CN117128912A - 管道内径测量装置及其测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及管道检测技术领域，特别公开一种管道内径测量装置及其测量方法，包括行走机构、转向机构、测距机构和主控装置，转向机构包括第一转向组件和第二转向组件，第一转向组件的一端安装于行走机构，第二转向组件活动安装于第一转向组件的另一端，第一转向组件驱动第二转向组件于管道内周向转动；测距机构活动安装于第二转向组件的另一端，第二转向组件用于驱动测距机构相对于第一转向组件翻转，以使测距机构于管道内径向转动。本发明技术方案的第一转向组件和第二转向组件驱动测距机构于管道内进行多角度调节，以使测距机构能够更全面地检测管道的内部情况，进而以使测距机构能够准确、有效的测量管道的直径，从而保证测量数据的准确性。

Description

管道内径测量装置及其测量方法
技术领域
本发明涉及管道检测技术领域，特别涉及一种管道内径测量装置及其测量方法。
背景技术
现有的管道检测机器人在行走过程中，检测管道的内部情况，再将具体的情况通过视频等形式回传至电脑等设备上，以便工作人员及时知晓管道的内部情况。
但是，现有的管道检测机器人的检测管道内部情况时，无法对管道的内径进行测量，并且工作人员也无法通过视频直接判断管道内径。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种管道内径测量装置及其测量方法，旨在通过第一转向组件和第二转向组件驱动测距机构于管道内进行多角度调节，以使测距机构能够更全面地检测管道的内部情况，进而以使测距机构能够准确、有效的测量管道的直径，从而保证测量数据的准确性。
为实现上述目的，本发明提出的所述管道内径测量装置包括：
行走机构；
转向机构，所述转向机构包括第一转向组件和第二转向组件，所述第一转向组件的一端安装于所述行走机构，所述第二转向组件活动安装于所述第一转向组件的另一端，所述第一转向组件驱动第二转向组件于所述管道内周向转动；
测距机构，所述测距机构活动安装于所述第二转向组件的另一端，所述第二转向组件用于驱动所述测距机构相对于所述第一转向组件翻转，以使所述测距机构于所述管道内径向转动，所述测距机构包括至少两测距传感器，至少两所述测距传感器分别用于测量所述管道的内壁到所述测距传感器之间的距离；以及
主控装置，所述主控装置电连接于所述行走机构、所述第一转向组件、所述第二转向组件和所述测距机构，以控制所述第一转向组件、所述第二转向组件驱动所述测距机构转动。
可选的实施例，所述第一转向组件包括转轴件、旋转座和第一驱动件，所述转轴件的一端固定安装于所述行走机构，所述旋转座活动套设于所述转轴件的另一端，所述第二转向组件与所述第一驱动件间隔设于所述旋转座，所述第一驱动件驱动连接于所述转轴件，以使所述第一驱动件与所述旋转座带动所述第二转向组件于所述管道内周向转动。
可选的实施例，所述第一驱动件包括驱动电机和蜗杆传动组，所述蜗杆传动组安装于所述旋转座，所述驱动电机驱动连接于所述蜗杆传动组，所述转轴件的周侧固定连接有固定齿轮，所述蜗杆传动组啮合连接于所述固定齿轮，以带动所述旋转座相对于所述转轴件转动。
可选的实施例，所述第二转向组件包括壳体件，所述壳体件安装于所述旋转座的一侧；
所述壳体件于远离所述旋转座的一端设有两相对设置的夹持端，两所述夹持端之间形成有夹持空腔，所述测距机构的两侧转动连接于两所述夹持端。
可选的实施例，所述壳体件内形成具有开口的容纳腔，所述第二转向组件还包括第二驱动件和传动齿轮组，所述第二驱动件与所述传动齿轮组间隔安装于所述容纳腔内，所述第二驱动件驱动连接于所述传动齿轮组，所述传动齿轮组驱动连接于所述测距机构，以驱动所述测距机构相对于所述夹持空腔内转动。
可选的实施例，所述测距机构还包括探测主体和连接主体，所述连接主体的两端可转动连接于两所述夹持端，所述探测主体安装于所述连接主体的一侧，至少两所述测距传感器间隔设于所述探测主体远离所述连接主体的一侧。
可选的实施例，所述管道内径测量装置还包括升降机构，所述升降机构包括云台座和升降组件，所述升降组件的一端安装于所述行走机构，所述升降组件的另一端连接于所述云台座，所述转轴件安装于所述云台座。
可选的实施例，所述升降组件包括升降架和升降驱动件，所述升降驱动件安装于所述行走机构，所述升降架的一端铰接连接于所述云台座，所述升降架的另一端铰接连接于所述行走机构，所述升降驱动件驱动连接于所述云台座，所述升降驱动件用于驱动所述云台座上下移动。
