一种长距离引水隧洞运行期病害智能检测机构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种长距离引水隧洞运行期病害智能检测机构，包括AUV水下机器人和ROV水下机器人，AUV水下机器人以线缆连接的方式与岸基电源和外部控制器连接，AUV水下机器人搭载在ROV水下机器人上，外部控制器通过ROV水下机器人控制AUV水下机器人的布放和回收，且二者通过无线信号连接；在AUV水下机器人的头部内侧设有检测模块，检测模块包括声学3D全息仪、激光扫描仪、以及近光学检测组件。将用于水下检测的机器人一分为二，AUV水下机器人进行病害检测，ROV水下机器人用于进行水下充电及定位，二者配合作业提升了检测作业半径和检测速度；在AUV水下机器人上搭载声学3D全息仪、激光扫描仪以及近光学检测组件，既提高检测速度，也确保检测精度。也确保检测精度。也确保检测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种长距离引水隧洞运行期病害智能检测机构


[0001]本技术涉及引水隧洞内部病害检测领域，具体涉及一种长距离引水隧洞运行期病害智能检测机构。

技术介绍

[0002]引水隧洞在水利工程中有着重要的地位，主要用于输水，灌溉等工程中，然而长时间的使用会导致隧洞壁出现裂缝，渗漏等病害，目前有两种检测方法，一种是人工检测，另一种是水下机器人检测。人工检测的危险性大，成本高，目前该方法已经基本被淘汰；水下机器人又可分为两种，一种是有缆水下机器人(ROV)，一种是无缆水下机器人(AUV)。
[0003]目前，ROV的发展已经较为成熟，因为它有缆绳，所以有着信息传递方便和可持续供能的优点，但缆绳也极大限制了它的活动范围，难以应对8km以上的引水隧洞；且ROV的缆绳容易打结，断裂，以及在水下易于缠绕在水草，石块，沉木等障碍物上影响ROV的工作，甚至导致其无法返航。AUV的研究起步较晚，研究较浅，因为没有缆绳的约束，这极大的提高了其活动范围，且不存在缆绳打结和缠绕等问题，然而AUV在水下工作时受能量和信息传递的约束。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种长距离引水隧洞运行期病害智能检测机构，提高检测的速度、精度以及准确性。
[0005]本技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种长距离引水隧洞运行期病害智能检测机构，其特征在于：包括用于检测的AUV水下机器人和用于提供能量补给和信息交互的ROV水下机器人，AUV水下机器人以线缆连接的方式与岸基电源和外部控制器连接，AUV水下机器人搭载在ROV水下机器人上，外部控制器通过ROV水下机器人控制AUV水下机器人的布放和回收；在AUV水下机器人的头部内侧设有检测模块，检测模块包括用于声呐探测的声学3D全息仪、用于激光扫描的激光扫描仪、以及用于光学详细检测的近光学检测组件；ROV水下机器人设有声呐信号接收装置，用于接收AUV水下机器人的声呐信号并实现定位功能。
[0007]按上述技术方案，AUV水下机器人包括第一艇身，在第一艇身上还设有第一动力模块、病害识别模块、以及第一对接固定模块；动力模块设在第一艇身的外壁周部，第一对接固定模块和对接模块设在第一艇身的前部，病害识别模块设在第一艇身的内部，病毒识别模块与检测模块电性相连；
[0008]ROV水下机器人包括第二艇身，在第二艇身上设有驱动ROV水下机器人移动的第二动力模块、与第一对接固定模块相匹配的第二对接固定模块、用于给ROV水下机器人提供能量的感应充电模块、以及线缆模块；第二动力模块设在第二艇身的底部；第一对接固定模块和第二对接固定模块相连，在第一和第二对接固定模块的作用下实现ROV水下机器人和 AUV水下机器人的结合和分离；感应充电模块设在第二对接固定模块的内侧，且在第一、第
二对接固定模块对接时与AUV水下机器人电性相连；线缆模块一端与ROV水下机器人相连，另一端与岸基电源相连。
[0009]按上述技术方案，声学3D全息仪采用水下高分辨率隧道结构检测多波束剖面声呐；激光扫描仪采用水下三维激光扫描仪；近光学检测组件包括伸缩臂、探照灯以及摄像头，伸缩臂一端固定设在AUV水下机器人上，另一端与探照灯和摄像头相连，摄像头位于探照灯的内部，伸缩臂具有三个自由度；摄像头采用水下摄像头，探照灯采用高亮LED光源，光源亮度调节平滑。
[0010]按上述技术方案，伸缩臂与AUV水下机器人的连接处设为升降结构，在升降结构的作用下，近光学检测组件收纳至AUV水下机器人艇身内。
[0011]按上述技术方案，第一动力模块包括前进部、转向部以及浮潜部，前进部设在第一艇身的尾部，转向部设于第一艇身的底端后侧，转向部设在前进部的前端，浮潜部设在第一艇身两侧。
[0012]按上述技术方案，前进部包括水泵和平衡翼，在第一艇身上设有前后贯穿的腔体，水泵设在腔体内，平衡翼均匀间隔设在腔体周圈外壁上；转向部包括转向舵和辅助螺旋桨，辅助螺旋桨设在转向舵的正后方；浮潜部对称布设在第一艇身两侧，在单侧设有一大一小两个螺旋桨，较大的螺旋桨设在第一艇身靠近头部侧，较小的螺旋桨设在第一艇身靠近尾部侧。
