号处理电路将轨迹仪所处位置的方位角、俯仰角以及滑行轨迹仪运动的路程进行处理，即可得到地下管道的三维轨迹，非常精确，方便实用。

Claims (11)

1.一种管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪，其特征在于：包括管口计程器和滑行轨迹仪；
所述的管口计程器包括第一转轴、滚轮、管口连接机构和旋转编码器，第一转轴与管口连接机构活动连接，旋转编码器与第一转轴的一端连接，滚轮套装在第一转轴上；
所述的滑行轨迹仪包括外筒和连绳机构，外筒内沿外筒的轴向依次设有电池、信号处理电路、集流环、转动机构和托架，电池与集流环通过信号处理电路电连接，托架通过转动机构驱动转动，托架上设有检测装置，连绳机构有两个，两连绳机构分别固定安装于外筒的两端，旋转编码器与信号处理电路电连接，检测装置与信号处理电路电连接。
2.根据权利要求1所述的管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪，其特征在于：所述的管口连接机构为对称结构，管口连接机构包括两支撑梁、限位固定块和两张紧条，两支撑梁的一端固定于限位固定块的一侧上，两张紧条的一端固定于限位固定块另一相对侧上，第一转轴分别与两支撑梁的另一端活动连接，限位固定块中央设有线绳孔，滚轮位于两支撑梁之间。
3.根据权利要求2所述的管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪，其特征在于：支撑梁和张紧条呈方形，限位固定块呈圆环状或方形，两支撑条垂直于限位固定块的一侧面，两张紧条垂直于限位固定块的另一相对的侧面，两张紧条上对称设有两螺纹孔，两螺纹孔正相对。
4.根根据权利要求1所述的管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪，其特征在于：管口计程器还包括联轴器和连接轴，旋转编码器套装在连接轴的一端，连接轴的另一端通过联轴器与第一转轴连接。
5.根据权利要求1所述的管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪，其特征在于：转动机构包括轴承座和第二转轴，第二转轴的一端安装于轴承座内，另一端固定于托架上。
6.根据权利要求5所述的管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪，其特征在于：外筒内还设有电池仓、集流环仓和电路通道，电池固定于电池仓内，集流环固定于集流环仓，电路通道位于电池仓和集流环仓之间，电路通道的两端固定于电池仓和集流环仓上，且电路通道的两端分别与电池仓和集流环仓连通，轴承座与集流环仓密封连接。
7.根据权利要求5所述的管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪，其特征在于：电池仓、集流环仓均呈圆筒状，电路通道呈圆管状，电池仓和集流环仓相对的端面上分别设有圆孔，电路通道的两端分别与两圆孔密封连接，集流环仓的另一端开口，轴承座与集流环仓的开口端密封连接。
8.根据权利要求1所述的管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪，其特征在于：所述的连绳机构包括连绳轴、套绳轴和套绳环，两连绳轴的一端分别固定安装于外筒的两端上，另一端与分别两套绳轴的一端连接，两套绳环分别固定于两套绳轴的另一端上，两连绳轴、两套绳轴和外筒的轴心在同一条直线上。
9.根据权利要求8所述的管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪，其特征在于：滑行轨迹仪还包括两端盖，外筒的两端开口，两端盖分别密封连接于外筒的两端上，两连绳轴分别与两端盖固定连接。
10.根据权利要求1所述的管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪，其特征在于：滑行轨迹仪还包括充电电路，充电电路安装于其中距离电池相对较近的端盖内，充电电路与电池电连接。
11.根据权利要求1所述的管口计程滑行式小直径管道轨迹测量仪，其特征在于：所述的检测装置包括用于实时检测整个轨迹仪所处位置的方位角的第一传感器和用于实时检测整个轨迹仪所处位置的俯仰角的第二传感器，第一传感器和第二传感器分别于信号处理电路连接，第二转轴中央沿轴向设有线缆穿孔，第一传感器和第二传感器与信号处理电路连接的线缆穿过线缆穿孔。
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