本发明又提出一种管道内径测量方法，应用于如上任一项所述管道内径测量装置，其特征在于，所述管道内径测量方法包括以下步骤：
控制所述行走机构装载所述转向机构与所述测距机构进入所述管道内；
控制所述第二转向组件转动，以使两所述测距传感器朝向所述管道的内壁，此时的两所述测距传感器测出到所述管道的内壁的距离为PA，或者此时的两所述测距传感器测出到所述管道的内壁的距离为PD；
再控制所述第一转向组件分别转动两次，再分别重复步骤2，以得到PB和PC，或者得到PE和PF；
根据PA、PB和PC获取所述管道的内径，或者根据PD、PE和PF获取所述管道的内径。
可选的实施例，步骤2包括：定义所述第二转向组件第一次转动时，两所述测距传感器与所述管道的内壁之间距离分别为PA1、PA2，控制所述第二转向组件第二次转动，以使PA1等于PA2；
设此时所述管道的内壁到两所述测距传感器的距离设为PA，PA=PA1=PA2；
步骤3包括：控制所述第一转向组件分别转动两次，此时所述第一转向组件转动两次的角度分别是90度和180度，以分别得到PB和PC，其中，PB=PB1=PB2，PC=PC1=PC2；
步骤4包括：通过PA、PB和PC得到一个具有外接圆的三角形；
定义∠ABP角度为b1，∠CBP角度为b2，∠ABC即∠B=b1+b2，b1=cotABP=cotPB/PA，b2= cotPB/PC；
根据三角形外接圆的半径(R)公式 AC/sinB=2R，其中AC=PA+PC，以算出管道的直径2R。
可选的实施例，步骤2包括：定义所述第二转向组件第一次转动时，两所述测距传感器与所述管道的内壁之间距离分别为PD1、PD2，控制所述第二转向组件第二次转动，以使PD1等于PD2；
设此时所述管道的内壁到两所述测距传感器的距离设为PD，PD=PD1=PD2；
步骤3中包括：控制所述第一转向组件分别转动两次，此时所述第一转向组件转动两次的角度分别为α1和α2，以分别得到PE和PF，其中，PE=PE1=PE2，PF=PF1=PF2；
步骤4中包括：通过PD、PE和PF得到一个具有外接圆的三角形；
定义∠PDE为β1，∠PFE为β2，∠DEF为β3；
根据余弦定理，EF²=PE²+PF²-2PE·PF·cosα2，DE²=PD²+PE²-2PD·PE·cosα1，进而求出EF和DE的边长；
再次根据余弦定理，cosβ1=PD²+DE²-PE² / 2PD·DE，cosβ2=PF²+EF²-PE²/ 2PF·EF，以求出β1和β2的具体角度；
进而根据β3=360°-α1-α2-β1-β2，以求得β3的具体角度；
根据余弦定理，DF²=DE²+EF²-2DE·EF·cosβ3，以求出DF的长度；
根据三角形外接圆的半径(R)公式 DF/sinβ3=2R，以算出管道的直径2R。
本发明技术方案的所述管道内径测量装置包括行走机构、转向机构、测距机构和主控装置，包括行走机构、转向机构、测距机构和主控装置，转向机构包括第一转向组件和第二转向组件，第一转向组件的一端安装于行走机构，第二转向组件活动安装于第一转向组件的另一端，第一转向组件驱动第二转向组件于管道内周向转动；测距机构活动安装于第二转向组件的另一端，第二转向组件用于驱动测距机构相对于第一转向组件翻转，以使测距机构于管道内径向转动，进而通过第一转向组件和第二转向组件驱动测距机构于管道内进行多角度调节，以使测距机构能够更全面的检测管道的内部情况，进而以使测距机构能够准确、有效的测量管道的直径，从而保证测量数据的准确性，并且测距机构包括至少两测距传感器，至少两测距传感器分别用于测量管道的内壁到测距传感器之间的距离，进而通过至少两个测距传感器共同测量管道的内径，以使测量出来的内径数据更加准确；并且主控装置电连接于行走机构、第一转向组件、第二转向组件和测距机构，进而以控制第一转向组件、第二转向组件驱动测距机构转动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明管道内径测量装置一实施例的结构示意图；
图2为图1所示管道内径测量装置中的测距机构与第一转向组件、第二转向组件的安装结构示意图；
图3为图2所示管道内径测量装置中的第一转向组件的结构示意图；
图4为图3所示第一转向组件的部分结构示意图；
图5为图2所示管道内径测量装置中的第二转向组件的部分结构示意图；
图6为图1所示管道内径测量装置中的升降组件的结构示意图；