[0013]按上述技术方案，第一固定对接模块包括对称布设在第一舱体前部两侧的机械臂、机械爪、探照灯和机舱；机舱设在第一艇身内部，在机舱与第一艇身的外壁接触处设有舱盖，机械臂一端设在机舱内；机械臂的另一端与机械爪相连，机械臂及机械爪具有收入到机舱和伸出机舱两个状态；机械爪具有四个机械手指，两两配合卡住固定杆起到固定的作用；激光陀螺仪设在第一舱体内部；
[0014]第二固定对接模块包括设于第二舱体前部两侧的固定架和设在第二舱体内部的电磁锁，固定架呈漏斗网状结构，固定架较小的一端固定设在第二舱体的前部；通过机械爪抓紧和松开固定架实现ROV水下机器人和AUV水下机器人的结合和分离；电磁锁根据ROV水下机器人和AUV水下机器人的状态实现锁紧功能。
[0015]按上述技术方案，在AUV水下机器人的前部设有内含充电线圈的对接棒，在ROV水下机器人充电感应模块上设有与对接棒相匹配的对接口；对接棒设在两侧机械臂之间，对接口设在固定架中部，通过机械爪抓紧和松开固定架实现对充电棒和对接口的结合和分离。
[0016]按上述技术方案，第二动力模块采用履带式结构，包括底盘框架，底盘框架设在第二舱体的底部，在底盘框架上设有直流电机、主动轮、从动轮、以及橡胶履带，橡胶履带采用带胎面的弹性带。
[0017]按上述技术方案，线缆模块选用脐带缆，采用凯夫拉材料增强，中性浮力。
[0018]本技术具有以下有益效果：
[0019]将用于水下检测的机器人一分为二，AUV水下机器人进行病害检测，ROV水下机器人作为中转站用于进行水下充电及定位，二者配合作业，提升了检测作业半径和检测速度；另外，在AUV水下机器人上搭载声学3D全息仪、激光扫描仪、以及近光学检测组件，采用以声学检侧为主、光学检测为辅的快速普查，抵近光学摄像、激光测距详查的“普查+详查”检测
AUV水下机器人的结合和分离；感应充电模块设在第二对接固定模块的内侧，且在第一、第二对接固定模块对接时与AUV水下机器人电性相连；线缆模块一端与ROV水下机器人相连，另一端与岸基电源相连。
[0035]进一步，声学3D全息仪采用水下高分辨率隧道结构检测多波束剖面声呐，本实施例中搭载美国劳雷研发的T2250
‑
360 Tunnel Profiler测量系统；它采用高频低功率多波束技术,获取连续的360
°
剖面数据和连续高分辨率的水下隧道壁图像，成像清晰，形成实时隧洞结构三维点云模型,可以在三个平面上进行视觉损伤评估和测量，数据采集速度快、空间分辨率高，提取隧洞典型截面查看结构变形,同时检测淤积物情况,扫描断面误差达到0.029m，检测效果较好，为最终隧洞精细数据的获取提供了保证。同时还可以用于导航、避碰、区域搜索、实时跟踪等应用。
[0036]激光扫描仪采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长距离引水隧洞运行期病害智能检测机构，其特征在于：包括用于检测的AUV水下机器人和用于提供能量补给和信息交互的ROV水下机器人，AUV水下机器人以线缆连接的方式与岸基电源和外部控制器连接，AUV水下机器人搭载在ROV水下机器人上，外部控制器通过ROV水下机器人控制AUV水下机器人的布放和回收；在AUV水下机器人的头部内侧设有检测模块，检测模块包括用于声呐探测的声学3D全息仪、用于激光扫描的激光扫描仪、以及用于光学详细检测的近光学检测组件；ROV水下机器人设有声呐信号接收装置，用于接收AUV水下机器人的声呐信号并实现定位功能。2.根据权利要求1所述的长距离引水隧洞运行期病害智能检测机构，其特征在于：AUV水下机器人包括第一艇身，在第一艇身上还设有第一动力模块、病害识别模块、以及第一对接固定模块；动力模块设在第一艇身的外壁周部，第一对接固定模块和对接模块设在第一艇身的前部，病害识别模块设在第一艇身的内部，病毒识别模块与检测模块电性相连；ROV水下机器人包括第二艇身，在第二艇身上设有驱动ROV水下机器人移动的第二动力模块、与第一对接固定模块相匹配的第二对接固定模块、用于给ROV水下机器人提供能量的感应充电模块、以及线缆模块；第二动力模块设在第二艇身的底部；第一对接固定模块和第二对接固定模块相连，在第一和第二对接固定模块的作用下实现ROV水下机器人和AUV水下机器人的结合和分离；感应充电模块设在第二对接固定模块的内侧，且在第一对接固定模块与第二对接固定模块对接时与AUV水下机器人电性相连；线缆模块一端与ROV水下机器人相连，另一端与岸基电源相连。3.根据权利要求1或2所述的长距离引水隧洞运行期病害智能检测机构，其特征在于：声学3D全息仪采用水下高分辨率隧道结构检测多波束剖面声呐；激光扫描仪采用水下三维激光扫描仪；近光学检测组件包括伸缩臂、探照灯以及摄像头，伸缩臂一端固定设在AUV水下机器人上，另一端与探照灯和摄像头相连，摄像头位于探照灯的内部，伸缩臂具有三个自由度；摄像头采用水下摄像头，探照灯采用高亮LED光源，光源亮度调节平滑。4.根据权利要求3所述的长距离引水隧洞运行期病害智能检测机构，其特征在于：伸缩臂与AUV水下机器人的连接处设为升降结构，在升降结构的作用下，近光学检测组件收纳至AUV水下机器人艇身内。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琛鑫，王冠宇，朱志杰，王子羽，甘进，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：