一种地下管线定位装置及方法
阅读说明：本技术 一种地下管线定位装置及方法 (Underground pipeline positioning device and method ) 是由 芮龙胤 于 2021-02-04 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种地下管线的定位的技术领域,尤其是涉及一种地下管线定位装置及方法,其包括前引导组件和后引导组件,前引导组件和后引导组件之间设置有球铰接件,所述前引导组件上连接有用于测量前引导组件移动距离的拉绳,所述前引导组件和后引导组件之间设置有角度测量仪,所述角度测量仪用于测量前引导组件和后引导组件之间的夹角。本申请具有方便管线定位测量的效果。(The utility model relates to a technical field of the location of underground pipeline, especially, relate to an underground pipeline positioner and method, it includes preceding guide assembly and back guide assembly, is provided with the ball articulated elements between preceding guide assembly and the back guide assembly, be connected with the stay cord that is used for measuring preceding guide assembly displacement on the preceding guide assembly, be provided with angular surveying appearance between preceding guide assembly and the back guide assembly, angular surveying appearance is used for measuring the contained angle between preceding guide assembly and the back guide assembly. This application has the effect that makes things convenient for pipeline location measurement.)
技术领域
本申请涉及一种地下管线的定位的技术领域，尤其是涉及一种地下管线定位装置及方法。
背景技术
城市地下管线主要用于对于排水、电力和燃气，在对地下管线周围进行施工时，地下管线的位置需要进行测定，对于地下管线的位置数据已丢失或难以获得的情况，工作人员需要现场进行测定，对于地下管线定位中主要有物探法、惯性定位法或卫星定位法。
授权公告号为CN103064123B的专利文件中公开了一种地下管线定位装置，包括电子标识器和探测仪，所述电子标识器为类低负载的LC谐振电路结构电子标识器；所述探测仪为手持式，能发送低频电磁波信号振荡该LC谐振电路，并根据接收到的反射信号的强弱来确定所述电子标识器的位置以及埋设深度；在所述探测仪上设置有GPS模块实时获取探测仪的经纬度坐标；所述探测仪还通过可移动的读取设备访问后台计算机管理系统，或者通过硬线接口直接和后台计算机管理系统相连。
但是上述结构中所测量的管线位置在测量中工作人员需要多次重复确定反射信号强度完成管线的测定，使管线的定位比较麻烦。
发明内容
为了使管线定位的比较方便，本申请提供一种地下管线定位装置及方法。
本申请提供一种地下管线定位装置，采用如下的技术方案：
一种地下管线定位装置，包括前引导组件和后引导组件，前引导组件和后引导组件之间设置有球铰接件，所述前引导组件上连接有用于测量前引导组件移动距离的拉绳，所述前引导组件和后引导组件之间设置有角度测量仪，所述角度测量仪用于测量前引导组件和后引导组件之间的夹角。
通过采用上述技术方案，使用时，先将拉绳穿设到待测的管道内，拉绳的端部与前引导组件连接，通过拉绳的拉曳使前引导组件和后引导组件沿着管道移动，并且前引导组件和后引导组件之间设置球铰接件，从而在管道发生转弯时，通过前引导组件和后引导组件之间设置的角度测量仪能够测同管道转弯的角度，同时配合拉绳移动的距离测量出管道的方向，从而对管线的定位比较方便。