图7为图1所示管道内径测量装置于管道内的结构示意图；
图8为图1所示的管道内径测量装置的测量结构的一实施例的效果图；
图9为图1所示的管道内径测量装置的测量结构的另一实施例的效果图；
图10为本发明提供管道内径测量方法的流程图。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种管道内径测量装置及其测量方法，旨在通过第一转向组件和第二转向组件驱动测距机构于管道内进行多角度调节，以使测距机构能够更全面地检测管道的内部情况，进而以使测距机构能够准确、有效的测量管道的直径，从而保证测量数据的准确性。
请参照图1至图10，下面将在具体实施例中对本发明提出的管道5内径测量装置10的具体结构进行说明，在本发明的一实施例中，所述管道5内径测量装置10包括：
行走机构1；
转向机构2，所述转向机构2包括第一转向组件21和第二转向组件22，所述第一转向组件21的一端安装于所述行走机构1，所述第二转向组件22活动安装于所述第一转向组件21的另一端，所述第一转向组件21驱动第二转向组件22于所述管道5内周向转动；
测距机构3，所述测距机构3活动安装于所述第二转向组件22的另一端，所述第二转向组件22用于驱动所述测距机构3相对于所述第一转向组件21翻转，以使所述测距机构3于所述管道5内径向转动，所述测距机构3包括至少两测距传感器31，至少两所述测距传感器31分别用于测量所述管道5的内壁到所述测距传感器31之间的距离；以及
主控装置，所述主控装置电连接于所述行走机构1、所述第一转向组件21、所述第二转向组件22和所述测距机构3，以控制所述第一转向组件21、所述第二转向组件22驱动所述测距机构3转动。
可知的，管道5内径测量装置10用于测量出管道5的内径，其主要包括行走机构1和测距机构3，其中，行走机构1用于驱动测距机构3进入到管道5内，以测量出管道5的直径。需要说明的是，行走机构1可以为智能小车等，用于实现测距机构3等机构的位置移动的功能。
本实施例中，管道5内径测量装置10还包括转向机构2，转向机构2包括第一转向组件21和第二转向组件22，第一转向组件21的一端固定安装在行走机构1，第二转向组件22活动安装在第一转向组件21的另一端上，测距机构3活动安装于所述第二转向组件22的另一端，进而通过第一转向组件21驱动第二转向组件22于管道5内进行周向转动，从而带动测距机构3在管道5内的周向转动，进而便于测距机构3对管道5进行多个点的测量。同时，第二转向组件22驱动测距机构3相对于第一转向组件21翻转，进而以使测距机构3在管道5内进行径向转动，进而便于后续的测距机构3能准确的对准于管道5的内壁进行测量，从而能准确的得出管道5的内径。通过第一转向组件21和第二转向组件22驱动测距机构3于管道5内进行多个角度的调节，以使测距机构3能够对管道5内进行多点测距，进而能够有效地、准确地得出管道5的内径。
具体的，为了提高测距机构3的测量准确性，测距机构3包括至少两测距传感器31，例如，两个、三个或三个以上，并且至少两测距传感器31分别用于测量管道5的内壁到测距传感器31之间的距离，进而进一步的提高测距机构3对管道5内径的测量稳定性和准确性，并且至少两测距传感器31在第一转向组件21和第二转向组件22的驱动下，能顺利的于管道5内转动。于本实施例中，测距传感器31设置有两个，并且两测距传感器31在第一转向组件21和第二转向组件22的带动下，朝向管道5的内壁，并测量得出管道5的内壁到测距传感器31之间的距离。
进一步的，管道5内径测量装置10还包括主控装置，主控装置分别电连接于行走机构1、测距机构3、第一转向组件21和第二转向组件22，进而控制行走机构1驱动测距机构3和转向机构2等进入至管道5内，并且主控装置还控制第一转向组件21和第二转向组件22驱动测距机构3转动，进而以便于测距机构3于管道5内转动的同时，也对管道5的内径进行测量，并且测量得出的数据可回传至主控装置上。需要说明的是，主控装置为智能终端，智能终端可为工业电脑、笔记本电脑、平板电脑或手机，可提供人机交互界面，实现机器人采集数据接收和机器人控制。
请参照图2至图4，可选的实施例中，所述第一转向组件21包括转轴件211、旋转座212和第一驱动件213，所述转轴件211的一端固定安装于所述行走机构1，所述旋转座212活动套设于所述转轴件211的另一端，所述第二转向组件22与所述第一驱动件213间隔设于所述旋转座212，所述第一驱动件213驱动连接于所述转轴件211，以使所述第一驱动件213与所述旋转座212带动所述第二转向组件22于所述管道5内周向转动，进而便于第二转向组件22带动测距机构3于管道5内周向转动。
