一种可测量管道内部点修厚度的设备及方法技术

本发明专利技术提供了一种可测量管道内部点修厚度的设备及方法，它包括用于带动整个设备在管道内部行走的行走装置；所述行走装置的顶部安装有用于能够伸缩调节的伸缩装置；所述伸缩装置的输出末端安装有旋转装置；所述旋转装置的旋转输出端安装有用于对管道内部进行测量的激光测量装置。此设备能够用于管道内部局部固化修复厚度的非开挖检测，使用微积分的思路实现无损的测量，其检测的准确高，使用方便，有效的提高了检测效率。的提高了检测效率。的提高了检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种可测量管道内部点修厚度的设备及方法


[0001]本专利技术涉及市政工程排水管道非开挖修复领域，尤其涉及一种可测量管道内部点修厚度的设备及方法。

技术介绍

[0002]排水管网修复时一般为了降低影响会优先考虑非开挖修复工艺，其中比较常用的修复工艺是局部固化修复，根据不同的管径和外部环境，设计会明确不同的厚度要求。对于大范围实施修复工程的项目，建设方很难做到全面监管，这样就可能会存在实际修复厚度低于设计要求的情况，但实际上除了检查井附近很难对局部固化厚度进行现场无损测量，对于距离检查井较远处目前只能采取开挖的测量方式，但该方法破坏范围大、恢复难度大，实际很少采用。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术的目的在于提出一种可测量管道内部点修厚度的设备及方法，此设备能够用于管道内部局部固化修复厚度的非开挖检测，使用微积分的思路实现无损的测量，其检测的准确高，使用方便，有效的提高了检测效率。
[0004]为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种可测量管道内部点修厚度的设备，它包括用于带动整个设备在管道内部行走的行走装置；所述行走装置的顶部安装有用于能够伸缩调节的伸缩装置；所述伸缩装置的输出末端安装有旋转装置；所述旋转装置的旋转输出端安装有用于对管道内部进行测量的激光测量装置。
[0005]所述行走装置包括主体车架，主体车架的底部设置有车轮，主体车架的内部设置有用于驱动车轮转动并实现装置在管道内部自动行走的电机；所述主体车架尾部设置有电源线和信号传输线，电源线与外部电源连接并为整个设备提供电能，信号传输线与中枢电脑相连并用于控制行走装置的行走。
[0006]所述伸缩装置采用电动伸缩杆，由层层内套的圆柱管组成，伸缩杆节数为多节，其中最内层的为实心圆柱杆，其它的均为空心圆柱杆；主体车架尾部的电源线和信号传输线分别为伸缩装置提供电源和传输信号。
[0007]所述伸缩装置与主体车架的顶部采用两点支撑结构，其中一个支撑点采用铰接，另一个支撑点采用电动升降铰接结构，并通过中枢电脑控制电动升降铰接结构的伸缩长度来实现伸缩装置的水平调节，确保伸缩装置的轴线处于水平位置。
[0008]所述旋转装置的中部能够相对旋转，旋转角度不小于360
°
，旋转装置的一侧与伸缩装置的最内侧的伸缩节刚性连接，另一侧与激光测量装置刚性连接，旋转装置内置小型电机提供旋转动力，并内置具有大减速比和自锁功能的齿轮减速机；主体车架尾部的电源线和信号传输线分别为旋转装置提供电源和传输信号。
[0009]所述激光测量装置由激光器、摄像头和固定杆组成，激光器的底座、摄像头的底座
均与固定杆刚性连接；激光器垂直于固定杆的轴线，具有束宽小、发散角小、能量强度高的特点并能够向垂直于固定杆轴线的方向发射束宽小、低发散角的准直光束；摄像头的镜头能够在底座上旋转，旋转面为激光器发射的激光束和固定杆轴线所组成的面，摄像头能够自动精确锁定激光束在物体上的光点，并测量镜头旋转角度的功能。
