一種管道檢測器姿態檢測系統的製作方法
2023-06-13 17:52:46
一種管道檢測器姿態檢測系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種管道檢測器姿態檢測系統，包括陀螺儀、傾角傳感器組合、信號處理器和安裝結構，所述陀螺儀、傾角傳感器組合和信號處理器均放置於安裝結構上，其中，所述陀螺儀，用於測量檢測器的角速度並傳輸給信號處理器；傾角傳感器組合，用於測量檢測器的重力加速度並傳輸給信號處理器；信號處理器包括檢測器姿態檢測裝置，其包括姿態準備組合解算模塊和檢測器運行組合解算模塊。本發明將陀螺信息、三個軸向重力信息進行融合，進而解算管道檢測器的姿態信息，該系統體積小、功耗低、適應管道檢測器各種軌跡需求，該檢測方法無需和其他裝置組合使用，可在長時間檢測任務中保證姿態精度。
【專利說明】一種管道檢測器姿態檢測系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種管道檢測器姿態檢測系統，屬於管道檢測【技術領域】。【背景技術】
[0002]管道檢測器姿態檢測裝置為檢測器提供管道缺陷的角位置信息，是管道缺陷檢測不可缺少的檢測信息。當前管道姿態檢測系統主要有兩種，一種是採用三軸陀螺和三軸加速度計組成慣性測量系統測量管道檢測器的姿態信息，但此方系統體積大、功耗高，不利於管道檢測器的任務需求；一種系統是採用三軸重力傳感器組成的姿態檢測系統，利用三個軸向的重力信息解算姿態，但此姿態檢測系統在檢測器接近垂直時角度失效，無法滿足管道檢測任務需求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於克服現有技術不足，提供了一種管道檢測器姿態檢測系統。
[0004]本發明的技術解決方案:
[0005]一種管道檢測器姿態檢測系統，至少包括:陀螺儀、傾角傳感器組合、信號處理器和安裝結構，所述陀螺儀、傾角傳感器組合和信號處理器均放置於安裝結構上，其中，
[0006]所述陀螺儀，用於測量檢測器的角速度並傳輸給信號處理器；
[0007]傾角傳感器組合，用於測量檢測器的重力加速度並傳輸給信號處理器；
[0008]信號處理器至少包括檢測器姿態檢測裝置，其至少包括:
[0009]姿態準備組合解算模塊，用於在姿態準備階段，以陀螺解算的檢測器周向角色為基準信息，修正傾角傳感器解算的周向角A的誤差，得到修正後的傾角傳感器解算的周向角少9 =9q -
[0010]檢測器運行組合解算模塊，與所述姿態準備組合解算模塊連接，用於在檢測器運行階段，接收所述姿態準備組合解算模塊輸出的傾角傳感器解算的周向角％，並以％為基準，實時估計陀螺的漂移誤差ε，修正陀螺解算的周向角色，得到修正後的檢測器的周向兔:<P = ^g-ε*?，t為採樣間隔。
[0011]所述安裝結構包括安裝支架、屏蔽蓋和屏蔽罩，所述安裝支架放置於屏蔽罩內，屏蔽蓋蓋在屏蔽罩上，兩者組成封閉的腔體；其中，
[0012]所述安裝支架為圓柱腔體，其底面為安裝平面板，其上有一豁口，圓柱腔體的圓柱面由安裝垂面板和安裝支撐柱面圍成，所述安裝垂面板為門框結構與所述安裝平面板上的豁口構成正交安裝結構；圓柱腔體內，所述安裝支撐柱面內壁上有若干個突出的柱臺，在所述安裝平面板上每個所述柱臺旁邊有安裝臺面；所述屏蔽蓋為腔式結構，其上有環形突面；屏蔽罩為腔式結構。
[0013]所述檢測器姿態檢測裝置還包括傾角傳感器解算單元，用於根據傾角傳感器測量的檢測器重力加速度信息解算檢測器的周向角:色唭中，
【權利要求】
1.一種管道檢測器姿態檢測系統，其特徵在於，至少包括:陀螺儀、傾角傳感器組合、信號處理器和安裝結構，所述陀螺儀、傾角傳感器組合和信號處理器均放置於安裝結構上，其中， 所述陀螺儀，用於測量檢測器的角速度並傳輸給信號處理器； 傾角傳感器組合，用於測量檢測器的重力加速度並傳輸給信號處理器； 信號處理器至少包括檢測器姿態檢測裝置，其至少包括: 姿態準備組合解算模塊，用於在姿態準備階段，以陀螺解算的檢測器周向角色為基準信息，修正傾角傳感器解算的周向角A的誤差，得到修正後的傾角傳感器解算的周向角:fPq =φ, -M>q' 檢測器運行組合解算模塊，與所述姿態準備組合解算模塊連接，用於在檢測器運行階段，接收所述姿態準備組合解算模塊輸出的傾角傳感器解算的周向角％，並以％為基準，實時估計陀螺的漂移誤差ε，修正陀螺解算的周向角色，得到修正後的檢測器的周向角:爐=為採樣間隔。
