[發明專利]自適應管道長度測量裝置

無效

• 申請號: 200910044553.6
• 申請日: 2009-10-16
• 公開（公告）號: CN101691992A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發明（設計）人: 徐小軍;溫激鴻;徐海軍;尚建忠;張湘
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 陳立武

技術領域

本發明涉及一種管道測量裝置。尤其是一種能夠適應直徑變化、截面形狀不規則、長度偏大甚或路徑彎曲的管道的自適應管道長度測量裝置。

背景技術

目前，較先進的鋪設管道、預埋線路的施工方式是非開挖施工方式。非開挖式施工方式不需要挖開鋪設管道地域的表面，而僅僅是采用鉆頭在地層一定深度處沿管道鋪設路線鉆鑿洞孔，再將管道穿入鉆好的孔洞內，即可完成管道鋪設。管道一旦鋪設好，各種纜線就可穿入其中。由此看來，非開挖式施工與開挖式施工相比，大大縮短了工期，節約了成本。

然而開挖式施工在穿引纜線之前，需要知道管道的準確長度，以便確定需要穿引的纜線的長度。已知的較常見的管道長度的測量方法，是在管道內穿引一根較結實并具有一定柔韌性的繩索，通過測量該繩索的長度間接得到管道長度。這種方法在管道直徑不大、長度也不是很大時可行，測量結果的誤差亦可接受。但是，當管道直徑有變化、管道在地下埋設的形狀彎曲，且長度偏大時，使用繩索測量的方法就行不通了，測量出的長度值的誤差將會很大。如果使用的纜線長度過短，就會造成纜線張度過緊甚或短欠，對其使用壽命和信號的傳輸等都會產生不利影響；而纜線投放過長又會發生纜線管道內蜷曲、擁堵的現象并造成財物浪費。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對現有技術存在的缺陷，為管道測量提供一種能夠適應管道直徑變化、管道截面形狀不規則、管道長度較大以及路徑彎曲的自適應管道長度測量裝置，從而實現管道軸線長度的準確測量，為預測所需纜線長度提供準確的數據。

本發明的技術解決方案是，所提供的自適應管道長度測量裝置，它由棱柱形空心機架和固定安裝在所述機架柱面上，數量與所述機架柱面數量匹配的四邊形機構組成。所述四邊形機構具有二個并列安裝在所述機架柱面軸向兩端的底座。四邊形機構即由該二個底座固定在機架上。所述該二底座分別以回轉副裝置一個支撐臂。其中一個底座的支撐臂的外端裝有一個可自由轉動的測量輪；另一個底座的支撐臂的外端裝有一個可自由轉動的支撐輪。所述兩支撐臂之間通過上述測量輪和支撐輪也以回轉副接一連桿，從而由此構成上述的可自由變形的平行四邊形機構。所述安裝測量輪的支撐臂的內端還裝有一光電碼盤。該光電碼盤與測量輪之間通過五個齒傳動的參數一致的齒輪相連接，參見圖1～2，由此實現光電碼盤與測量輪的同步旋轉。而且，由于上述五個齒輪的參數一致，這樣，光電碼盤轉動的圈數就可被認為是測量輪轉動的圈數。為保證支撐輪和測量輪工作時始終與管道內壁保持接觸，在所述兩個底座上還分別固定裝有一扭彈簧，該扭彈簧的一端壓在底座上，另一端壓在支撐臂上。

由以上構件構成的本發明的自適應管道長度測量裝置，主要由棱柱形空心機架和安裝在其棱面上的n套(n為棱面數，n≥3)四邊形機構組成。每套四邊形機構中連桿的兩端分別聯接支撐輪和測量輪。多套四邊形機構周向對稱地安裝在機架上起組合支撐與實時測量的作用。本裝置工作時整體在管道內移動。其扭彈簧靠彈力壓住支撐臂，實際上壓住了整個四邊形機構。四邊形機構在彈力作用下保持與整體裝置相同的行進方向。如果遭遇到管道直徑變化、或內壁出現凸起、管道出現彎曲，該四邊形機構在上述彈簧的彈力和管道內壁摩擦力的共同作用下，自動調整形狀，使支撐輪和測量輪始終與管道內壁接觸，從而保證本裝置的軸線與管道的軸線基本重合，由此即可在設定范圍內適應管道直徑或內壁形狀的變化。

本發明的工作原理是：當自適應管道長度測量裝置在管道內被牽引移動時，測量輪轉動，在摩擦力的作用下，通過齒輪帶動光電碼盤轉動。光電碼盤將轉動的圈數以脈沖數據傳遞給計量處理電路板上的處理芯片，將轉動的圈數乘以整個系統的電子齒輪比，即可實時得到該裝置走過的距離。如要適應各種不同內徑的管道的長度測量，只需放大或縮小本裝置的整體尺寸即可。

綜上所述，本發明以非開挖式施工方式鋪設管道、預埋線路的最新研究進展為背景，提出一種自適應管道長度測量裝置。這種裝置以空心正棱柱形體為機架，以周向對稱地安裝多個平行四邊形機構為主體結構，利用平行四邊形機構可在一定范圍內調整形狀的性質，保證該裝置在工作時可隨所測量管道直徑或內壁形狀的變化而自動調整，使裝置軸線與管道軸線基本重合。同時利用光電碼盤脈沖計數的原理，由可測得裝置走過的實時距離，獲得管道的實際長度。

本發明的有益效果是，該裝置采用周向對稱分布的多個平行四邊形機構支撐，在彈簧力和管道內壁摩擦力的共同作用下，能自動調整形狀，使得裝置軸線始終與管道軸線基本重合。同時利用光電碼盤脈沖計數測算得到管道長度，具有響應迅速、工作可靠的特性。改變該裝置幾何尺寸可適應不同內徑的管道，是一種經濟實用，具有高適應性、高可靠度的管道長度測量裝置。