[0010]采用一种可测量管道内部点修厚度的设备进行管道内部点修厚度测量的方法，包括以下步骤：步骤一：对待测管道的拟作业管段进行封堵、降水，必要时设置导排避免上游冒溢；并对管道内部进行冲洗，尤其是待测量位置附近，应确保表面无泥垢；步骤二：使用带钩的长杆或辅助工具将本设备放入待测管道的管口，通过中枢电脑控制本设备前进，通过调整摄像头实时观测管道内情况；前进到摄像头接近待检测的局部固化边缘处时停止前进；步骤三：中枢电脑控制打开激光器，激光器光束打在管道内壁上形成光点P0，摄像头在工控机的控制下锁定光点P0，工控机记录此时摄像头的转角θ0，L
AC
=L
BD
，L
AB
=L
CD
则此时光点P0距离固定杆轴线的距离L
BP0
=L
CD
×
tanθ0+L
BD
；其中：L
AC
为摄像头转轴的轴心点C到激光器（5）下部固定杆（7）轴线的距离；L
AB
是摄像头转轴的轴心点C在固定杆轴线的投影点A与激光器轴线在固定杆轴线的投影点B之间的距离；L
BD
和L
CD
是为了计算而设置的构造线；且在设备制造好后L
AC
、L
AB
、L
BD
和L
CD
的值就是客观唯一的固定值，通过测量获取；步骤四：中枢电脑控制旋转装置朝固定方向旋转角度α1，且360应该为α1的整数倍，α1应为小的角度，激光器和摄像头同步旋转角度α1，激光器光束打在管道内壁上形成光点P1，摄像头在中枢电脑的控制下锁定光点P1，此时中枢电脑记录此时摄像头的转角θ1，则此时光点P1距离固定杆轴线的距离L
BP1
=L
CD
×
tanθ1+L
BD
；步骤五：中枢电脑控制旋转装置朝固定方向旋转角度α2，α2同样为小的角度，可设置α2=α1=α，激光器和摄像头同步旋转角度α2，激光器光束打在管道内壁上形成光点P2，摄像头在中枢电脑的控制下锁定光点P2，此时中枢电脑记录此时摄像头的转角θ2，则此时光点P2距离固定杆轴线的距离L
BP2
=L
CD
×
tanθ2+L
BD
；步骤六：重复步骤四和步骤五的操作，直至旋转装置完成一整圈的旋转，此时α1+α2+α3+α4+α5+
……
+α
n
=360
°
，并得到L
BP3
、L
BP4、
L
BP5
……
L
BPn
，其中L
BPn
=L
BP0
；考虑到α1、α2、α3、α4、α5……
α
n
足够小，则此处管道内壁的周长C=（α1×
π/180）
×
（L
BP0
+L
BP1
）/2+（α2×
π/180）
×
（L
BP1
+L
BP2
）/2+（α3×
π/180）
×
（L
BP2
+L
BP3
）/2+
……
+（α
n
‑1×
π/180）
×
（L
BPn
‑2+L
BPn
‑1）/2+（α
n
×
π/180）
×
（L
BPn
‑1+L
BPn
）/2；当α1=α2=α3=
……
=α
n
=α时，此处管道内壁的周长为：C=（α
×
π/180）（L
BP0
+L
BP1
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可测量管道内部点修厚度的设备，其特征在于，它包括用于带动整个设备在管道内部行走的行走装置；所述行走装置的顶部安装有用于能够伸缩调节的伸缩装置（3）；所述伸缩装置（3）的输出末端安装有旋转装置（4）；所述旋转装置（4）的旋转输出端安装有用于对管道内部进行测量的激光测量装置。2.根据权利要求1所述一种可测量管道内部点修厚度的设备，其特征在于：所述行走装置包括主体车架（1），主体车架（1）的底部设置有车轮（2），主体车架（1）的内部设置有用于驱动车轮（2）转动并实现装置在管道内部自动行走的电机；所述主体车架（1）尾部设置有电源线和信号传输线，电源线与外部电源连接并为整个设备提供电能，信号传输线与中枢电脑相连并用于控制行走装置的行走。3.根据权利要求1所述一种可测量管道内部点修厚度的设备，其特征在于：所述伸缩装置（3）采用电动伸缩杆，由层层内套的圆柱管组成，伸缩杆节数为多节，其中最内层的为实心圆柱杆，其它的均为空心圆柱杆；主体车架（1）尾部的电源线和信号传输线分别为伸缩装置（3）提供电源和传输信号。4.根据权利要求3所述一种可测量管道内部点修厚度的设备，其特征在于：所述伸缩装置（3）与主体车架（1）的顶部采用两点支撑结构，其中一个支撑点采用铰接，另一个支撑点采用电动升降铰接结构，并通过中枢电脑控制电动升降铰接结构的伸缩长度来实现伸缩装置（3）的水平调节，确保伸缩装置（3）的轴线处于水平位置。5.根据权利要求1所述一种可测量管道内部点修厚度的设备，其特征在于：所述旋转装置（4）的中部能够相对旋转，旋转角度不小于360