本实施例中，第一转向组件21包括转轴件211、旋转座212和第一驱动件213，转轴件211固定安装在行走机构1上，可以理解的是，转轴件211通过焊接或粘接等方式固定安装在行走机构1上。旋转座212活动套设于转轴件211上，并且第二转向组件22与第一驱动件213间隔设于旋转座212上，第一驱动件213驱动连接于转轴件211，进而带动旋转座212于转轴件211上转动，从而通过旋转座212带动第二转向组件22于管道5内周向转动，从而实现通过第一转向组件21和第二转向组件22带动测距机构3于管道5内周向转动。
请参照图3和图4，可选的实施例中，所述第一驱动件213包括驱动电机2131和蜗杆传动组2132，所述蜗杆传动组2132安装于所述旋转座212，所述驱动电机2131驱动连接于所述蜗杆传动组2132，所述转轴件211的周侧固定连接有固定齿轮2133，所述蜗杆传动组2132啮合连接于所述固定齿轮2133，以带动所述旋转座212相对于所述转轴件211转动，进而带动第二转向组件22转动。
本实施例中，为了便于第一驱动件213驱动连接于转轴件211，第一驱动件213包括驱动电机2131和蜗杆传动组2132，蜗杆传动组2132安装在旋转座212上，并且驱动电机2131驱动连接于蜗杆传动组2132。同时在转轴件211的周侧固定连接有固定齿轮2133，固定齿轮2133与蜗杆传动组2132啮合连接，由于固定齿轮2133固定安装在转轴件211上，并且转轴件211固定安装在行走机构1上，进而在驱动电机2131带动蜗杆传动组2132转动的同时，蜗杆传动组2132绕固定齿轮2133转动，进而带动旋转座212转动，从而实现通过旋转座212带动第二转向组件22转动。需要说明的是，转轴件211的另一端穿过于旋转座212，并且固定齿轮2133安装于转轴件211穿过旋转座212的一端上。
具体的，为了便于驱动电机2131与蜗杆传动组2132之间的连接，第一驱动件213还包括传动齿轮2134，传动齿轮2134安装于驱动电机2131的输出轴，蜗杆传动组2132包括蜗杆座213a、蜗杆齿轮213b和蜗杆213c，蜗杆座213a安装在旋转座212上，蜗杆213c可转动安装在蜗杆座213a内，且蜗杆213c的一端穿出于蜗杆座213a，蜗杆齿轮213b安装在蜗杆213c穿出于蜗杆座213a的一端上，并且传动齿轮2134啮合连接于蜗杆齿轮213b，进而带动蜗杆213c于蜗杆座213a内转动，进而以使蜗杆213c带动整个旋转座212绕固定齿轮2133转动，从而实现第一转向组件21带动第二转向组件22于管道5内周向转动。需要说明的是，蜗杆座213a开设有通孔，以使蜗杆213c能顺利啮合连接于固定齿轮2133，并且传动齿轮2134为主动齿轮，蜗杆齿轮213b为从动齿轮。
请参照图2至图5，可选的实施例中，所述第二转向组件22包括壳体件221，所述壳体件221安装于所述旋转座212背离所述转轴件211的一侧；
所述壳体件221于远离所述旋转座212的一端设有两相对设置的夹持端2212，两所述夹持端2212之间形成有夹持空腔221a，所述测距机构3的两侧转动连接于两所述夹持端2212，进而以确保测距机构3与第二转向组件22之间的安装稳定性。
本实施例中，为了便于第二转向组件22与旋转座212之间的连接，第二转向组件22包括壳体件221，壳体件221稳定地安装在旋转座212的一侧，需要说明的是，壳体件221可通过焊接或粘接等方式安装在旋转座212上，进而以使旋转座212在转动时，能够顺利的带动壳体件221转动。
具体的，为了便于第二转向组件22与测距机构3的连接，壳体件221于远离旋转座212的一侧设有两相对设置的夹持端2212，并且该两夹持端2212之间形成有夹持空腔221a，测距机构3的两侧转动连接于两夹持端2212，并于夹持空腔221a内转动。
请参照图5，可选的实施例中，所述壳体件221内形成具有开口221c的容纳腔221b，所述第二转向组件22还包括第二驱动件222和传动齿轮组223，所述第二驱动件222与所述传动齿轮组223间隔安装于所述容纳腔221b内，所述第二驱动件222驱动连接于所述传动齿轮组223，所述传动齿轮组223驱动连接于所述测距机构3，以驱动所述测距机构3于所述夹持空腔221a内转动。
