一種管道三維姿態測量儀的制作方法

本實用新型涉及電力設備的技術領域，更具體地說，涉及一種管道三維姿態測量儀。

背景技術：

近年來，在電力管道、石油管道、燃氣管道、自來水管道、通信管道和排水管道等市政管道的建設中,正逐步取代傳統的挖槽埋管的地下管線施工方法。特別在電纜頂管施工中最突出的特點就是適應性問題，針對不同的地質情況、施工條件和設計要求，選用與之適應的頂管施工方式，如何正確地選擇頂管機和配套輔助設備，對于頂管施工來說將是非常關鍵的。由于施工水平和工藝等因素,非開挖竣工管道的軌跡往往與導向孔的設計軌跡存在很大的差異,而準確地掌握竣工管道的地下空間位置又十分重要,它不但是評價工程質量的指標,而且也能為以后新建管道的軌跡設計提供依據,以避免管線相交或發生地下管線事故。因此對竣工的地下管道必須測量其三維位置,研究非開挖竣工管道的三維位置測量技術有十分重要的現實意義。

在現有的管道三維測量技術中，市面上的測量設備只是采用一個里程計來測量里程數據，這樣大大降低校核測量設備里程的準確性和完整性；同時現有測量設備的支架輪是采用單軸承的結構，上述兩個結構大大降低了設備的測量精度和測量的穩定性。另外，現有測量設備的主機電路板和里程計的電路板是融合在一個電路板上，設備開機使用時主機易發熱溫度較高無法散熱，導致內部結構易高溫故障。

因此，如何設計一種測量精度高、測量穩定性高、方便操作使用和降低發熱量的管道三維姿態測量儀成為電纜施工行業內亟待解決的一大技術難題。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服現有技術中的缺點與不足，提供一種實用性強的管道三維姿態測量儀，該管道三維姿態測量儀測量精度高和測量穩定性高，并且適應電纜施工行業需要，為電纜頂管施工中的管線事故分析提供有效的依據。同時，該管道三維姿態測量儀發熱量低，從而延長管道三維姿態測量儀的使用壽命。

為了達到上述目的，本實用新型通過下述技術方案予以實現：一種管道三維姿態測量儀，包括主體和設置在主體兩端的支架；其特征在于：

所述主體兩端的支架上均由三個支臂連接組成，每個支臂上分別設置有雙軸承輪和里程計；所述支架內部設置有用于接收、計算和傳送測量里程數據的里程計電路板；每個所述里程計與里程計電路板信號連接；

所述主體包括：

用于提供電源的內置電源；

用于測量管道各個位置的航向和俯仰角的慣性測量單元；

用于實時接收慣性測量單元和里程計電路板的測量數據、控制慣性測量單元和內置電源、以及用于實時處理測量數據得出管道三維位置的主體電路板；

所述慣性測量單元和里程計電路板分別與主體電路板信號連接；所述內置電源與慣性測量單元、里程計電路板和主體電路板電連接。

在上述方案中，本實用新型的主體電路板將慣性測量單元中測量得到的航向和姿態數據信息以及將里程電路板中傳送的里程數據信息進行處理，得到管道內各個位置的相對三維位置坐標，最后結合管道的起點坐標和終點坐標，從而得到管道內各個位置的三維位置坐標。其中，三個支臂上均設置有里程計，可便于校核管道三維姿態測量儀里程測量的準確性和完整性，從而提高管道三維姿態測量儀的測量精度高和測量穩定性。同時，支臂上設置有雙軸承輪，相對于單軸承輪來說可以有效地避免當一個輪出現空轉情況時所產生的里程記數丟失，從而更好地保證了測量精度。

同時，本實用新型的里程電路板和主體電路板分別安裝于支架和主體內部，使得里程電路板與主體電路板完全脫離，從而大大降低管道三維姿態測量儀的發熱量，從而延長管道三維姿態測量儀的使用壽命。

所述雙軸承輪包括輪轂、設置在輪轂上的兩個軸承和安裝在輪轂上的輪套；所述輪轂通過兩個軸承與支臂連接。

所述輪套為纖維尼龍制成的輪套。

本實用新型還包括軸承擋圈和沉頭螺栓；所述軸承擋圈設置在輪轂上方和下方，并與輪轂連接；所述沉頭螺栓跨設于輪套上并與輪轂連接。

所述主體與支架之間為可拆卸連接；所述主體與支架之間通過螺栓實現可拆卸連接。該連接方式便于主體與支架的安裝和拆卸，從而提高測量儀部件維修的便利性。

兩個所述支架與主體連接的一端端面上設置有D型限位槽。支架上設有D型限位槽，使得兩個支架與主體拼接時，可保證兩端支架的裝配方向一致。

所述內置電源為充電鋰電池；所述主體上設置有用于內置電源充電以及用于里程計電路板與內置電源連接的防水式插頭；所述里程計電路板通過里程數據線與防水式插頭連接。本實用新型將里程數據線和內置電源的充電數據線的插頭合并成一個防水式插頭。

