一种基于超声波原理的地下管道探测小车及其控制方法技术

本发明专利技术适用于管道探测技术领域，尤其涉及一种基于超声波原理的地下管道探测小车及其控制方法，包括：管道测量系统；管道中心定位系统，管道测量系统安装在管道中心定位系统上；管道探测小车行驶系统，管道中心定位系统安装在管道探测小车行驶系统上；管道探测小车行驶系统还安装有管道探照系统和管道除垢系统。本发明专利技术包括基于声波回声测距原理以及声波反射折射原理开发的管道测量系统、基于声波回声测距原理开发的管道中心定位系统、管道探测小车行驶系统，能够实现管道探伤以及精准定位，便于管道的定期预防维护。同时，增设基于超声波除垢原理开发的管道除垢系统，管道探照系统，实现地下管道探测小车的多功能性。实现地下管道探测小车的多功能性。实现地下管道探测小车的多功能性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声波原理的地下管道探测小车及其控制方法


[0001]本专利技术属于管道探测
，尤其涉及一种基于超声波原理的地下管道探测小车及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济的飞速发展，各方面产业对运输设备的要求越来越高。在一般工业、核设施、石油天然气、军事装备、城市排水和供水等领域中,管道作为一种有效的物料输送手段而得到广泛的应用。对于石油天然气管道，由于挤压、酸雨腐蚀等各种原因,管道经常出现各种问题,严重影响了工作效率。在途经一些人口集中的地方,管道如若发生泄露就会给人们的安全带来威胁。对于排水管道，管道的泄露也会对城市环境和人们的生活产生一定的影响。因此,对管道进行有效的检测维护,保证管道的安全就成了重中之重。
[0003]目前国内外管道机器人的研究成果已经很多，但在微小管道、特殊管道(如变径管道、带有U型管的管道)进行检测、维修还刚起步。由于该类管道在各个领域都有着广泛应用，因此研发该类机器人极具吸引力。
[0004]国内外管道机器人可完成的管道作业有：对人生产、安装过程中的管内外质量检测。使用过程中焊缝情况、表面腐蚀、裂缝破损等故障诊断。恶劣环境下管道清扫、喷涂、焊接、内部抛光等维护。对埋地旧管道的修复。管道内外器材运送、抢救等其它用途。但传统的管道机器人存在着一些不足的地方，如自动适应管径变化的能力较低，越障性能较差等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术从结构和方法上进行创新，提出了一种基于超声波原理的地下管道探测小车。一种基于超声波原理的地下管道探测小车，其包括基于声波回声测距原理以及声波反射折射原理开发的管道测量系统、基于声波回声测距原理开发的管道中心定位系统、管道探测小车行驶系统，能够实现管道探伤以及精准定位，便于管道的定期预防维护。同时，增设基于超声波除垢原理开发的管道除垢系统，管道探照系统，实现地下管道探测小车的多功能性。
[0006]本专利技术还提供一种基于超声波原理的地下管道探测小车的控制方法。通过管道测量系统反馈数据，首先判断地下管道探测小车是否能够通过测量点的管道，然后判断测量点的管道是否受损，若受损，则反馈测量点的位置信息，同时利用管道探照系统反馈图像信息。若存在腐蚀性污垢，则利用管道除垢系统进行清理。通过控制地下管道探测小车在地下管道中行驶，完成信息的采集，以及管道污垢的清理，是对一种地下管道内工作机器人的前置研究，具有重要意义。
[0007]本专利技术实施例是这样实现的一种基于超声波原理的地下管道探测小车，所述基于超声波原理的地下管道探测小车包括：
[0008]管道测量系统，所述管道测量系统用于对管道及其内衬进行测量并进行自主定
位；
[0009]管道中心定位系统，所述管道测量系统安装在管道中心定位系统上，用于带动管道测量系统升降和移动；
[0010]管道探测小车行驶系统，所述管道中心定位系统安装在管道探测小车行驶系统上，管道探测小车行驶系统用于带动管道中心定位系统在管道内移动；
[0011]所述管道探测小车行驶系统还安装有管道探照系统和管道除垢系统。
[0012]优选的，所述管道探测小车行驶系统包括控制臂、车架、车轮、第一驱动电机和第一减速机构，所述第一驱动电机和第一减速机构安装在车架上，车轮转动安装在车架上，车轮通过控制臂与车架连接，第一驱动电机与第一减速机构传动连接。
[0013]优选的，所述管道中心定位系统包括：升降装置和中心定位基座总成，所述升降装置和中心定位基座总成均安装在管道探测小车行驶系统上。
[0014]优选的，所述升降装置包括第二驱动电机、第二减速机构和滑块，第二驱动电机和第二减速机构均安装在管道探测小车行驶系统上，滑块的一端与第二减速机构连接，且另一端与中心定位基座总成连接。
[0015]优选的，所述中心定位基座总成包括第一中心定位基座和第二中心定位基座，第二中心定位基座与第一中心定位基座共轴线，通过螺纹相连接。
[0016]优选的，所述管道测量系统包括主机、电池、电缆、管道内径测量装置、管道内衬厚度测量装置、管道厚度测量装置和管道探测小车定位装置，主机和电池均安装在管道探测小车行驶系统上，主机、电池、管道内径测量装置、管道内衬厚度测量装置、管道厚度测量装置和管道探测小车定位装置之间通过电缆连接。