优选的，所述前引导组件内设置有纠偏组件，纠偏组件用于测量前引导组件移动过程中绕前引导组件中心偏转角度，角度测量仪所测数据由纠偏组件进行修正。
通过采用上述技术方案，纠偏组件前引导组件的内部，在前引导组件管道移动过程中发生绕着前引导组件中心转动倾斜时，通过纠偏组件测量出偏转的角度，使角度测量仪所测数据上由纠偏见组件所测数据进行修正，提高对管道走向测定的准确性。
优选的，所述前引导组件内设置有回正组件，所述回正组件与纠偏组件之间设置有处理器，回正组件通过处理器接收纠偏组件的偏转数据控制回正组件工作。
通过采用上述技术方案，通过纠偏组件先测量偏转的角度，再由处理器根据偏转的方向对回正组件进行驱动，使回正组件将前引导组件向反偏转的方向移动，从而减少前引导组件的偏转，提高管道的测定准确度。
优选的，所述角度测量仪包括第一滑块、第一滑杆、第二滑块、第二滑杆和固定杆，所述固定杆固定在前引导组件上，所述第二滑杆滑动配合在后引导组件上，所述第二滑块滑动配合在第二滑杆上，所述第一滑块滑动配合在第一滑杆上，所述第一滑杆固定在第二滑块上，并且第一滑杆和第二滑杆相互垂直。
通过采用上述技术方案，固定杆随着前引导组件发生偏转后，固定杆带动第一滑块在第一滑杆上移动和第二滑块在第二滑杆上移动，从而使固定杆的偏转角度通过第一滑块在第一滑杆上的位置和第二滑块在第二滑杆上的位置进行测定，方便对前引导组件和后引导组件的方向测定。
优选的，所述纠偏组件包括重力杆和测量环，所述重力杆转动连接在前引导组件上，所述重力杆与测量环配合滑量重力杆偏转角度。
通过采用上述技术方案，重力杆转动连接在前引导组件上，重力杆前引导组件发生偏转时，重力杆相对于测量环移动，从而通过测量重力杆相对于测量环移动的角度，对前引导组件发生的偏转角度进行测量。
优选的，所述回正组件包括回正电机、转轴和滚轮，所述回正电机固定在前引导组件上，所述转轴与回正电机连接，所述滚轮转动连接在转轴上远离于回正电机的一端，所述滚轮用于抵接在管道的内壁上，所述回正电机与处理器连接。
通过采用上述技术方案，回正电机转动，回正电机使转轴移动，滚轮抵接在管道的内壁上，从而滚轮在回正电机的作用下转动到与前引导组件的移动方向倾斜，使滚轮带动前引导组件回到初始状态。
优选的，所述回正电机的输出轴上同轴固定设置有中心轴，所述转轴的中心开设有多棱柱孔，所述转轴通过多棱柱孔滑动配合在中心轴上，所述中心轴上套设有压缩弹簧，所述压缩弹簧一端抵接在转轴上，另一端抵接在中心轴上。
通过采用上述技术方案，转轴上开设多棱柱孔，中心轴滑协配合在转轴上，通过压缩弹簧能够保证滚轮处于与管道内壁良好抵接的状态。
优选的，所述前引导组件和后引导组件上均设置有多个支撑轮，所述支撑轮连接有支撑杆，所述支撑杆滑动配合在前引导组件或后引导组件上，所述支撑杆的一端设置有压簧，所述前引导组件和后引导组件上转动连接在与每个支撑杆对应的螺杆，所述螺杆上螺纹连接有抵接板，所述压簧远离于支撑杆的一端抵接在抵接板上。
通过采用上述技术方案，螺杆转动时，螺杆上的抵接板沿着螺杆的长度方向移动，从而能够使抵接板对压簧的抵接力进行调节，使前引导组件和后引导组件处于管道的中心位置，提高对管道走向的测定准确度。
优选的，所述前引导组件上转动连接有拉环，所述拉环与前引导组件的转动轴线与前引导组件的中心线重合，所述拉环上设置有挂扣，所述拉绳固定在挂扣上。
通过采用上述技术方案，拉环转动连接在前引导组件上，在拉绳和前引导组件之间设置拉环，能够使拉绳与前引导组件之间相对转动，减少拉绳对前引导组件的角度影响。
本申请提供一种地下管线定位方法，采用如下的技术方案：
一种地下管线定位方法，采用所述的一种地下管线定位装置对管道的位置进行测定。
通过采用上述技术方案，通过拉绳测量前引导组件的移动距离，通过角度测量仪测量前引导组件和后引导组件之间的偏转角度，从而测量出管道的位置和转弯角度，方便对管道位置的测量。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过拉绳的端部与前引导组件连接，前引导组件和后引导组件之间设置球铰接件，角度测量仪能够测同管道转弯的角度，拉绳移动的距离测量出管道的方向，从而对管线的定位比较方便；
2.通过纠偏组件前引导组件的内部，在前引导组件管道移动过程中发生绕着前引导组件中心转动倾斜时，通过纠偏组件测量出偏转的角度，使角度测量仪所测数据上由纠偏见组件所测数据进行修正，提高对管道走向测定的准确性；
