本技術(shù)涉及水下物體探測，尤其一種可用水下機(jī)器人操作的高精度沉管對(duì)接檢測裝置。

背景技術(shù)：

1、水下沉管對(duì)接是水下許多工程的重要工序，水下沉管對(duì)接精度要求較高，因?yàn)槌凉軐?duì)接錯(cuò)位導(dǎo)致工程停機(jī)停產(chǎn)的現(xiàn)象屢見不鮮，也給環(huán)境和經(jīng)濟(jì)等造成了巨大的損失。而沉管對(duì)接測控技術(shù)是沉管精確對(duì)接的重要保障。由于沉管工程建設(shè)的復(fù)雜性、隱蔽性和一次性等特點(diǎn)，工程質(zhì)量，尤其是沉管對(duì)接過程的質(zhì)量控制具有非常重要意義。

2、目前的帶纜遙控水下機(jī)器人(rov)大都以水下搜索、錄像、探測等基礎(chǔ)功能為主，且需經(jīng)過復(fù)雜后處理，未能對(duì)水下沉管狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，精度和效率得不到保障。如果能設(shè)計(jì)出一個(gè)專門運(yùn)用在水下沉管對(duì)接的檢測裝置，必將很大程度提高水下沉管對(duì)接工程的效率和精度。

3、盧勝利公開的一種水下探摸柔性機(jī)器人(cn219770145)，涉及柔性機(jī)器人水下探摸技術(shù)領(lǐng)域，包括第一、第二柔性關(guān)節(jié)，第一和第二柔性關(guān)節(jié)之間固定連接有密封墊；第一和第二柔性關(guān)節(jié)的內(nèi)側(cè)均設(shè)有驅(qū)動(dòng)組件；第一和第二柔性關(guān)節(jié)的內(nèi)壁均固定連接有柔性連接層；第一柔性關(guān)節(jié)的一側(cè)與第二柔性關(guān)節(jié)的一側(cè)均卡合連接有密封蓋。該裝置的有益效果是：通過渾水?dāng)z像機(jī)便于獲得渾水環(huán)境中的目標(biāo)信息，通過水下燈便于對(duì)水下環(huán)境進(jìn)行照明，利于渾水?dāng)z像機(jī)，同時(shí)通過潛水電機(jī)便于帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)漿轉(zhuǎn)動(dòng)，便于為第一和第二柔性關(guān)節(jié)之間提供輔助驅(qū)動(dòng)作用力，便于輔助推動(dòng)第一和第二柔性關(guān)節(jié)在水底移動(dòng)。該系統(tǒng)主要靠光學(xué)攝像機(jī)的輔助作用對(duì)水下進(jìn)行探摸，而光在水中的信號(hào)衰減較快，難以精確獲得探摸路徑，工作效率地，另外該裝置探摸結(jié)構(gòu)較粗大，難以探摸出物體表面細(xì)微凹陷或突起區(qū)域輪廓，探摸精度不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種可用水下機(jī)器人操作的高精度沉管對(duì)接檢測裝置，可用于水下沉管對(duì)接監(jiān)測的單波束掃測聲吶，水下沉管對(duì)接探摸的圓柱形滾輪，外圈均勻面布滿許多微型探針，探針可以伸縮，用恢復(fù)彈簧控制。在滾輪帶動(dòng)下，微型探測針經(jīng)過探測物體時(shí)，探測針向滾輪內(nèi)測移縮，所有微型探測針移縮的輪廓線平鋪在一起，能高精度還原探測區(qū)域的輪廓。用激光測距儀對(duì)探針伸縮的距離進(jìn)行精確測量，得到距離后用計(jì)算機(jī)編程語言進(jìn)行圖像還原，即探摸針伸縮距離越大，顯示的顏色越深，當(dāng)離開探摸物體時(shí)，滾輪探摸針在恢復(fù)彈簧作用下恢復(fù)原來位置，聲吶可根據(jù)需要繞自身軸進(jìn)行勻速旋轉(zhuǎn)和繞水平、豎直軸勻速擺動(dòng)，配合單波束聲納掃測裝置及自編聲納后處理程序，可實(shí)現(xiàn)物體實(shí)時(shí)檢測，基于此，機(jī)器人可以更加靈活對(duì)地形輪廓進(jìn)行判斷，快速定位需要探摸物體的方位，提高工作效率；采用了防腐材料能防止裝置遭遇腐蝕；另外，采用透聲材料保護(hù)罩能對(duì)聲吶起到保護(hù)作用的同時(shí)，不影響聲吶的探測精度。最后，結(jié)合聲吶實(shí)時(shí)掃測數(shù)據(jù)和精確探摸數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)水下沉管姿態(tài)的高精度實(shí)時(shí)三維圖像重建。

