本實用新型涉及電力設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種管道三維姿態(tài)測量儀。

背景技術(shù)：

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(shè)中,正逐步取代傳統(tǒng)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(yīng)性問題，針對不同的地質(zhì)情況、施工條件和設(shè)計要求，選用與之適應(yīng)的頂管施工方式，如何正確地選擇頂管機和配套輔助設(shè)備，對于頂管施工來說將是非常關(guān)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(dǎo)向孔的設(shè)計軌跡存在很大的差異,而準(zhǔn)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(zhì)量的指標(biāo),而且也能為以后新建管道的軌跡設(shè)計提供依據(jù),以避免管線相交或發(fā)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(shù)有十分重要的現(xiàn)實意義。

在現(xiàn)有的管道三維測量技術(shù)中，市面上的測量設(shè)備只是采用一個里程計來測量里程數(shù)據(jù)，這樣大大降低校核測量設(shè)備里程的準(zhǔn)確性和完整性；同時現(xiàn)有測量設(shè)備的支架輪是采用單軸承的結(jié)構(gòu)，上述兩個結(jié)構(gòu)大大降低了設(shè)備的測量精度和測量的穩(wěn)定性。另外，現(xiàn)有測量設(shè)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(shè)備開機使用時主機易發(fā)熱溫度較高無法散熱，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)易高溫故障。

因此，如何設(shè)計一種測量精度高、測量穩(wěn)定性高、方便操作使用和降低發(fā)熱量的管道三維姿態(tài)測量儀成為電纜施工行業(yè)內(nèi)亟待解決的一大技術(shù)難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點與不足，提供一種實用性強的管道三維姿態(tài)測量儀，該管道三維姿態(tài)測量儀測量精度高和測量穩(wěn)定性高，并且適應(yīng)電纜施工行業(yè)需要，為電纜頂管施工中的管線事故分析提供有效的依據(jù)。同時，該管道三維姿態(tài)測量儀發(fā)熱量低，從而延長管道三維姿態(tài)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(shù)方案予以實現(xiàn)：一種管道三維姿態(tài)測量儀，包括主體和設(shè)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(shè)置有雙軸承輪和里程計；所述支架內(nèi)部設(shè)置有用于接收、計算和傳送測量里程數(shù)據(jù)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(nèi)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(shù)據(jù)、控制慣性測量單元和內(nèi)置電源、以及用于實時處理測量數(shù)據(jù)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(nèi)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(tài)數(shù)據(jù)信息以及將里程電路板中傳送的里程數(shù)據(jù)信息進行處理，得到管道內(nèi)各個位置的相對三維位置坐標(biāo)，最后結(jié)合管道的起點坐標(biāo)和終點坐標(biāo)，從而得到管道內(nèi)各個位置的三維位置坐標(biāo)。其中，三個支臂上均設(shè)置有里程計，可便于校核管道三維姿態(tài)測量儀里程測量的準(zhǔn)確性和完整性，從而提高管道三維姿態(tài)測量儀的測量精度高和測量穩(wěn)定性。同時，支臂上設(shè)置有雙軸承輪，相對于單軸承輪來說可以有效地避免當(dāng)一個輪出現(xiàn)空轉(zhuǎn)情況時所產(chǎn)生的里程記數(shù)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(nèi)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(tài)測量儀的發(fā)熱量，從而延長管道三維姿態(tài)測量儀的使用壽命。

所述雙軸承輪包括輪轂、設(shè)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(shè)置在輪轂上方和下方，并與輪轂連接；所述沉頭螺栓跨設(shè)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(xiàn)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(shè)置有D型限位槽。支架上設(shè)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(nèi)置電源為充電鋰電池；所述主體上設(shè)置有用于內(nèi)置電源充電以及用于里程計電路板與內(nèi)置電源連接的防水式插頭；所述里程計電路板通過里程數(shù)據(jù)線與防水式插頭連接。本實用新型將里程數(shù)據(jù)線和內(nèi)置電源的充電數(shù)據(jù)線的插頭合并成一個防水式插頭。

所述主體上還設(shè)置有用于顯示內(nèi)置電源充電狀況的充電指示燈。當(dāng)充電狀態(tài)時充電指示燈顯示紅燈，當(dāng)充滿電池時充電指示燈顯示綠燈。

所述主體外側(cè)設(shè)置有按鍵界面。該按鍵界面具有防水性能，安裝在主體外側(cè)使得操作簡單方便。

所述主體外側(cè)設(shè)置有用于數(shù)據(jù)導(dǎo)出的USB接口。該USB接口采用防水性能強的USB接口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點與有益效果：本實用新型管道三維姿態(tài)測量儀實用性強，該管道三維姿態(tài)測量儀測量精度高和測量穩(wěn)定性高，并且適應(yīng)電纜施工行業(yè)需要，為電纜頂管施工中的管線事故分析提供有效的依據(jù)。同時，該管道三維姿態(tài)測量儀發(fā)熱量低，從而延長管道三維姿態(tài)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(tài)測量儀的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖2是本實用新型管道三維姿態(tài)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(tài)測量儀的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖4是本實用新型管道三維姿態(tài)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(shù)據(jù)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(jié)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(tài)測量儀，包括船艙式結(jié)構(gòu)的主體1和設(shè)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(shè)置有雙軸承輪4和里程計5，支架2內(nèi)部設(shè)置有用于接收、計算和傳送測量里程數(shù)據(jù)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(nèi)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(shù)據(jù)、控制慣性測量單元和內(nèi)置電源、以及用于實時處理測量數(shù)據(jù)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(nèi)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(jié)構(gòu)已經(jīng)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(tài)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(tài)數(shù)據(jù)信息以及將里程電路板中傳送的里程數(shù)據(jù)信息進行處理，得到管道內(nèi)各個位置的相對三維位置坐標(biāo)，最后結(jié)合管道的起點坐標(biāo)和終點坐標(biāo)，從而得到管道內(nèi)各個位置的三維位置坐標(biāo)。其中，三個支臂3上均設(shè)置有里程計5，可便于校核管道三維姿態(tài)測量儀里程測量的準(zhǔn)確性和完整性，從而提高管道三維姿態(tài)測量儀的測量精度高和測量穩(wěn)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(nèi)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(tài)測量儀的發(fā)熱量，從而延長管道三維姿態(tài)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(shè)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(shè)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(shè)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(xiàn)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(shè)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(nèi)置電源為充電鋰電池，主體1上設(shè)置有用于內(nèi)置電源充電以及用于里程計電路板與內(nèi)置電源連接的防水式插頭8，里程計電路板通過里程數(shù)據(jù)線9與防水式插頭8連接。本實用新型將里程數(shù)據(jù)線8和內(nèi)置電源的充電數(shù)據(jù)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(shè)置有用于顯示內(nèi)置電源充電狀況的充電指示燈10，當(dāng)充電狀態(tài)時充電指示燈10顯示紅燈，當(dāng)充滿電池時充電指示燈10顯示綠燈。而主體1外側(cè)設(shè)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(cè)使得操作簡單方便。主體1外側(cè)設(shè)置有用于數(shù)據(jù)導(dǎo)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(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。