3.通过纠偏组件先测量偏转的角度，再由处理器根据偏转的方向对回正组件进行驱动，使回正组件将前引导组件向反偏转的方向移动，从而减少前引导组件的偏转，提高管道的测定准确度。
附图说明
图1是本申请实施例的整体结构示意图；
图2是本申请实施例的全剖结构示意图。
附图标记说明：1、前引导组件；11、前壳体；2、后引导组件；21、后壳体；3、支撑轮；31、支撑杆；32、压簧；33、抵接板；34、螺杆；35、支撑板；4、球铰接件；41、半球壳；42、球体；5、拉绳；6、角度测量仪；61、固定杆；62、第一滑杆；63、第一滑块；64、第二滑杆；65、第二滑块；66、固定座；67、安装板；68、导向杆；69、导向孔；7、纠偏组件；71、重力杆；72、测量环；73、固定板；8、回正组件；81、回正电机；82、转轴；83、滚轮；84、中心轴；85、多棱柱孔；86、压缩弹簧；9、拉环；91、挂扣。
具体实施方式
以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种地下管线定位装置。参考图1和图2，包括前引导组件1和后引导组件2，前引导组件1和后引导组件2的周向上均设置有多个支撑轮3，本实施例中前引导组件1和后引导组件2上的支撑轮3数量均为三个，多个支撑轮3在前引导组件1和后引导组件2上均匀分布。前引导组件1和后引导组件2之间设置有球铰接件4，前引导组件1通过球铰接件4连接后引导组件2，前引导组件1上连接有拉绳5。使用时，先将拉绳5从管道的一端穿入后从管道的另一端连接在前引导组件1上，通过牵拉设备进行牵引，牵拉设备可选为绞磨机，在牵拉设备的作用下，使前引导组件1和后引导组件2在管道内移动，位于前引导组件1与后引导组件2之间设置有角度测量仪6，角度测量仪6用于对前引导组件1和后引导组件2之间的角度进行测量，拉绳5的长度可以确定前引导组件1移动的距离，角度测量仪6测量前引导组件1移动的方向，从而由距离和方向测定出管道的路径。
参考图1和图2，前引导组件1包括前壳体11，后引导组件2包括后壳体21，前壳体11和后壳体21均为圆柱形，且前壳体11的一端朝向后壳体21，后壳体21的一端朝向前壳体11，球铰接件4包括半球壳41和球体42，球体42球铰接配合在半球壳41内，球体42固定在前壳体11靠近于后壳体21的一端，并且前壳体11的中心线经过球体42的球心，半球壳41固定在后壳体21靠近于前球体42的一端，并且后壳体21的中心线经过半球壳41的球心。前引导组件1由多个支撑轮3支撑，使前引导组件1处于管道在前引导组件1上的支撑轮3处的延长线上，后引导组件2由多个支撑轮3支撑，使后引导组件2处于管道在后引导组件2上的支撑轮3外的延长线上，管道在前引导组件1和后引导组件2之间的位置发生方向的改变时，球体42在半球壳41内转动，由于球体42在半球壳41内任意方向均可转动，所以前引导组件1和后引导组件2能够管道的三维路径进行测定。
参考图2，角度测量仪6包括固定杆61、第一滑杆62和第二滑杆64，第一滑杆62和第二滑杆64相互垂直设置，在第一滑杆62上设置有第一滑块63，第一滑块63滑动配合在第一滑杆62上，可通过在第一滑杆62一端固定设置测距仪，通过测距仪测量第一滑块63位于第一滑杆62上的位置、或者在第一滑杆62上设置电阻丝，第一滑块63在第一滑杆62上的位置通过所测的第一滑块63与第一滑杆62一端的电阻进行测定。第二滑杆64上设置有第二滑块65，第二滑块65滑动配合在第二滑杆64上，可通过在第二滑杆64一端固定设置测距仪，通过测距仪测量第二滑块65位于第二滑杆64上的位置、或者在第二滑杆64上设置电阻丝，第二滑块65在第二滑杆64上的位置通过所测的第二滑块65与第二滑杆64一端的电阻进行测定。固定杆61固定在球体42上，并且固定杆61的中心线与前壳体11的中心线重合，提高能够测量的管道曲率，固定杆61远离于球体42的一端铰接在第一滑块63上，第一滑杆62固定在第二滑块65上。当前壳体11和后壳体21之间相互转动，由固定杆61带动第一滑块63在第一滑杆62上的移动和第二滑块65在第二滑杆64上的移动，从而能够分解出两个方向固定杆61的倾斜角度。
参考图2，为了便于固定杆61带动第一滑块63和第二滑块65移动，在后壳体21内设置有安装板67，第二滑杆64固定在安装板67上，安装板67上固定设置有两个导向杆68，导向杆68的长度方向平行于后壳体21的中心线，在后壳体21内设置有固定座66，固定座66上开设有与导向杆68配合的导向孔69，导向杆68沿着导向杆68的长度方向滑动配合在导向孔69内，从而在固定杆61移动时，由安装板67沿着导向杆68的长度方向移动，使第一滑块63在第一滑杆62上移动和第二滑块65在第二滑杆64上移动。在使用过程中，由于固定杆61能够与第一滑块63铰接，从而前引导组件1相对于后引导组件2之间的角度变化能够更准确地通过第一滑块63和第二滑块65的位置进行测量。
