【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及监测，尤其涉及一种可控伸缩长距离监测装置及其工作方法。
技术介绍
1、在工程应用中，日常维护及检测时需对物体进行监测与测距，但实际监测所处的环境可能不便于行走或存在安全隐患。例如，具有高温、高压、高辐射等恶劣的监测环境，或是高空、水下、管道和容器内部等不便于人类行动的监测环境。薄壁可伸缩杆是一种薄壁管状结构的杆，通常由碳纤维、玻璃纤维等复合材料或是金属材料制成，由于其可承受大变形等特性，可在卷拢状态下实现可控展开，具有轻质高强、空间利用率高、可重复卷展等优点，能适应复杂多变的工作环境，在航空航天、交通运输、医疗器械等领域有着广阔的应用前景。
2、故本专利技术针对复杂环境下的无人化、智能化测控需求，设计开发了一种高精度可控伸缩长距离监测装置，满足现代工业对测试精度、轻量化、可视化及便携的设计要求，以实现长距离无人化监测，可应用于高压容器内部监测、核电站关键结构监测、空天机构位置监测、管道及隧道等的内部监测等领域。
技术实现思路
1、鉴于现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可控伸缩长距离监测装置及其工作方法，旨在应对监测环境的复杂性，实现长距离物体的监测与测距功能。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：包括主体壳，所述主体壳内安装有轴向水平的转轴，该转轴上同轴固定有滚筒，所述滚筒沿其外周绕设有薄壁可伸缩杆，薄壁可伸缩杆内端固连在滚筒上，外端弧形卷绕并于端部固连有监测模块，所述转轴端部经由传动模块驱动转动以使薄壁可伸缩
3、进一步的，所述薄壁可伸缩杆内端同轴卷绕在滚筒上，薄壁可伸缩杆外端经缓冲模块导向水平延伸并于端部弯曲卷绕，其卷绕的所在中心轴线方向与滚筒轴线方向垂直，即滚筒其轴向为横向左右延伸，薄壁可伸缩杆外端弯曲卷绕方向则为纵向，整体为两端朝上弧形弯折靠近。
4、进一步的，所述缓冲模块包括下弧形板、侧弧形板、阻尼减震器及挡板，所述下弧形板位于滚筒下方，下弧形板上表面开设有以利于薄壁可伸缩杆由卷绕过渡到水平的过渡槽，所述侧弧形板位于滚筒侧端，其端面开设有弧形槽以利对接卷绕状的薄壁可伸缩杆，所述阻尼减震器分别设置在下弧形板下方及侧弧形板远离薄壁可伸缩杆一侧，所述挡板呈倒l型固连在主体壳上。
5、进一步的，所述滚筒上延其长度方向间隔均布有若干用以固定薄壁可伸缩杆内端的固定孔，该固定孔均自外朝内径向延伸。
6、进一步的，所述主体壳内经一隔板分隔为上下层，所述传动模块包括电源、电机、电机支架、联轴器、传动轴、锥齿轮、中轴、轴承支座、轴承；所述转轴上经轴承与轴承支座转动连接，轴承支座固连在隔板上端，所述转轴其中一端经锥齿轮与一竖向延伸的中轴的锥齿轮啮合传动，所述中轴下端贯穿隔板并经锥齿轮与一水平延伸的传动轴端部锥齿轮联动，所述传动轴另一端经联轴器与电机连接，所述电机经电机支架固连在主体壳内并外接有电源。
7、进一步的，所述止停模块包括固连在主体壳内的呈门型的止停框架，所述止停框架上设置有顶部凹槽以供电动推杆安装固定，所述止停框架两侧对称设置有两橡胶轮，所述橡胶轮均转动连接止停框架上，所述止停框架内经两侧竖向的滑轨滑接有升降台，所述薄壁可伸缩杆水平延伸于橡胶轮与升降台之间穿过。
8、进一步的，所述监测模块包括与薄壁可伸缩杆胶接固连的推板，所述推板上经万向接头连接有无线监测设备，所述推板上还设置有光电传感器，所述线监测设备与光电传感器均经嵌设在主体壳内的无线智能终端监控装置控制启闭；所述主体壳内设有激光测距模块，该激光测距模块包括激光测距传感器与输入端控制屏，所述输入端控制屏嵌设在主体壳侧部开设的凹槽内，激光测距传感器方向正对薄壁可伸缩杆伸缩方向，所述输入端控制屏与电动推杆电性连接。
9、进一步的，所述主体壳顶部与前侧均呈敞口状并经一l形板盖设封闭，所述主体壳与l形板经磁吸连接闭合，所述l形板前侧竖直段上开设有供监测模块与薄壁可伸缩杆伸出的t型槽。