2.根據權利要求1所述的一種管道檢測器姿態檢測系統，其特徵在於所述安裝結構包括安裝支架(1)、屏蔽蓋(2)和屏蔽罩(3)，所述安裝支架(1)放置於屏蔽罩(3)內，屏蔽蓋(2)蓋在屏蔽罩(3)上，兩者組成封閉的腔體；其中， 所述安裝支架(1)為圓柱腔體，其底面為安裝平面板(4)，其上有一豁口(11)，圓柱腔體的圓柱面由安裝垂面板(5)和安裝支撐柱面(6)圍成，所述安裝垂面板(5)為門框結構與所述安裝平面板(4)上的豁口(11)構成正交安裝結構；圓柱腔體內，所述安裝支撐柱面(6)內壁上有若干個突出的柱臺(8)，在所述安裝平面板(4)上每個所述柱臺(8)旁邊有安裝臺面(7);所述屏蔽蓋(2)為腔式結構，其上有環形突面；屏蔽罩為腔式結構。
3.根據權利要求1所述的一種管道檢測器姿態檢測系統，其特徵在於所述檢測器姿態檢測裝置還包括傾角傳感器解算單元，用於根據傾角傳感器測量的檢測器重力加速度信息解算檢測器的周向角:
4.根據權利要求1所述的一種管道檢測器姿態檢測系統，其特徵在於所述檢測器姿態檢測裝置還包括陀螺解算單元，用於將陀螺測量的檢測器角速度Wg積分解算檢測器的周向角:9g =(Pgo + \0wg^dt，其中，％。為h時刻陀螺解算的周向角。
5.根據權利要求1所述的一種管道檢測器姿態檢測系統，其特徵在於所述姿態準備組合解算模塊，包括傾角傳感器解算誤差計算單元和傾角傳感器解算誤差修正單元:其中， 所述傾角傳感器解算誤差計算單元與所述傾角傳感器解算單元和陀螺解算單元連接，用於計算所述傾角傳感器解算的周向角&的誤差:Δ% =^ + fisin(^) + Ccos(^),
其中，φ為檢測器周向角，A,B,C為估計的誤差係數，
6.根據權利要求1所述的一種管道檢測器姿態檢測系統，其特徵在於所述檢測器運行組合解算模塊包括陀螺解算誤差計算單元和陀螺解算誤差修正單元，其中， 陀螺解算誤差計算單元與所述陀螺解算單元和傾角傳感器解算誤差修正單元連接，用於計算陀螺的漂移誤差ε:漂移誤差ε的估計方程為:Δ0 = ￡，6 = 0,其中，Δρ為傾角傳感器解算周向角巧和陀螺解算周向角&的差值，ε為陀螺的漂移誤差； 陀螺解算誤差修正單元與陀螺解算單元和陀螺解算誤差計算單元連接，用於修正陀螺解算的檢測器周向角誤差，得到管道檢測器經修正後的周向角9 = ?-C」，其中，屺為陀螺測量值解算的周向角；ε為陀螺漂移誤差，t為採樣間隔。
7.根據權利要求1所述的一種管道檢測器姿態檢測系統，其特徵在於所述信號處理器還包括接口通訊模塊，其包括傾角傳感器通訊單元和陀螺通訊單元，其中所述傾角傳感器通訊單元與傾角傳感器連接用於將傳感器測量的檢測器重力加速度信息傳輸給傾角傳感器解算單元；陀螺通訊單元和陀螺連接，用於將陀螺測量的檢測器角速度信息傳輸給傾陀螺解算單元。
8.根據權利要求1所述的一種管道檢測器姿態檢測系統，其特徵在於所述信號處理器還包括電源信號處理模塊，用於對電源信號進行轉換和濾波。
9.根據權利要求1所述的一種管道檢測器姿態檢測系統，其特徵在於所述傾角傳感器組合包括垂向傳感器和水平傳感器，其中，所述垂向傳感器用於測量檢測器X軸方向重力加速度信息，所述水平傳感器用於測量Y軸和Z軸重力加速度信息。
10.根據權利要求7所述的一種管道檢測器姿態檢測系統，其特徵在於所述傾角傳感器通訊單元包括水平傳感器通訊模塊和垂向傳感器通訊模塊，分別與水平傾角傳感器和垂向傾角傳感器連接，所述垂向傳感器通訊模塊接收檢測器X軸方向重力加速度信息，所述水平傳感器通訊模塊接收Y軸和Z軸重力加速度信息。
【文檔編號】G01C1/00GK103743378SQ201310732744
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】魏曉虹, 時兆峰, 李晗, 劉建豐, 賴鵬 申請人:北京自動化控制設備研究所