本实施例中，第二转向组件22还包括第二驱动件222和传动齿轮组223，壳体件221内形成具有开口221c的容纳腔221b，第二驱动件222和传动齿轮组223间隔设置于容纳腔221b内，并且第二驱动件222驱动连接于传动齿轮组223，传动齿轮组223驱动连接于测距机构3，通过第二驱动件222和传动齿轮组223驱动测距机构3于夹持空腔221a内转动，进而实现测距机构3于管道5内的径向转动，从而以使测距机构3上的至少两个测距传感器31能准确的对准于管道5的内壁。
具体的，传动齿轮组223包括输出齿轮2231、至少两个过渡齿轮2232和从动齿轮，输出齿轮2231安装在第二驱动件222的输出轴上，其中一个过渡齿轮2232啮合连接于输出齿轮2231上，至少两个过渡齿轮2232相互啮合，并且另外一个过渡齿轮2232啮合连接于从动齿轮。其中第二转向组件22还包括转动轴23，转动轴23的一端安装于夹持端2212，转动轴23的另一端安装在测距机构3上，并且从动齿轮安装于转动轴23上，进而第二驱动件222驱动输出齿轮2231转动的同时，输出齿轮2231依次带动至少两个过渡齿轮2232和从动齿轮进行转动，进而带动转动轴23转动，从而实现带动测距机构3于夹持空腔221a内转动。
需要说明的是，第二驱动件222也为驱动电机2131。
请参照图2和图5，可选的实施例中，所述测距机构3还包括探测主体32和连接主体33，所述连接主体33的两端可转动连接于两所述夹持端2212，所述探测主体32安装于所述连接主体33的一侧，至少两所述测距传感器31间隔设于所述探测主体32远离所述连接主体33的一侧，通过连接主体33与探测主体32之间的稳定连接，以使连接主体33在通过第二驱动件222和传动齿轮组223带动转动的同时，也带动探测主体32转动。
本实施例中，测距机构3还包括探测主体32和连接主体33，连接主体33可转动连接于两夹持端2212，探测主体32安装于连接主体33的一侧，转动轴23于远离从动齿轮的一端连接于连接主体33，进而实现带动探测主体32于夹持空腔221a内转动。需要说明的是，探测主体32和连接主体33的外壳均由金属铝合金材料制成，结合铝合金材料的优良导热性，使得探测设备的散热效果更为均匀而快速，同时铝合金材料较强的硬度和抗腐蚀性能亦能够增加探测设备的整体寿命，相应的提升测距机构3的整体性能。
请参照图6，可选的实施例中，所述管道5内径测量装置10还包括升降机构4，所述升降机构4包括云台座41和升降组件42，所述升降组件42的一端安装于所述行走机构1，所述升降组件42的另一端连接于所述云台座41，所述转轴件211安装于所述云台座41，通过升降机构4带动整个转向机构2和整个测距机构3于管道5内上下移动，进而以适应不同直径的管道5的检测。
本实施例中，管道5内径测量装置10还包括升降机构4，升降机构4包括云台座41和升降组件42，其中，升降组件42的一端安装在行走机构1，升降组件42的另一端连接于云台座41，并且转轴件211固定安装在云台座41上，进而通过升降组件42可任意调整探测主体32于管道5内的高度，进而便于探测主体32测量管道5的内径。
请参照图6，可选的实施例中，所述升降组件42包括升降架421和升降驱动件422，所述升降驱动件422安装于所述行走机构1，所述升降架421的一端铰接连接于所述云台座41，所述升降架421的另一端铰接连接于所述行走机构1，所述升降驱动件422驱动连接于所述云台座41，所述升降驱动件422用于驱动所述云台座41上下移动，进而实现整个转向机构2和整个测距机构3于管道5内上下移动，从而便于测距机构3测量出管道5的内径。
本实施例中，升降组件42包括升降架421和升降驱动件422，升降架421的一端铰接连接于云台座41，升降架421的另一端铰接连接于行走机构1，升降驱动件422驱动连接于云台座41，升降驱动件422用于驱动云台座41上下移动，从而实现云台座41带动整个转向机构2和整个测距机构3于管道5内上下移动。并且云台座41在升降的同时，升降架421用于辅助云台座41升降，以有效的降低云台座41在升降时的抖动，以提高云台座41的升降稳定性。
具体的，升降架421包括第一升降板4211和第二升降板4212，第一升降板4211和第二升降板4212的一端铰接于行走机构1，第一升降板4211和第二升降板4212的另一端铰接于云台座41，进而升降驱动件422驱动云台座41升降时，能消除云台座41在升降过程中的抖动，进而提供转向机构2和测距机构3的使用稳定性。需要说明的是，第一升降板4211和第二升降板4212均设有两个，并且两第一升降板4211间隔设置于云台座41的一侧，而两第二升降板4212间隔设于云台座41的另一侧。