所述主體上還設置有用于顯示內置電源充電狀況的充電指示燈。當充電狀態時充電指示燈顯示紅燈，當充滿電池時充電指示燈顯示綠燈。

所述主體外側設置有按鍵界面。該按鍵界面具有防水性能，安裝在主體外側使得操作簡單方便。

所述主體外側設置有用于數據導出的USB接口。該USB接口采用防水性能強的USB接口。

與現有技術相比，本實用新型具有如下優點與有益效果：本實用新型管道三維姿態測量儀實用性強，該管道三維姿態測量儀測量精度高和測量穩定性高，并且適應電纜施工行業需要，為電纜頂管施工中的管線事故分析提供有效的依據。同時，該管道三維姿態測量儀發熱量低，從而延長管道三維姿態測量儀的使用壽命。

附圖說明

圖1是本實用新型管道三維姿態測量儀的結構示意圖一；

圖2是本實用新型管道三維姿態測量儀中雙軸承輪的示意圖；

圖3是本實用新型管道三維姿態測量儀的結構示意圖二；

圖4是本實用新型管道三維姿態測量儀中按鍵界面的示意圖；

其中，1為主體、2為支架、3為支臂、4為雙軸承輪、4.1為輪轂、4.2為軸承、4.3為輪套、4.4為軸承擋圈、4.5為沉頭螺栓、5為里程計、6為螺栓、7為D型限位槽、8為防水式插頭、9為里程數據線、10為充電指示燈、11為按鍵界面、12為USB接口。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的描述。

實施例

如圖1至圖4所示，本實用新型的管道三維姿態測量儀，包括船艙式結構的主體1和設置在主體1兩端的支架2；其中，主體1兩端的支架2上均由三個支臂3連接組成，每個支臂3上分別設置有雙軸承輪4和里程計5，支架2內部設置有用于接收、計算和傳送測量里程數據的里程計電路板；每個里程計5與里程計電路板信號連接。

而主體1包括：

用于提供電源的內置電源；

用于測量管道各個位置的航向和俯仰角的慣性測量單元；

用于實時接收慣性測量單元和里程計電路板的測量數據、控制慣性測量單元和內置電源、以及用于實時處理測量數據得出管道三維位置的主體電路板；

其中，慣性測量單元和里程計電路板分別與主體電路板信號連接，內置電源與慣性測量單元、里程計電路板和主體電路板電連接。本實用新型的慣性測量單元、主體1和支架2的具體結構已經在專利“一種電纜頂管三維位置測量儀(201320335877.7)”中公開，本實用新型的管道三維姿態測量儀為上述專利的升級版。

本實用新型的主體電路板將慣性測量單元中測量得到的航向和姿態數據信息以及將里程電路板中傳送的里程數據信息進行處理，得到管道內各個位置的相對三維位置坐標，最后結合管道的起點坐標和終點坐標，從而得到管道內各個位置的三維位置坐標。其中，三個支臂3上均設置有里程計5，可便于校核管道三維姿態測量儀里程測量的準確性和完整性，從而提高管道三維姿態測量儀的測量精度高和測量穩定性。同時，本實用新型的里程電路板和主體電路板分別安裝于支架2和主體1內部，使得里程電路板與主體電路板完全脫離，從而大大降低管道三維姿態測量儀的發熱量，從而延長管道三維姿態測量儀的使用壽命。

本實用新型的雙軸承輪4包括輪轂4.1、設置在輪轂4.1上的兩個軸承4.2和安裝在輪轂4.1上的輪套4.3，其中，輪轂4.1通過兩個軸承4.2與支臂3連接，而輪套4.3為纖維尼龍制成的輪套。本實用新型還包括軸承擋圈4.4和沉頭螺栓4.5，軸承擋圈4.4設置在輪轂4.1上方和下方，并與輪轂4.1連接，沉頭螺栓4.5跨設于輪套4.3上并與輪轂4.1連接。

本實用新型的主體1與支架2之間為可拆卸連接，主體1與支架2之間通過螺栓6實現可拆卸連接。該連接方式便于主體1與支架2的安裝和拆卸，從而提高測量儀部件維修的便利性。本實用新型兩個支架2與主體1連接的一端端面上設置有D型限位槽7，這樣可使得兩個支架2與主體1拼接時，可保證兩端支架2的裝配方向一致。

本實用新型內置電源為充電鋰電池，主體1上設置有用于內置電源充電以及用于里程計電路板與內置電源連接的防水式插頭8，里程計電路板通過里程數據線9與防水式插頭8連接。本實用新型將里程數據線8和內置電源的充電數據線的插頭合并成一個防水式插頭8。本實用新型的主體1上還設置有用于顯示內置電源充電狀況的充電指示燈10，當充電狀態時充電指示燈10顯示紅燈，當充滿電池時充電指示燈10顯示綠燈。而主體1外側設置有按鍵界面11，該按鍵界面11具有防水性能，安裝在主體1外側使得操作簡單方便。主體1外側設置有用于數據導出的USB接口12，該USB接口12采用防水性能強的USB接口。

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。