参考图2，在前壳体11内设置有纠偏组件7，纠偏组件7包括重力杆71和测量环72，在前壳体11的内部固定设置有固定板73，重力杆71的一端转动连接在固定板73上，并且重力杆71在固定板73上的转动轴线平行于前壳体11的中心线，测量环72固定在前壳体11上，重力杆71在发生摆动时，通过对测量环72一端和重力杆71之间的电阻变化，从而识别出重力杆71的偏移角度。当重力杆71发生倾斜时，需要对固定杆61所产生的数据进行修正，使固定杆61通过第一滑块63和第二滑块65所测量的数据更准确地反应出前壳体11相对于后壳体21的转动方向。纠偏组件7也可选用陀螺仪，通过纠偏组件7固定在固定板73上，在前壳体11发生轴向转动时，纠偏组件7也可得出重力方向，从而对固定杆61所测得的数据进行修正。
参考图2，在前壳体11内设置有回正组件8，回正组件8与纠偏组件7之间设置有处理器，纠偏组件7得到的偏转信息传递到处理器上，回正组件8包括回正电机81、转轴82和滚轮83，回正电机81选用步进电机或伺服电机，回正电机81连接于处理器，通过处理器控制回正电机81的转方向，回正电机81的输出轴上同轴固定设置有中心轴84，中心轴84的方向平行于重力杆71处于初始位置，重力杆71的初始位置为重力杆71所测的前壳体11偏转为零的状态，转轴82的中心开设有多棱柱孔85，中心轴84插接在多棱柱孔85内，并且转轴82与多棱柱孔85滑动配合，在中心轴84上套设有压缩弹簧86，压缩弹簧86的一端抵接在转轴82的一端，另一端抵接在中心轴84上，并且压缩弹簧86的作用力用于驱使转轴82向远离于中心轴84的方向移动，转轴82远离于中心轴84的一端转动连接滚轮83，滚轮83用于抵接在管道的内壁上，通过当纠偏组件7检测到前壳体11发生偏转后，由回正电机81带动中心轴84转动，中心轴84同步使转轴82转动，从而滚轮83的方向发生偏转，使滚轮83在管道的内壁上滚动的过程中将前壳体11向回到偏转状态为零的方向转动，减少前壳体11和后壳体21转动发生的偏转，提高对管道的测定准确度，同时在末准确移动到前壳体11的偏转为零的状态，能够先由纠偏组件7的数据修正，提高管道的测定准确度。
参考图2，每个支撑轮3上均设置有支撑杆31，多个支撑杆31从前壳体11或后壳体21的中心沿半径方向呈向下散射分布。支撑杆31一端位于前壳体11或后壳体21内，支撑杆31连接有压簧32，支撑杆31滑动配合在前壳体11或后壳体21上，支撑杆31位于前壳体11或后壳体21外的一端转动安装支撑轮3，支撑杆31另一端与压簧32的一端抵接，位于压簧32远离于支撑杆31的一端设置有螺杆34，位于前壳体11或后壳体21上固定设置有支撑板35，螺杆34转动连接在支撑板35上，位于螺杆34上螺纹连接有抵接板33，压簧32远离于支撑杆31的一端抵接在抵接板33上，通过转动螺杆34时，抵接板33沿着螺杆34的长度方向移动，从而使抵接板33对压簧32进行挤压，使支撑轮3作用在管道内壁的作用力可以调整，同时使前壳体11或后壳体21的中心线位于管道的中心位置。
参考图1和图2，在前壳体11上设置有拉环9，拉环9转动连接在前壳体11上，并且拉环9与前壳体11的转动轴线与前壳体11的中心线重合，拉环9上挂设有挂扣91，挂扣91可选为登山扣，挂扣91上固定拉绳5，从而使拉绳5可拆卸连接在前壳体11上，同时在前壳体11发生转动或拉绳5扭转时，前壳体11与拉绳5之间可自由相对转动。
本申请实施例还公开一种地下管线定位方法，包括本实施例公开的一种地下管线定位装置对管道的位置进行测定，通过将拉绳5穿设到待测的管道内，然后连接于前引导组件1上，前引导组件1和后引导组件2随着拉绳5移动的过程中测量管道的铺设方向，同时配合前引导组件1内设置的纠偏组件7对所测量的数据进行修正，还包括位于前引导组件1内的回正组件8，回正组件8与纠偏组件7连接，由纠偏组件7将回正组件8转动，使前引导组件1和后引导组件2回位到偏转为零的状态。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
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