需要说明的是，升降驱动件422为气压弹簧。气压弹簧能实现支撑、缓冲、制动、高度及角度调节等功能，能进一步减小云台支座的抖动。并且升降驱动件422也设有两个。
请参照图1至图10，本发明又提出一种管道5内径测量方法，应用于如上任一项所述管道5内径测量装置10，所述管道5内径测量方法包括以下步骤：
控制所述行走机构装载所述转向机构2与所述测距机构3进入所述管道5内；
控制所述第二转向组件22转动，以使两所述测距传感器31朝向所述管道的内壁，此时的两所述测距传感器测出到所述管道的内壁的距离为PA，或者此时的两所述测距传感器测出到所述管道的内壁的距离为PD；
再控制所述第一转向组件分别转动两次，再分别重复步骤2，以得到PB和PC，或者得到PE和PF；
根据PA、PB和PC获取所述管道的内径，或者根据PD、PE和PF获取所述管道的内径。
当需要测量管道5的内径时，通过主控装置控制行走机构装载转向机构2和测距机构3进入到管道5内，进入到管道5内后，通过主控装置控制第二转向组件22转动，以使两个测距传感器31能朝向管道5的内壁，并准确的测量出两测距传感器31到管道5的内壁之间的距离，随后第一转向组件21转动，此时再控制第二转向组件22进行第二次转动，此时的两测距传感器31进行第二次测量，并测量出两测距传感器31到管道5的内壁之间的距离，最后再控制第二转向组件22转动，此时再控制第二转向组件22进行第三次转动，此时的两测距传感器31进行第三次测量，并测量出两测距传感器31到管道5的内壁之间的距离，进而通过两测距传感器31对管道5的内壁的任意的三个点到测距传感器31之间的三个间距数据，并通过该三个间距数据计算得出管道5的内径。
请参照图7至图10，可选的实施例，步骤2包括：定义所述第二转向组件22第一次转动时，两所述测距传感器31与所述管道5的内壁之间距离分别为PA1、PA2，控制所述第二转向组件22第二次转动，以使PA1等于PA2；
设此时所述管道5的内壁到两所述测距传感器31的距离设为PA，PA=PA1=PA2；
步骤3包括：控制所述第一转向组件21分别转动两次，此时所述第一转向组件21转动两次的角度分别是90度和180度，以分别得到PB和PC，其中，PB=PB1=PB2，PC=PC1=PC2；
步骤4包括：通过PA、PB和PC得到一个具有外接圆的三角形；
定义∠ABP角度为b1，∠CBP角度为b2，∠ABC即∠B=b1+b2，b1=cotABP=cotPB/PA，b2= cotPB/PC；
根据三角形外接圆的半径(R)公式 AC/sinB=2R，其中AC=PA+PC，以算出管道的直径2R。
具体的，当第二转向组件22进行第一次转动时，两个测距传感器31到管道5内壁之间的距离分别为PA1、PA2，当PA1不等于PA2，控制第二转向组件22继续转动，以使PA1等于PA2，此时所述管道5的内壁到两所述测距传感器31的距离设为PA，并且PA=PA1=PA2，PA为第一个测量点；随后第一转向组件21进行转动90度，此时两个测距传感器31到管道5内壁之间的距离分别为PB1和PB2，当PB1不等于PB2时，控制第二转向组件22转动，以使PB1等于PB2，此时所述管道5的内壁到两所述测距传感器31的距离设为PB，并且PB=PB1=PB2，PB为第二个测量点；最后第一转向组件21进行转动180度，此时两个测距传感器31到管道5内壁之间的距离分别为PC1和PC2，当PC1不等于PC2时，控制第二转向组件22转动，以使PC1等于PC2，此时所述管道5的内壁到两所述测距传感器31的距离设为PC，并且PC=PC1=PC2，PC为第三个测量点，进而通过三个测量点PA、PB和PC，得到一个具有外接圆的三角形，如图8所示。定义∠ABP角度为b1，∠CBP角度为b2，∠ABC即∠B=b1+b2，b1=cotABP=cotPB/PA，b2= cotPB/PC；根据三角形外接圆的半径(R)公式 AC/sinB=2R，其中AC=PA+PC，可以算出管道5的直径2R。
请参照图7至图10，可选的实施例，步骤2包括：定义所述第二转向组件22第一次转动时，两所述测距传感器31与所述管道5的内壁之间距离分别为PD1、PD2，控制所述第二转向组件22第二次转动，以使PD1等于PD2；
设此时所述管道5的内壁到两所述测距传感器31的距离设为PD，PD=PD1=PD2；