2、本實(shí)用新型至少通過如下技術(shù)方案之一實(shí)現(xiàn)。

3、一種可用水下機(jī)器人操作的高精度沉管對(duì)接檢測裝置，包括蓄電池、透聲材料保護(hù)罩、聲吶、聲吶控制系統(tǒng)、圓柱滾輪探測裝置和連接結(jié)構(gòu)；

4、所述蓄電池外部設(shè)有防腐密封外殼，所述圓柱滾輪探測裝置通過連接結(jié)構(gòu)與防腐密封外殼連接；聲吶通過聲吶控制系統(tǒng)與蓄電池連接；所述透聲材料保護(hù)罩設(shè)置在蓄電池表面，套在聲吶外圍；

5、蓄電池上設(shè)有蓄電池正負(fù)極和接線口；

6、所述透聲材料保護(hù)罩設(shè)置在防腐密封外殼表面，套在聲吶外圍；

7、蓄電池上有正負(fù)極接線柱和接線口。

8、進(jìn)一步地，所述聲吶控制系統(tǒng)包括依次連接的水平移動(dòng)控制裝置、旋轉(zhuǎn)控制裝置和豎直移動(dòng)控制裝置；水平移動(dòng)控制裝置用于調(diào)整聲吶在水平方向上的位置，旋轉(zhuǎn)控制裝置用于控制聲吶進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，豎直移動(dòng)控制裝置用于調(diào)整聲吶在豎直方向上的位置。

9、進(jìn)一步地，所述水平移動(dòng)控制裝置包括水平移動(dòng)殼體以及設(shè)置在水平移動(dòng)殼體內(nèi)的第一減速齒輪組、直接輸出傳動(dòng)軸、第一電位器、間接輸出傳動(dòng)軸、第一電路板和第一電機(jī)；所述第一電路板通過電路板架固定在水平移動(dòng)殼體的內(nèi)壁并與第一電機(jī)連接，第一電機(jī)固定在水平移動(dòng)殼體的內(nèi)壁上，第一電機(jī)通過第一減速齒輪組與直接輸出傳動(dòng)軸連接，直接輸出傳動(dòng)軸與防腐密封管連接，以帶動(dòng)防腐密封管發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以改變聲吶3在同一高度上的不同位置，第一電位器設(shè)置在間接輸出傳動(dòng)軸上并通過第一減速齒輪組與直接輸出傳動(dòng)軸連接，第一電位器用于將電壓傳輸給第一電路板，以驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)工作，所述第一電路板通過電線和蓄電池進(jìn)行連接，從而獲得電能。

10、進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)控制裝置包括旋轉(zhuǎn)控制外殼以及設(shè)置在旋轉(zhuǎn)控制外殼內(nèi)的第二電機(jī)、第二減速齒輪組、旋轉(zhuǎn)輸出軸、間接輸出軸、第二電位器、第二電路板，旋轉(zhuǎn)控制外殼與水平移動(dòng)殼體固定連接，第二電路板通過電路板架固定在旋轉(zhuǎn)移動(dòng)殼體的內(nèi)壁，第二電機(jī)固定在旋轉(zhuǎn)控制外殼的內(nèi)壁上，第二電路板和第二電機(jī)連接，第二電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第二減速齒輪組；第二電機(jī)通過第二減速齒輪組與旋轉(zhuǎn)輸出軸連接，第二電位器為角度電位器，設(shè)置在間接輸出軸上，間接輸出軸通過第二減速齒輪組與旋轉(zhuǎn)輸出軸連接，旋轉(zhuǎn)輸出軸與豎直移動(dòng)控制裝置連接。

