基于惯性导航的地下管线测绘仪器

本发明属于管线测绘，尤其涉及基于惯性导航的地下管线测绘仪器。

背景技术：

1、地下管线探测技术就是对城市地下各种管线进行探查和测绘的技术。探查是对已有地下管线进行现场调查和采用不同的探测方法探寻各种管线的埋设位置和深度。测绘是对已查明的地下管线进行测量和编绘管线图，也包括对新建管线的施工测量和竣工测量。地下管网探测是一个比较广义的概念，工作内容则比较单一，要求也根据其所服务部门和对对象而不同。

2、现有的地下管线的测量机器具有精确度不高，受管壁材质与管内污物影响较大，管道内部监测不清晰等问题。因此，亟需开发一种精确度高、运行稳定、管道监测清晰的装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供基于惯性导航的地下管线测绘仪器，以解决上述问题，达到克服由于埋深、周围干扰过多等因素对地下管线测绘精度的影响，利用多导航系统提高地下管线测绘的精度的目的。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、基于惯性导航的地下管线测绘仪器，包括依次设置的前端清淤结构、动力结构、尾端功能结构；所述前端清淤结构与所述动力结构的一端固定连接，所述动力结构远离所述前端清淤结构的一端通过绳索与所述尾端功能结构固定连接；

4、所述尾端功能结构包括连接筒，所述连接筒两端固定连接有固定头，所述固定头周侧等间距固定连接有若干个伸缩杆，所述伸缩杆远离所述固定头的一端转动连接有万向轮；所述连接筒内固定连接有复合导航系统。

5、所述复合导航系统包括惯性测量仪器、主控单片机、高清摄像头，所述高清摄像头与所述连接筒外侧壁固定连接；所述惯性测量仪器、主控单片机与所述连接筒内侧壁固定连接，所述主控单片机与所述惯性测量仪器、高清摄像头电性连接，所述主控单片机与外部上位机通信连接。

6、所述前端清淤结构包括清淤转盘，所述清淤转盘一侧所述动力结构固定连接，所述清淤转盘远离所述动力结构的一侧固定连接有固定座，所述固定座远离所述清淤转盘的一端周侧设有外折边，所述外折边与所述清淤转盘之间转动连接有若干个清淤转杆的一端，所述清淤转杆远离所述固定座的一端固定连接有清淤刷头，所述清淤转盘靠近所述清淤转杆的一侧固定连接有若干个凸板，若干个所述凸板与若干个所述清淤转杆之间一一对应，对应的所述凸板、清淤转杆之间固定连接有适应弹簧。

7、所述清淤转盘的直径小于所述清淤刷头到所述清淤转盘的圆心的长度。

8、所述动力结构包括电机装配筒，所述电机装配筒内部固定连接有转动电机，所述转动电机的输出轴与所述清淤转盘固定连接并与所述清淤转盘同轴设置，所述电机装配筒外侧壁周向固定连接有若干个复位行走部。

9、所述复位行走部包括两个平行设置的连杆，两个所述连杆相同一侧的端部与所述电机装配筒外侧壁转动连接，两个所述连杆远离所述电机装配筒的端部共同转动连接有驱动履带座的一侧，所述驱动履带座远离所述连杆的一侧转动连接有驱动履带轮，所述驱动履带座一端设有复位结构。

10、所述复位结构包括复位杆，所述复位杆与所述驱动履带座一端固定连接并同轴设置，所述复位杆远离所述驱动履带座的一端滑动连接有滑座，所述滑座与所述复位杆之间固定连接有复位弹簧，所述复位弹簧套设于所述复位杆外侧；所述滑座一侧转动连接有传动杆，所述传动杆远离所述滑座的一端与其中一个所述连杆中部转动连接。

11、所述驱动履带座靠近所述连杆的一侧固定连接有履带轮电机，所述履带轮电机输出轴与所述驱动履带轮传动连接。

12、所述高清摄像头中搭载有神经网络架构。

13、所述神经网络架构为改进型mobilenetv3。

14、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

15、通过设置前端清淤结构可以对运行前方的管路进行清洁，降低测绘时周围的干扰，设置动力结构可以带动整体装置向前运行，而后方设置的尾端功能结构中的万向轮与伸缩杆可以保证连接筒的稳定，连接筒内的复合导航系统可以与外部通信连接，具有将惯性导航、北斗导航相结合的方式来精确测量地下管路的分布。同时还搭载有卷积神经网络，可以返回高清解析图像来管道内部情况，神经网络架构采用了改进型mobilenetv3，与yolo等其他的神经网络架构相比，改进型mobilenetv3的体量大小适中，减少了mcu大约12.52％的算力占用率，与mobilenetv2等其他轻量化神经网络架构相比，改进型mobilenetv3有着不错的精度以及更好的低延迟效果，在精度上仅次于mobilenetv2 0.89％下，延迟却降低了44.12％。利用这些结构，实现了一种能够精确测绘地下管道，有效排除管路内的干扰的基于惯性导航的地下管线测绘仪器。