步骤3中包括：控制所述第一转向组件21分别转动两次，此时所述第一转向组件21转动两次的角度分别为α1和α2，以分别得到PE和PF，其中，PE=PE1=PE2，PF=PF1=PF2；
步骤4中包括：通过PD、PE和PF得到一个具有外接圆的三角形；
定义∠PDE为β1，∠PFE为β2，∠DEF为β3；
根据余弦定理，EF²=PE²+PF²-2PE·PF·cosα2，DE²=PD²+PE²-2PD·PE·cosα1，进而求出EF和DE的边长；
再次根据余弦定理，cosβ1=PD²+DE²-PE² / 2PD·DE，cosβ2=PF²+EF²-PE²/ 2PF·EF，以求出β1和β2的具体角度；
进而根据β3=360°-α1-α2-β1-β2，以求得β3的具体角度；
根据余弦定理，DF²=DE²+EF²-2DE·EF·cosβ3，以求出DF的长度；
根据三角形外接圆的半径(R)公式 DF/sinβ3=2R，以算出管道的直径2R。
具体的，当第二转向组件22进行第一次转动时，两个测距传感器31到管道5内壁之间的距离分别为PD1、PD2，当PD1不等于PD2，控制所述第二转向组件转动，以使PD1等于PD2，将此时所述管道的内壁到两所述测距传感器的距离设为PD，并且PD=PD1=PD2，PD为第一测量点；随后第一转向组件转动一定角度，该转动角度设为α1，进而两个测距传感器分别测出的距离为PE1和PE2，当PE1不等于PE2，控制所述第二转向组件转动，以使PE1等于PE2，将此时所述管道的内壁到两所述测距传感器的距离设为PE，并且PE=PE1=PE2；最后，第一转向组件再转动到一定角度，该转动角度设为α2，进而两个测距传感器分别测出的距离为PF1和PF2，当PF1不等于PF2，控制所述第二转向组件转动，以使PF1等于PF2，将此时所述管道的内壁到两所述测距传感器的距离设为PF，并且PF=PF1=PF2；通过连线PD、PE和PF，进而得到一个具有外接圆的三角形；
定义∠PDE为β1，∠PFE为β2，∠DEF为β3；并根据余弦定理，EF²=PE²+PF²-2PE·PF·cosα2，DE²=PD²+PE²-2PD·PE·cosα1，进而求出EF和DE的边长；随后再次根据余弦定理，cosβ1=PD²+DE²-PE² / 2PD·DE，cosβ2=PF²+EF²-PE²/ 2PF·EF，以求出β1和β2的具体角度；进而根据β3=360°-α1-α2-β1-β2，从而得到β3的具体角度；根据余弦定理，DF²=DE²+EF²-2DE·EF·cosβ3，以求出DF的长度；
根据三角形外接圆的半径(R)公式 DF/sinβ3=2R，以算出管道的直径2R。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种管道内径测量装置，其特征在于，所述管道内径测量装置包括：
行走机构；
转向机构，所述转向机构包括第一转向组件和第二转向组件，所述第一转向组件的一端安装于所述行走机构，所述第二转向组件活动安装于所述第一转向组件的另一端，所述第一转向组件驱动第二转向组件于所述管道内周向转动；
测距机构，所述测距机构活动安装于所述第二转向组件的另一端，所述第二转向组件用于驱动所述测距机构相对于所述第一转向组件翻转，以使所述测距机构于所述管道内径向转动，所述测距机构包括至少两测距传感器，至少两所述测距传感器分别用于测量所述管道的内壁到所述测距传感器之间的距离；以及
主控装置，所述主控装置电连接于所述行走机构、所述第一转向组件、所述第二转向组件和所述测距机构，以控制所述第一转向组件、所述第二转向组件驱动所述测距机构转动。
2.如权利要求1所述的管道内径测量装置，其特征在于，所述第一转向组件包括转轴件、旋转座和第一驱动件，所述转轴件的一端固定安装于所述行走机构，所述旋转座活动套设于所述转轴件的另一端，所述第二转向组件与所述第一驱动件间隔设于所述旋转座，所述第一驱动件驱动连接于所述转轴件，以使所述第一驱动件与所述旋转座带动所述第二转向组件于所述管道内周向转动。
3.如权利要求2所述的管道内径测量装置，其特征在于，所述第一驱动件包括驱动电机和蜗杆传动组，所述蜗杆传动组安装于所述旋转座，所述驱动电机驱动连接于所述蜗杆传动组，所述转轴件的周侧固定连接有固定齿轮，所述蜗杆传动组啮合连接于所述固定齿轮，以带动所述旋转座相对于所述转轴件转动。
4.如权利要求3所述的管道内径测量装置，其特征在于，所述第二转向组件包括壳体件，所述壳体件安装于所述旋转座的一侧；