11、進(jìn)一步地，所述豎直移動(dòng)控制裝置包括豎直移動(dòng)殼體以及設(shè)置在豎直移動(dòng)殼體內(nèi)的第三減速齒輪組、第三電位器、第三電路板、第三電機(jī)、齒條和豎直移動(dòng)輸出軸，豎直移動(dòng)殼體與旋轉(zhuǎn)控制裝置的旋轉(zhuǎn)輸出軸連接，第三電路板通過電路板架固定在豎直移動(dòng)殼體的內(nèi)壁并與第三電機(jī)連接，第三電機(jī)固定在豎直移動(dòng)殼體的內(nèi)壁，第三減速齒輪組與第三電機(jī)的輸出端連接，齒條連接在第三減速齒輪組的輸出端，豎直移動(dòng)輸出軸與齒條連接，且豎直移動(dòng)輸出軸與聲吶連接；第三電位器和旋轉(zhuǎn)控制裝置的間接輸出軸連接。

12、進(jìn)一步地，所述豎直移動(dòng)控制裝置還包括聲吶固定夾，聲吶固定夾設(shè)置在豎直移動(dòng)輸出軸和聲吶之間。

13、進(jìn)一步地，所述圓柱滾輪探測裝置包括圓柱滾輪、探測針、恢復(fù)彈簧、彈簧保護(hù)殼、激光測距儀；圓柱滾輪外面布置有若干探測針，若干探測針和恢復(fù)彈簧進(jìn)行連接，恢復(fù)彈簧外面設(shè)有彈簧保護(hù)殼。

14、進(jìn)一步地，所述激光測距儀包括激光發(fā)射器、物鏡、受光透鏡、ccd和圖像處理器；激光發(fā)射器設(shè)置在圓柱滾輪內(nèi)殼頂端，激光發(fā)射器下端與物鏡連接；圖像處理器設(shè)置在圓柱滾輪內(nèi)殼頂部，高度低于激光發(fā)射器，且朝向與激光發(fā)射器形成夾角；ccd和圖像處理器下端連接；受光透鏡設(shè)在ccd下端。

15、進(jìn)一步地，所述連接結(jié)構(gòu)為圓柱形臂，連接結(jié)構(gòu)內(nèi)置有用于電能和信號(hào)傳輸?shù)碾娋€。

16、進(jìn)一步地，所述聲吶控制系統(tǒng)設(shè)在防腐密封管中，所述防腐密封管兩端分別與防腐密封外殼和聲吶進(jìn)行連接；防腐密封外殼上設(shè)有用于搬運(yùn)的固定結(jié)構(gòu)。

17、本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

18、本實(shí)用新型可用水下機(jī)器人操作的高精度沉管對(duì)接檢測裝置，旨在提高水下沉管對(duì)接的精度及工作效率。裝置探摸技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)對(duì)物體輪廓進(jìn)行探測，幫助圖像重建，同時(shí)高靈敏度探針配備激光探測技術(shù)，便于工程施工，提高工作效率，且配備了單波束掃測聲吶裝備及技術(shù)，能實(shí)時(shí)獲取目標(biāo)區(qū)域水下聲學(xué)地貌圖，大大提高機(jī)器人工作效率；采用防腐材料能維護(hù)構(gòu)件不被腐蝕；透聲材料能對(duì)聲吶起到保護(hù)作用的同時(shí)，不影響聲吶的探測精度；

19、此外，本裝置的聲吶控制系統(tǒng)，能使聲吶繞自身中心軸勻速旋轉(zhuǎn)和繞水平、豎直兩個(gè)軸勻速擺動(dòng)，能對(duì)探測區(qū)域進(jìn)行跟蹤，劃定最優(yōu)探摸路徑，大大提高工作效率；充分利用了聲吶系統(tǒng)和探摸系統(tǒng)技術(shù)，通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩者相互聯(lián)系、相互配合作業(yè)，最終結(jié)合聲吶實(shí)時(shí)掃測數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)精確探摸數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)水下沉管姿態(tài)的高精度進(jìn)行探測，有助于實(shí)時(shí)三維圖像重建，從而可對(duì)水下沉管對(duì)接姿態(tài)做出精準(zhǔn)判斷。

20、本裝置可用水下機(jī)器人操作的高精度沉管對(duì)接檢測裝置還能靈活地應(yīng)對(duì)不同工作環(huán)境和任務(wù)需求，不限于沉管對(duì)接檢測，還能用于其他水下或海洋工程，具有多功能性。