[0017]优选的，所述管道内径测量装置包括：第一测量基座和第一超声波探头，第一测量基座安装在管道中心定位系统上；第一超声波探头安装在第一测量基座上；
[0018]所述管道内衬厚度测量装置包括：第二测量基座和第二超声波探头，第二测量基座安装在管道中心定位系统上；第二超声波探头安装在第二测量基座上；
[0019]所述管道厚度测量装置包括：第三测量基座和第三超声波探头，第三测量基座安装在管道中心定位系统上；第三超声波探头安装在第三测量基座上；
[0020]所述管道探测小车定位装置包括：第四测量基座和第四超声波探头，第四测量基座安装在管道中心定位系统上；第四超声波探头安装在第四测量基座上。
[0021]本专利技术实施例的另一目的在于提供一种基于超声波原理的地下管道探测小车的控制方法，使用如上所述的一种基于超声波原理的地下管道探测小车，包括如下步骤：
[0022]步骤一、到达测量点，首先通过管道内径测量装置采用精确测量法对管道内径进行测量，将测量数据传递至主机，判断小车尺寸是否能通过管道；
[0023]步骤二、若判定小车尺寸能通过管道，则通过升降装置对中心定位基座总成进行中心定位，同时调整小车的横向位置，使得中心定位基座总成的轴线与管道的轴线重合；
[0024]步骤三、管道内衬厚度测量装置采用精确测量法对管道内镀层进行测量，将测量数据传递至主机，判断镀层是否受损；
[0025]步骤四、管道厚度测量装置采用精确测量法对管道厚度进行测量，将测量数据传递至主机，判断管道是否受损；
[0026]步骤五、若步骤三或步骤四中管道受损，则通过管道探测小车定位装置对管道受
损的位置进行纵向、垂向定位和横向检验，同时通过管道探照系统，获取管道受损的图像信息，将信息数据均传递至主机；若存在腐蚀性污垢，则通过管道除垢装置对腐蚀性污垢进行清理；
[0027]步骤六、地下管道探测小车行驶，到达下一个测量点。
[0028]优选的，所述调整小车的横向位置的步骤，具体包括：横向安装的第一超声波探头，测量小车轴线与管道内壁之间的距离，通过小车调整，使得小车的轴线位于处于管道平分面上。
[0029]优选的，所述通过管道探测小车定位装置对管道受损的位置进行纵向、垂向定位和横向检验的步骤，具体包括：纵向安装的第四超声波探头对小车纵向位置进行测量；垂向安装的第四超声波探头对小车垂向位置进行测量；横向安装的第四超声波探头用于检验小车的轴线是否处于管道平分面上。
[0030]本专利技术提出了一种基于超声波原理的地下管道探测小车，现有的管道机器人能进行管内外质量检测，但管道内检测机器人定位技术仅存在多种理论方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波原理的地下管道探测小车，其特征在于，所述基于超声波原理的地下管道探测小车包括：管道测量系统，所述管道测量系统用于对管道及其内衬进行测量并进行自主定位；管道中心定位系统，所述管道测量系统安装在管道中心定位系统上，用于带动管道测量系统升降和移动；管道探测小车行驶系统，所述管道中心定位系统安装在管道探测小车行驶系统上，管道探测小车行驶系统用于带动管道中心定位系统在管道内移动；所述管道探测小车行驶系统还安装有管道探照系统和管道除垢系统。2.根据权利要求1所述的基于超声波原理的地下管道探测小车，其特征在于，所述管道探测小车行驶系统包括控制臂、车架、车轮、第一驱动电机和第一减速机构，所述第一驱动电机和第一减速机构安装在车架上，车轮转动安装在车架上，车轮通过控制臂与车架连接，第一驱动电机与第一减速机构传动连接。3.根据权利要求1所述的基于超声波原理的地下管道探测小车，其特征在于，所述管道中心定位系统包括：升降装置和中心定位基座总成，所述升降装置和中心定位基座总成均安装在管道探测小车行驶系统上。4.根据权利要求3所述的基于超声波原理的地下管道探测小车，其特征在于，所述升降装置包括第二驱动电机、第二减速机构和滑块，第二驱动电机和第二减速机构均安装在管道探测小车行驶系统上，滑块的一端与第二减速机构连接，且另一端与中心定位基座总成连接。5.根据权利要求3所述的基于超声波原理的地下管道探测小车，其特征在于，所述中心定位基座总成包括第一中心定位基座和第二中心定位基座，第二中心定位基座与第一中心定位基座共轴线，通过螺纹相连接。6.根据权利要求1所述的基于超声波原理的地下管道探测小车，其特征在于，所述管道测量系统包括主机、电池、电缆、管道内径测量装置、管道内衬厚度测量装置、管道厚度测量装置和管道探测小车定位装置，主机和电池均安装在管道探测小车行驶系统上，主机、电池、管道内径测量装置、管道内衬厚度测量装置、管道厚度测量装置和管道探测小车定位装置之间通过电缆连接。7.根据权利要求6所述的基于超声波原理的地下管道探测小车，其特征在于，所述管道内径测量装置包括：第一测量基座和第一超声波探头，第一测量基座安装在管道中心定位系统上；第一超声波探头安装在第一测量基座上；所述管道内衬...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳立强，董增辉，李建华，周立青，鲁嘉星，樊佳鹏，刘俊逸，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：