°
，旋转装置（4）的一侧与伸缩装置（3）的最内侧的伸缩节刚性连接，另一侧与激光测量装置刚性连接，旋转装置（4）内置小型电机提供旋转动力，并内置具有大减速比和自锁功能的齿轮减速机；主体车架（1）尾部的电源线和信号传输线分别为旋转装置（4）提供电源和传输信号。6.根据权利要求1所述一种可测量管道内部点修厚度的设备，其特征在于：所述激光测量装置由激光器（5）、摄像头（6）和固定杆（7）组成，激光器（5）的底座、摄像头（6）的底座均与固定杆（7）刚性连接；激光器（5）垂直于固定杆（7）的轴线，具有束宽小、发散角小、能量强度高的特点并能够向垂直于固定杆（7）轴线的方向发射束宽小、低发散角的准直光束；摄像头（6）的镜头能够在底座上旋转，旋转面为激光器（5）发射的激光束和固定杆（7）轴线所组成的面，摄像头（6）能够自动精确锁定激光束在物体上的光点，并测量镜头旋转角度的功能。7.采用权利要求1
‑
6任意一项所述一种可测量管道内部点修厚度的设备进行管道内部点修厚度测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：对待测管道的拟作业管段进行封堵、降水，必要时设置导排避免上游冒溢；并对管道内部进行冲洗，尤其是待测量位置附近，应确保表面无泥垢；步骤二：使用带钩的长杆或辅助工具将本设备放入待测管道的管口，通过中枢电脑控制本设备前进，通过调整摄像头实时观测管道内情况；前进到摄像头（6）接近待检测的局部固化边缘处时停止前进；步骤三：中枢电脑控制打开激光器（5），激光器（5）光束打在管道内壁上形成光点P0，摄像头（6）在工控机的控制下锁定光点P0，工控机记录此时摄像头的转角θ0，L
AC
=L
BD
，L
AB
=L
CD
则
此时光点P0距离固定杆（7）轴线的距离L
BP0
=L
CD
×
tanθ0+L
BD
；其中：L
AC
为摄像头转轴的轴心点C到激光器（5）下部固定杆（7）轴线的距离；L
AB
是摄像头转轴的轴心点C在固定杆轴线的投影点A与激光器轴线在固定杆轴线的投影点B之间的距离；L
BD
和L
CD
是为了计算而设置的构造线；且在设备制造好后L
AC
、L
AB
、L
BD
和L
CD
的值就是客观唯一的固定值，通过测量获取；步骤四：中枢电脑控制旋转装置（4）朝固定方向旋转角度α1，且360应该为α1的整数倍，α1应为小的角度，激光器（5）和摄像头同步旋转角度α1，激光器（5）光束打在管道内壁上形成光点P1，摄像头（6）在中枢电脑的控制下锁定光点P1，此时中枢电脑记录此时摄像头（6）的转角θ1，则此时光点P1距离固定杆（7）轴线的距离L
BP1
=L
CD
×
tanθ1+L
BD
；步骤五：中枢电脑控制旋转装置（4）朝固定方向旋转角度α2，α2同样为小的角度，可设置α2=α1=α，激光器（5）和摄像头同步旋转角度α2，激光器（5）光束打在管道内壁上形成光点P2，摄像头（6）在中枢电脑的控制下锁定光点P2，此时中枢电脑记录此时摄像头（6）的转角θ2，则此时光点P2距离固定杆（7）轴线的距离L
BP2
=L
CD
×
tanθ2+L

【专利技术属性】
技术研发人员：刘卡，黄荣敏，张浩，成涛，范伟平，段海波，成浩科，文铖，雷蕊菡，张静，何義，张亚洁，
申请(专利权)人：长江生态环保集团有限公司，
类型：发明
国别省市：