专利名称：排水管道内光缆支撑卡圈的定位方法
技术领域：
本发明涉及一种排水管道内光缆支撑卡圈的定位方法，采用自动控制技术，实现对光缆支撑卡圈的自动定位操作，属于管道机器人领域。
背景技术：
随着信息技术的发展，互联网用户急剧增加，需要铺设越来越多的从各个区域到用户终端的连接光缆。光缆铺设最新技术是使用机器人在下水管道内进行铺设，比起目前的深挖公路埋下光缆的挖掘手段，更能减少工程所需时间和费用。其施工时不用挖开地面，既减少了大量的劳动，又避免了交通堵塞，而且更方便维护，是今后光缆铺设的发展方向。
用于光缆铺设的管道机器人技术复杂，涉及面相当广泛，其中光缆在排水管管壁上的固定是核心问题之一，目前主要用铆钉机械将光缆套固定安装在排水管管壁上，但是该法可靠性差，在排水管道内水大时易被冲垮，大水后难以承受悬挂在光缆上杂物重量，减少了光缆的使用寿命，这种固定方法对管道也会产生一定的破坏。目前对管道机器人、光缆铺设技术的检索未见中国发明专利中有解决此问题的有效方法。
发明内容
本发明的目的在于针对目前光缆固定的问题，提供一种排水管道内光缆支撑卡圈的定位方法，实现简单，操作方便，不破坏管道，且可使定位精度、速度、可靠性等指标达到实际施工要求。
为实现这样的目的，本发明采用常规的多节连接体结构的管道机器人，并在机器人本体上专门增加一个卡圈定位节。设计的卡圈由一长条合金片重叠成圆环而成，重叠处用一个可调松紧的拨圈装置固定，可以调节卡圈的大小。初始卡圈调到最小套在机器人的卡圈定位节上，由机器人送至需要位置，定位节电机驱动卡圈大距离的推进到定位点附近，再控制气缸推动卡圈短距离运动进行调整，将卡圈送入与正确安装位对应的卡圈安装节，调节卡圈变大到紧贴整个排水管内壁(称为“顶圈”)。在卡圈内侧设计一个夹子固定光缆套，将光缆穿在光缆套内，从而实现排水管道内光缆的固定。
本发明采用带减速器的直流电机配合气缸精确输送各个卡圈到机器人顶圈位置，同时循环操作直到将安装支架上所有的卡圈正确定位。实现这一技术的前提是进行卡圈的定位，即将各个卡圈可靠的送到机构的顶圈位置，故而需要一个定位准确、工作可靠的机构以特定的方式来实现这一定位过程。
本发明定位方法的实现包括如下具体步骤1、将一组卡圈套在管道机器人卡圈定位节的卡圈支架上，使卡圈可以沿卡圈支架滑动。其中卡圈为由长条合金片重叠而成的圆环，重叠处有可调松紧的拨圈部件。
2、将带卡圈定位节的管道机器人放入排水管道，并使机器人在排水管道内移动至需要增加卡圈的位置停下。
3、控制卡圈定位节的电机运转，推动卡圈并使其在卡圈支架上大距离移动到顶圈位附近，在移动过程中，使第一个卡圈进入卡圈支架前端的凹槽内，其余的卡圈被凹槽边的弹性结构挡回。
4、控制卡圈定位节上的气缸推动卡圈支架在短距离范围移动，将卡圈精确地送到卡圈安装节所对应的顶圈安装位。
5、启动卡圈安装节的顶圈装置将卡圈抓紧并抬起，使之脱离卡圈支架，并调松卡圈上的拨圈部件使卡圈变大紧贴整个排水管道内壁。
6、气缸复位，卡圈支架带着剩余卡圈回到原位。控制电机也回转到初始位置，进入下一卡圈的定位流程。
7、如果卡圈支架上仍有卡圈，重复以上步骤，直到将卡圈支架上的所有卡圈各自精准定位到顶圈位置。
本发明提供的排水管道内光缆支撑卡圈的定位方法，采用带减速器的直流电机配合气缸精确输送各个卡圈到机器人顶圈位置，同时循环操作直到将卡圈支架上所有的卡圈正确定位，方法独特，定位精确可靠。采用卡圈支撑光缆套实现在排水管道内光缆的固定，卡圈内侧夹子紧抓光缆套，固定可靠性好，使光缆套处于张紧状态，在排水管道内水大流速快的情况下也不受影响。卡圈在排水管道内以一定间距排列，这样卡圈对光缆套的力量足可承受排水管内杂物的干扰。本发明实现简单，操作方便，避免了铆钉机械将光缆套固定安装在排水管管壁上对管道产生的破坏，且可使定位精度、速度、可靠性等指标达到实际施工要求。
图1为卡圈安装前示意图。
图1中，1为卡圈，2为管道机器人上的卡圈定位节，3为拨圈部件，4为光缆套夹子，5为排水管道内壁。
图2为卡圈安装完成后示意图。
图2中，1为卡圈，5为排水管道内壁，6为光缆套，7为光缆。
图3为卡圈定位前示意图。
图3中，1为卡圈，2为卡圈定位节，8为卡圈安装节，9为卡圈支架。
图4为大距离输送卡圈示意图。
图5为卡圈分离示意图。
图6为卡圈定位示意图。
图6中，1为卡圈，9为卡圈支架。
图7为支架回位示意图。