10、进一步的，所述薄壁可伸缩杆外端部为未接合的圆筒状，其圆心角为 α，且0.5π≤ α≤2π，初始半径为 r，卷拢半径为 r，长度为 l，宽度为 b，厚度为 t；与所述滚筒的圆心到所述 l形板的距离满足： ，其中， v为所述薄壁可伸缩杆材料的泊松比， β为所述薄壁可伸缩杆的轴向弹性模量与径向弹性模量之比， b、 t、 r、 r分别为所述薄壁可伸缩杆的宽度、厚度、初始半径及卷拢半径。
11、一种可控伸缩长距离监测装置的工作方法，按以下步骤进行：首先将装置放置到位，且各模块复位，接着启动电机，经传动模块驱动滚筒旋转，原绕设在紧贴在滚筒上的薄壁可伸缩杆被动绕转，并沿着弧形槽与过渡槽延伸，并最终至水平将监测模块推出到达指定位置，通过监测模块完成对外部环境的监测；复位时驱动电机反转，滚筒旋转反转将薄壁可伸缩杆重新卷绕，监测模块被动复位。
12、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
13、（1）本专利技术中，通过模块化的机构设计，使薄壁可伸缩杆实现任意位置的启停及伸缩运动，从而保证伸缩精度和伸缩过程的平稳运行。
14、（2）本专利技术中，主体壳与隔板采用抽屉式结构的方式，使装置整体易于装配，便于薄壁可伸缩杆及滚筒依据实际工况进行设计和调整。
15、（3）本专利技术可满足工程实际对轻量化、便携性的设计要求。通过薄壁可伸缩杆、激光测距模块及监测模块的设置，可实现复杂环境下的长距离、无人化的实时监测功能。
16、下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。
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1.一种可控伸缩长距离监测装置，其特征在于：包括主体壳，所述主体壳内安装有轴向水平的转轴，该转轴上同轴固定有滚筒，所述滚筒沿其外周绕设有薄壁可伸缩杆，薄壁可伸缩杆内端固连在滚筒上，外端弧形卷绕并于端部固连有监测模块，所述转轴端部经由传动模块驱动转动以使薄壁可伸缩杆延展至水平延伸推动监测模块伸缩，所述主体壳内设置有止停模块，所述止停模块包括竖向延伸用以压设在薄壁可伸缩杆上的电动推杆。
2.根据权利要求1所述的一种可控伸缩长距离监测装置，其特征在于：所述薄壁可伸缩杆内端同轴卷绕在滚筒上，薄壁可伸缩杆外端经缓冲模块导向水平延伸并于端部弯曲卷绕，其卷绕的所在中心轴线方向与滚筒轴线方向垂直，即滚筒其轴向为横向左右延伸，薄壁可伸缩杆外端弯曲卷绕方向则为纵向，整体为两端朝上弧形弯折靠近。
3.根据权利要求2所述的一种可控伸缩长距离监测装置，其特征在于：所述缓冲模块包括下弧形板、侧弧形板、阻尼减震器及挡板，所述下弧形板位于滚筒下方，下弧形板上表面开设有以利于薄壁可伸缩杆由卷绕过渡到水平的过渡槽，所述侧弧形板位于滚筒侧端，其端面开设有弧形槽以利对接卷绕状的薄壁可伸缩杆，所述
4.根据权利要求1所述的一种可控伸缩长距离监测装置，其特征在于：所述滚筒上延其长度方向间隔均布有若干用以固定薄壁可伸缩杆内端的固定孔，该固定孔均自外朝内径向延伸。
5.根据权利要求1所述的一种可控伸缩长距离监测装置，其特征在于：所述主体壳内经一隔板分隔为上下层，所述传动模块包括电源、电机、电机支架、联轴器、传动轴、锥齿轮、中轴、轴承支座、轴承；所述转轴上经轴承与轴承支座转动连接，轴承支座固连在隔板上端，所述转轴其中一端经锥齿轮与一竖向延伸的中轴的锥齿轮啮合传动，所述中轴下端贯穿隔板并经锥齿轮与一水平延伸的传动轴端部锥齿轮联动，所述传动轴另一端经联轴器与电机连接，所述电机经电机支架固连在主体壳内并外接有电源。
6.根据权利要求1所述的一种可控伸缩长距离监测装置，其特征在于：所述止停模块包括固连在主体壳内的呈门型的止停框架，所述止停框架上设置有顶部凹槽以供电动推杆安装固定，所述止停框架两侧对称设置有两橡胶轮，所述橡胶轮均转动连接止停框架上，所述止停框架内经两侧竖向的滑轨滑接有升降台，所述薄壁可伸缩杆水平延伸于橡胶轮与升降台之间穿过。