技术特征：

1.基于惯性导航的地下管线测绘仪器，其特征在于，包括依次设置的前端清淤结构(1)、动力结构(2)、尾端功能结构(3)；所述前端清淤结构(1)与所述动力结构(2)的一端固定连接，所述动力结构(2)远离所述前端清淤结构(1)的一端通过绳索与所述尾端功能结构(3)固定连接；

2.根据权利要求1所述的基于惯性导航的地下管线测绘仪器，其特征在于，所述复合导航系统包括惯性测量仪器、主控单片机、高清摄像头，所述高清摄像头与所述连接筒(304)外侧壁固定连接；所述惯性测量仪器、主控单片机与所述连接筒(304)内侧壁固定连接，所述主控单片机与所述惯性测量仪器、高清摄像头电性连接，所述主控单片机与外部上位机通信连接。

3.根据权利要求2所述的基于惯性导航的地下管线测绘仪器，其特征在于，所述前端清淤结构(1)包括清淤转盘(101)，所述清淤转盘(101)一侧所述动力结构(2)固定连接，所述清淤转盘(101)远离所述动力结构(2)的一侧固定连接有固定座(106)，所述固定座(106)远离所述清淤转盘(101)的一端周侧设有外折边(107)，所述外折边(107)与所述清淤转盘(101)之间转动连接有若干个清淤转杆(102)的一端，所述清淤转杆(102)远离所述固定座(106)的一端固定连接有清淤刷头(103)，所述清淤转盘(101)靠近所述清淤转杆(102)的一侧固定连接有若干个凸板(104)，若干个所述凸板(104)与若干个所述清淤转杆(102)之间一一对应，对应的所述凸板(104)、清淤转杆(102)之间固定连接有适应弹簧(105)。

4.根据权利要求3所述的基于惯性导航的地下管线测绘仪器，其特征在于，所述清淤转盘(101)的直径小于所述清淤刷头(103)到所述清淤转盘(101)的圆心的长度。

5.根据权利要求3所述的基于惯性导航的地下管线测绘仪器，其特征在于，所述动力结构(2)包括电机装配筒(201)，所述电机装配筒(201)内部固定连接有转动电机，所述转动电机的输出轴与所述清淤转盘(101)固定连接并与所述清淤转盘(101)同轴设置，所述电机装配筒(201)外侧壁周向固定连接有若干个复位行走部。

6.根据权利要求5所述的基于惯性导航的地下管线测绘仪器，其特征在于，所述复位行走部包括两个平行设置的连杆(202)，两个所述连杆(202)相同一侧的端部与所述电机装配筒(201)外侧壁转动连接，两个所述连杆(202)远离所述电机装配筒(201)的端部共同转动连接有驱动履带座的一侧，所述驱动履带座远离所述连杆(202)的一侧转动连接有驱动履带轮(203)，所述驱动履带座一端设有复位结构。

7.根据权利要求6所述的基于惯性导航的地下管线测绘仪器，其特征在于，所述复位结构包括复位杆(205)，所述复位杆(205)与所述驱动履带座一端固定连接并同轴设置，所述复位杆(205)远离所述驱动履带座的一端滑动连接有滑座，所述滑座与所述复位杆(205)之间固定连接有复位弹簧(206)，所述复位弹簧(206)套设于所述复位杆(205)外侧；所述滑座一侧转动连接有传动杆(204)，所述传动杆(204)远离所述滑座的一端与其中一个所述连杆(202)中部转动连接。

8.根据权利要求6所述的基于惯性导航的地下管线测绘仪器，其特征在于，所述驱动履带座靠近所述连杆(202)的一侧固定连接有履带轮电机，所述履带轮电机输出轴与所述驱动履带轮(203)传动连接。

9.根据权利要求2所述的基于惯性导航的地下管线测绘仪器，其特征在于，所述高清摄像头中搭载有神经网络架构。

10.根据权利要求9所述的基于惯性导航的地下管线测绘仪器，其特征在于，所述神经网络架构为改进型mobilenetv3。

技术总结
本发明属于管线测绘技术领域，尤其涉及基于惯性导航的地下管线测绘仪器，包括依次设置的前端清淤结构、动力结构、尾端功能结构；所述前端清淤结构与所述动力结构的一端固定连接，所述动力结构远离所述前端清淤结构的一端通过绳索与所述尾端功能结构固定连接；所述尾端功能结构包括连接筒，所述连接筒两端固定连接有固定头，所述固定头周侧等间距固定连接有若干个伸缩杆，所述伸缩杆远离所述固定头的一端转动连接有万向轮；所述连接筒内固定连接有复合导航系统。利用这些结构，实现了一种能够精确测绘地下管道，有效排除管路内的干扰的基于惯性导航的地下管线测绘仪器。

技术研发人员：王储岩,徐博,何红亮,冯思凯,冯佳佑,沈进超
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13