图7中，9为卡圈支架。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的技术实施方案作进一步描述。
图1为卡圈安装前示意图。
图1中，卡圈1由合金长条重叠成一个圆形圈套在机器人卡圈定位节2上；3为拨圈部件，可以松放合金条使卡圈撑大，直到紧贴整个排水管道内壁5，卡圈1上的光缆套夹子4同时可以镶嵌在机器人安装支架上，使得卡圈1可在支架上滑动。
图2为卡圈安装完成后示意图。
图2中，卡圈1已经撑开至紧贴整个排水管道内壁5，光缆套夹子4夹住光缆套6，光缆7则置于光缆套6内。
图3为卡圈定位前示意图。在卡圈定位节2上设置卡圈支架9，卡圈支架9的前端有弹性结构的凹槽，一组卡圈1套在卡圈支架9上等待被送至前面的卡圈安装节8定位。卡圈安装节8可以将卡圈撑大到整个管壁大小。
本发明需要解决的技术问题是在人无法进入的狭小的排水管道内，自动将一组卡圈由管道机器人沿排水管道分别精确输送到不同的顶圈处定位。具体实施方法如下1、首先将一组卡圈1套在管道机器人定位节2的卡圈支架9上，固定在卡圈上端的两个光缆套夹子4镶嵌在卡圈支架9的滑动槽内，使卡圈1可以沿滑动槽运动。如图1所示。
2、将带卡圈定位节2的管道机器人放入排水管道，并使机器人在排水管道内移动到需要安装卡圈的位置停下。
3、控制卡圈定位节2的电机运转，推动卡圈1并使其在卡圈支架9上大距离移动到顶圈位附近，如图4所示。在移动过程中，第一个卡圈进入卡圈支架9前端的凹槽内，其余的卡圈被凹槽边的弹性结构挡回，如图5所示。
4、控制卡圈定位节2上的气缸推动卡圈支架9在短距离范围运动，将卡圈1精确地送到卡圈安装节8所对应的顶圈安装位，如图6所示。
5、启动卡圈安装节8的顶圈装置抓紧送过来的卡圈1，将其抬起脱离卡圈支架9，并调松卡圈上的拨圈部件3使卡圈变大定位到顶圈位置(紧贴整个排水管内壁5)。
6、气缸复位，卡圈支架9带着剩余卡圈回到原位，如图7所示。控制电机也回转到初始位置，进入下一卡圈的定位流程。如此循环，直到将卡圈支架9上的所有卡圈1各自精准定位到顶圈位置。
本发明的定位方法采用电机驱动的大距离运动和气缸小范围输送的配合，使卡圈定位精确。具体的实现机构可以根据排水管管径大小等其他因素的不同而具体设计。
权利要求
1.一种排水管道内光缆支撑卡圈的定位方法，其特征在于包括如下具体步骤1)将一组卡圈(1)套在管道机器人卡圈定位节(2)的卡圈支架(9)上，使卡圈可以沿卡圈支架滑动，其中卡圈(1)为由长条合金片重叠而成的圆环，重叠处有可调松紧的拨圈部件(3)；2)将带卡圈定位节(2)的管道机器人放入排水管道，并使机器人在排水管道内移动至需要设置卡圈的位置停下；3)控制卡圈定位节(2)的电机运转，推动卡圈(1)并使其在卡圈支架(9)上大距离移动到顶圈位附近，在移动过程中，使第一个卡圈进入卡圈支架前端的凹槽内，其余的卡圈被凹槽边的弹性结构挡回；4)控制卡圈定位节(2)上的气缸推动卡圈支架(9)在短距离范围移动，将卡圈(1)送到与卡圈安装节(8)所对应的顶圈安装位；5)启动卡圈安装节(8)的顶圈装置将卡圈(1)抓紧并抬起，使之脱离卡圈支架(9)，并调松卡圈上的拨圈部件(3)使卡圈变大紧贴整个排水管道内壁；6)气缸复位，卡圈支架(9)带着剩余卡圈回到原位，控制电机也回转到初始位置，进入下一卡圈的定位流程，直到将所有卡圈定位到顶圈位置。
全文摘要
一种排水管道内光缆支撑卡圈的定位方法，在多节连接体结构的管道机器人上设置卡圈定位节，卡圈由一长条合金片重叠成圆环而成，卡圈大小可用拨圈部件调节。初始卡圈调到最小套在机器人的卡圈定位节上，由机器人送至需要位置，定位节电机驱动卡圈大距离的推进到定位点附近，再控制气缸推动卡圈短距离运动，将卡圈送到与卡圈安装节所对应的顶圈安装位，调节卡圈使之紧贴整个排水管内壁。卡圈内侧有夹子固定光缆套，光缆线穿在光缆套内，从而实现排水管道内光缆套的固定。本发明方法独特，卡圈对光缆套的力量可承受排水管内杂物的干扰，定位精度、速度、可靠性等指标达到实际施工要求。
文档编号G02B6/50GK1595217SQ200410025220
公开日2005年3月16日 申请日期2004年6月17日 优先权日2004年6月17日
发明者赵言正, 梁旭, 付庄, 芦春鸣, 刘华涛, 曹其新, 陈西平, 王美龄 申请人:上海交通大学, 北京昊远天际互联网络服务有限公司