[發(fā)明專利]一種管道內(nèi)檢測機(jī)器人數(shù)據(jù)存儲時間同步實現(xiàn)裝置與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711146860.6
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107918445B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 管練武;陳強(qiáng)強(qiáng);吳建鋒;呂良良;何昆鵬;韓云濤;許德新;王萌;宋玉寰;叢曉丹
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué);哈爾濱航士科技發(fā)展有限公司;上海航士海洋科技有限公司
• 主分類號: G06F1/12
• 分類號: G06F1/12
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務(wù)所(普通合伙) 23209
• 代理人: 張偉

1.一種管道內(nèi)檢測機(jī)器人數(shù)據(jù)存儲時間同步實現(xiàn)方法，其依賴實現(xiàn)的管道內(nèi)檢測機(jī)器人數(shù)據(jù)存儲時間同步實現(xiàn)裝置，包括FPGA核心控制單元（1）、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊（2）、FPGA周圍通訊電路（3）、供電電路（4）、數(shù)據(jù)存儲模塊（5）和實時動態(tài)差分設(shè)備（6）；所述FPGA核心控制單元（1）分別與傳感器數(shù)據(jù)采集模塊（2）、FPGA周圍通訊電路（3）和數(shù)據(jù)存儲模塊（5）雙向連接，單向連接實時動態(tài)差分設(shè)備（6），供電電路（4）為各模塊供電；所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊（2）包括MEMS陀螺儀傳感器（21）、MEMS加速度計傳感器（22）、里程儀傳感器（23）和管道缺陷采集傳感器（24），所述數(shù)據(jù)存儲模塊（5）是SD卡，所述實時動態(tài)差分設(shè)備（6）提供實時時鐘模塊（61）和高精度7.3728MHz晶振（62）；在一種管道內(nèi)檢測機(jī)器人數(shù)據(jù)存儲時間同步實現(xiàn)裝置上實現(xiàn)的一種管道內(nèi)檢測機(jī)器人數(shù)據(jù)存儲時間同步實現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟a、將管道內(nèi)檢測機(jī)器人系統(tǒng)初始化；

步驟b、把管道內(nèi)檢測機(jī)器人放入到管道內(nèi)，開始進(jìn)行檢測管道的測量任務(wù)，采集MEMS慣性測量數(shù)據(jù)、管道缺陷數(shù)據(jù)和里程計數(shù)據(jù)；

步驟c、高精度7.3728MHz晶振（62）為基準(zhǔn)計算脈沖數(shù)并產(chǎn)生PPS、Push和Tick信號，

PPS脈沖信號作為時間更新的基準(zhǔn)信號，并且實時動態(tài)差分設(shè)備提供系統(tǒng)開機(jī)起始時間，用于時間更新；

Tick作為數(shù)據(jù)包存儲的時間標(biāo)志，同時是采樣數(shù)據(jù)初步處理的時間系數(shù)，根據(jù)用戶對時間分辨率的不同需求進(jìn)行調(diào)整；

Push作為數(shù)據(jù)包寫入SD卡的中斷信號，控制數(shù)據(jù)包存儲在SD卡中；

同時，根據(jù)管道檢測精度及傳感器的數(shù)據(jù)輸出頻率來決定系統(tǒng)時間標(biāo)志所對應(yīng)的時間間隔Tick信號；

步驟d、根據(jù)步驟c中產(chǎn)生的時間間隔Tick信號來確定所采集的管道缺陷檢測系統(tǒng)檢測傳感器數(shù)據(jù)和管道機(jī)器人定位系統(tǒng)傳感器數(shù)據(jù)；

如果傳感器數(shù)據(jù)輸出頻率大于Tick信號的倒數(shù)時，通過將MEMS慣性測量數(shù)據(jù)均值處理的方式降低其頻率，使其與Tick信號對應(yīng)的頻率一致；

如果傳感器信號頻率等于Tick信號的倒數(shù)時，將數(shù)據(jù)存儲在寄存器中進(jìn)行緩存；

步驟e、在步驟d的基礎(chǔ)上將所有管道缺陷檢測系統(tǒng)的檢測傳感器數(shù)據(jù)和管道機(jī)器人定位系統(tǒng)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理，數(shù)據(jù)包按照協(xié)議格式進(jìn)行數(shù)據(jù)和時間Tick的存儲，其中時間更新由Tick信號進(jìn)行控制更新；

步驟f、Push信號控制數(shù)據(jù)包在SD卡中的寫控制，將管道缺陷檢測系統(tǒng)的檢測傳感器數(shù)據(jù)和管道機(jī)器人定位系統(tǒng)傳感器數(shù)據(jù)寫入SD卡中，完成管道內(nèi)檢測機(jī)器人數(shù)據(jù)存儲時間同步實現(xiàn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種管道內(nèi)檢測機(jī)器人數(shù)據(jù)存儲時間同步實現(xiàn)方法，其特征在于，步驟c中所述高精度7.3728MHz晶振為基準(zhǔn)計算脈沖數(shù)并產(chǎn)生PPS、Push和Tick信號，同時還產(chǎn)生Timeout和Feedback信號，其中，

Timeout作為監(jiān)控時間，在采樣數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤且在限定的時間內(nèi)不能恢復(fù)正常時將發(fā)出脈沖信號，用于對錯誤數(shù)據(jù)包的計數(shù)；

Feedback是復(fù)位傳感器標(biāo)志，當(dāng)系統(tǒng)需要對數(shù)據(jù)采集和存儲操作進(jìn)行復(fù)位操作時，發(fā)出脈沖信號來實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位功能。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種管道內(nèi)檢測機(jī)器人數(shù)據(jù)存儲時間同步實現(xiàn)方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)包按照協(xié)議格式進(jìn)行數(shù)據(jù)和時間Tick的存儲，所述協(xié)議格式按照約定的順序和時間安排進(jìn)行排列，數(shù)據(jù)按照矩陣形式進(jìn)行排列，具體格式為第1列為協(xié)議幀頭，第2列到第4列為MEMS加速度計傳感器（22）各個軸的加速度數(shù)據(jù)，第5列到第7列為MEMS陀螺儀傳感器（21）各個軸的旋轉(zhuǎn)角速率數(shù)據(jù)，第8列到第10列為對稱安裝的里程儀數(shù)據(jù)，第11列為管道缺陷檢測數(shù)據(jù)，第12列和第13列分別為校驗位和時間標(biāo)志位。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種管道內(nèi)檢測機(jī)器人數(shù)據(jù)存儲時間同步實現(xiàn)方法，其特征在于，在步驟f中所述將管道缺陷檢測系統(tǒng)的檢測傳感器數(shù)據(jù)和管道機(jī)器人定位系統(tǒng)傳感器數(shù)據(jù)寫入SD卡中，在SD卡中以TXT文件形式進(jìn)行存儲時，在每1秒的時間間隔內(nèi)，存儲三軸正交加速度計數(shù)據(jù)，三軸正交陀螺儀數(shù)據(jù)，均值計算后的里程儀數(shù)據(jù)，管道缺陷檢測數(shù)據(jù)和時間標(biāo)志位，其中，時間標(biāo)志所對應(yīng)的時間間隔由管道檢測精度及所采用的傳感器數(shù)據(jù)輸出頻率來決定，取10-100之間整數(shù)。