所述壳体件于远离所述旋转座的一端设有两相对设置的夹持端，两所述夹持端之间形成有夹持空腔，所述测距机构的两侧转动连接于两所述夹持端。
5.如权利要求4所述的管道内径测量装置，其特征在于，所述壳体件内形成具有开口的容纳腔，所述第二转向组件还包括第二驱动件和传动齿轮组，所述第二驱动件与所述传动齿轮组间隔安装于所述容纳腔内，所述第二驱动件驱动连接于所述传动齿轮组，所述传动齿轮组驱动连接于所述测距机构，以驱动所述测距机构相对于所述夹持空腔内转动。
6.如权利要求5所述的管道内径测量装置，其特征在于，所述测距机构还包括探测主体和连接主体，所述连接主体的两端可转动连接于两所述夹持端，所述探测主体安装于所述连接主体的一侧，至少两所述测距传感器间隔设于所述探测主体远离所述连接主体的一侧。
7.如权利要求2至6任一项所述的管道内径测量装置，其特征在于，所述管道内径测量装置还包括升降机构，所述升降机构包括云台座和升降组件，所述升降组件的一端安装于所述行走机构，所述升降组件的另一端连接于所述云台座，所述转轴件安装于所述云台座。
8.如权利要求7所述的管道内径测量装置，其特征在于，所述升降组件包括升降架和升降驱动件，所述升降驱动件安装于所述行走机构，所述升降架的一端铰接连接于所述云台座，所述升降架的另一端铰接连接于所述行走机构，所述升降驱动件驱动连接于所述云台座，所述升降驱动件用于驱动所述云台座上下移动。
9.一种管道内径测量方法，应用于权利要求1至8任一项所述管道内径测量装置，其特征在于，所述管道内径测量方法包括以下步骤：
控制所述行走机构装载所述转向机构与所述测距机构进入所述管道内；
控制所述第二转向组件转动，以使两所述测距传感器朝向所述管道的内壁，此时的两所述测距传感器测出到所述管道的内壁的距离为PA，或者此时的两所述测距传感器测出到所述管道的内壁的距离为PD；
再控制所述第一转向组件分别转动两次，再分别重复步骤2，以得到PB和PC，或者得到PE和PF；
根据PA、PB和PC获取所述管道的内径，或者根据PD、PE和PF获取所述管道的内径。
10.如权利要求9所述的管道内径测量方法，其特征在于，步骤2包括：定义所述第二转向组件第一次转动时，两所述测距传感器与所述管道的内壁之间距离分别为PA1、PA2，控制所述第二转向组件第二次转动，以使PA1等于PA2；
设此时所述管道的内壁到两所述测距传感器的距离设为PA，PA=PA1=PA2；
步骤3包括：控制所述第一转向组件分别转动两次，此时所述第一转向组件转动两次的角度分别是90度和180度，以分别得到PB和PC，其中，PB=PB1=PB2，PC=PC1=PC2；
步骤4包括：通过PA、PB和PC得到一个具有外接圆的三角形；
定义∠ABP角度为b1，∠CBP角度为b2，∠ABC即∠B=b1+b2，b1=cotABP=cotPB/PA，b2=cotPB/PC；
根据三角形外接圆的半径(R)公式 AC/sinB=2R，其中AC=PA+PC，以算出管道的直径2R。
11.如权利要求9所述的管道内径测量方法，其特征在于，步骤2包括：定义所述第二转向组件第一次转动时，两所述测距传感器与所述管道的内壁之间距离分别为PD1、PD2，控制所述第二转向组件第二次转动，以使PD1等于PD2；
设此时所述管道的内壁到两所述测距传感器的距离设为PD，PD=PD1=PD2；
步骤3中包括：控制所述第一转向组件分别转动两次，此时所述第一转向组件转动两次的角度分别为α1和α2，以分别得到PE和PF，其中，PE=PE1=PE2，PF=PF1=PF2；
步骤4中包括：通过PD、PE和PF得到一个具有外接圆的三角形；
定义∠PDE为β1，∠PFE为β2，∠DEF为β3；
根据余弦定理，EF²=PE²+PF²-2PE·PF·cosα2，DE²=PD²+PE²-2PD·PE·cosα1，进而求出EF和DE的边长；
再次根据余弦定理，cosβ1=PD²+DE²-PE² / 2PD·DE，cosβ2=PF²+EF²-PE²/ 2PF·EF，以求出β1和β2的具体角度；
进而根据β3=360°-α1-α2-β1-β2，以求得β3的具体角度；
根据余弦定理，DF²=DE²+EF²-2DE·EF·cosβ3，以求出DF的长度；
根据三角形外接圆的半径(R)公式 DF/sinβ3=2R，以算出管道的直径2R。
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