7.根据权利要求1所述的一种可控伸缩长距离监测装置，其特征在于：所述监测模块包括与薄壁可伸缩杆胶接固连的推板，所述推板上经万向接头连接有无线监测设备，所述推板上还设置有光电传感器，所述线监测设备与光电传感器均经嵌设在主体壳内的无线智能终端监控装置控制启闭；所述主体壳内设有激光测距模块，该激光测距模块包括激光测距传感器与输入端控制屏，所述输入端控制屏嵌设在主体壳侧部开设的凹槽内，激光测距传感器方向正对薄壁可伸缩杆伸缩方向，所述输入端控制屏与电动推杆电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种可控伸缩长距离监测装置，其特征在于：所述主体壳顶部与前侧均呈敞口状并经一L形板盖设封闭，所述主体壳与L形板经磁吸连接闭合，所述L形板前侧竖直段上开设有供监测模块与薄壁可伸缩杆伸出的T型槽。
9.根据权利要求8所述的一种可控伸缩长距离监测装置，其特征在于：所述薄壁可伸缩杆外端部为未接合的圆筒状，其圆心角为α，且0.5π≤α≤2π，初始半径为R，卷拢半径为r，长度为L，宽度为b，厚度为t；与所述滚筒的圆心到所述L形板的距离满足：，其中，v为所述薄壁可伸缩杆材料的泊松比，β为所述薄壁可伸缩杆的轴向弹性模量与径向弹性模量之比，b、t、R、r分别为所述薄壁可伸缩杆的宽度、厚度、初始半径及卷拢半径。
10.一种可控伸缩长距离监测装置的工作方法，其特征在于，采用如权利要求1-9所述的任一种可控伸缩长距离监测装置，并按以下步骤进行：首先将装置放置到位，且各模块复位，接着启动电机，经传动模块驱动滚筒旋转，原绕设在紧贴在滚筒上的薄壁可伸缩杆被动绕转，并沿着弧形槽与过渡槽延伸，并最终至水平将监测模块推出到达指定位置，通过监测模块完成对外部环境的监测；复位时驱动电机反转，滚筒旋转反转将薄壁可伸缩杆重新卷绕，监测模块被动复位；复位时驱动电机反转，滚筒旋转反转将薄壁可伸缩杆重新卷绕，监测模块被动复位。
...【技术特征摘要】
1.一种可控伸缩长距离监测装置，其特征在于：包括主体壳，所述主体壳内安装有轴向水平的转轴，该转轴上同轴固定有滚筒，所述滚筒沿其外周绕设有薄壁可伸缩杆，薄壁可伸缩杆内端固连在滚筒上，外端弧形卷绕并于端部固连有监测模块，所述转轴端部经由传动模块驱动转动以使薄壁可伸缩杆延展至水平延伸推动监测模块伸缩，所述主体壳内设置有止停模块，所述止停模块包括竖向延伸用以压设在薄壁可伸缩杆上的电动推杆。
2.根据权利要求1所述的一种可控伸缩长距离监测装置，其特征在于：所述薄壁可伸缩杆内端同轴卷绕在滚筒上，薄壁可伸缩杆外端经缓冲模块导向水平延伸并于端部弯曲卷绕，其卷绕的所在中心轴线方向与滚筒轴线方向垂直，即滚筒其轴向为横向左右延伸，薄壁可伸缩杆外端弯曲卷绕方向则为纵向，整体为两端朝上弧形弯折靠近。
3.根据权利要求2所述的一种可控伸缩长距离监测装置，其特征在于：所述缓冲模块包括下弧形板、侧弧形板、阻尼减震器及挡板，所述下弧形板位于滚筒下方，下弧形板上表面开设有以利于薄壁可伸缩杆由卷绕过渡到水平的过渡槽，所述侧弧形板位于滚筒侧端，其端面开设有弧形槽以利对接卷绕状的薄壁可伸缩杆，所述阻尼减震器分别设置在下弧形板下方及侧弧形板远离薄壁可伸缩杆一侧，所述挡板呈倒l型固连在主体壳上。
4.根据权利要求1所述的一种可控伸缩长距离监测装置，其特征在于：所述滚筒上延其长度方向间隔均布有若干用以固定薄壁可伸缩杆内端的固定孔，该固定孔均自外朝内径向延伸。
5.根据权利要求1所述的一种可控伸缩长距离监测装置，其特征在于：所述主体壳内经一隔板分隔为上下层，所述传动模块包括电源、电机、电机支架、联轴器、传动轴、锥齿轮、中轴、轴承支座、轴承；所述转轴上经轴承与轴承支座转动连接，轴承支座固连在隔板上端，所述转轴其中一端经锥齿轮与一竖向延伸的中轴的锥齿轮啮合传动，所述中轴下端贯穿隔板并经锥齿轮与一水平延伸的传动轴端部锥齿轮联动，所述传动轴另一端经联轴器与电机连接，所述电机经电机支架固连在主体壳内并外接有电源。
6.根据权利要求1所述的一种可控伸缩长距离监测装置，其特征在于：所述止停模块包括固连在主体壳内的呈门型的止...
【专利技术属性】
技术研发人员：王冰，林心雨，赵陈敏，关成龙，钟舜聪，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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