專利名稱：電纜管道探測儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電纜管道探測儀，具體地說是用于對直徑150-200mm電纜管道內部視頻圖像觀測及管道清掃。
背景技術：
隨著城市配電網絡改造工程的推進，電纜在城市配電網絡中所占比例越來越大，電纜管道的質量將直接影響到此后電纜的敷設質量及運行的穩定性，進而直接關系到整個城市配電網絡的安全運行。
管道的施工質量直接關系到電纜的敷設質量。傳統的管道驗收方法采用一根試樣電纜(長約8米)，前部裝設鐵牛，尾部裝設清掃棉布，電纜本體綁扎PVC帶。通過試樣電纜在管道內牽引，觀測PVC帶磨損狀況來判定管道的驗收質量。歸納起來傳統管道驗收方法存在以下不足之處1、管道質量不能直觀的展現出來。發現管道質量存在缺陷，但不能了解具體為何種缺陷，在何處存在缺陷，無法制定針對性方案解決存在缺陷，施工效率低。
2、對于管道內的殘留物清除效果不明顯。由于裝設的鐵牛尺寸較管道直徑小，部分管壁存在的殘留物無法清楚，又因為鐵牛清除殘留物是采用沖擊性清除，清除后的殘留物(比如水泥塊)可能留下尖銳的棱角，給電纜敷設留下隱患。
3、試驗電纜的敷設情況與實際電纜敷設情況不一致。由于試驗電纜較實際敷設電纜長度相差很大，敷設時外護套所承受的摩擦力小，所以無法檢驗在更大的摩擦力下的敷設狀況，對于電纜管道質量容易產生誤判。
目前，隨著市政工程技術的加速推進，電纜工程的數量也飛速增長，對電纜管道的施工質量需加強質量控制，但與此同時，這就對管道的現場質量驗收監理工作，需要更有效和更可靠的工具儀器，才能確保電纜施工跟上社會發展需求。
發明內容
本發明的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種由動力裝置、視頻裝置、清掃裝置和控制裝置四個部分組成，集觀測與清障于一體的管道探測儀，用于對直徑150-200mm的工業管道內部進行全線觀察，通過探測儀前端的視頻觀測裝置，觀測管道內部狀況；其遇到障礙物時，操作人員可及時啟動清掃裝置，可改善管道質量和電纜敷設質量，并可提高電纜運行的可靠性。
本發明的主要解決方案是這樣實現的本發明主要采用動力裝置部分、視頻裝置部分、清掃裝置部分和控制裝置部分組成，視頻裝置部分固定在動力裝置部分前艙座的定位孔中；清掃裝置部分固定在動力裝置部分尾艙的尾艙接管上；控制裝置部分通過動力電纜線和信號電纜線連接在動力裝置部分的動力電源線插座、信號電纜線插座上，實現動力輸出、視頻圖像觀測及管道清掃。
本發明動力裝置部分由機體、動力電機、蝸桿、三件蝸輪組件、三件主驅輪組件及三件自由輪組件等組成，三件蝸輪組件與三件主動輪組件用同步皮連接；機體采用前艙座、左、右自由輪架板、三爪套、左、右蝸輪架板、三爪環、左、右主動輪架板、尾艙固定成一筒狀體，外周套有殼體，前艙座連接三件自由輪組件左、右自由輪架板前端，三爪套連接左、右自由輪架板后端，三爪套另一端連接左、右蝸輪架板；三爪環連接左、右蝸輪架板后端，三爪環另一端連接左、右主動輪架板，尾艙連接左、右主動輪架板后端。動力電機固定在電機接盤上并固定在三爪套上，動力電機輸出軸上裝接套，蝸桿固定在三爪套和三爪環中心，蝸桿帶動三件組蝸輪組件，每件蝸輪組件分別采用蝸輪與軸聯接，用軸承支撐或定位在左、右蝸輪架板上，軸一端裝有主動同步輪；每件主驅輪組件分別采用同步壓盤、主驅輪緊固在同步軸上，并用軸承固定在左、右主動輪架板、上，同步軸一端裝有被動同步輪。
本發明自由輪組件固定在左、右自由輪架板、上，每件自由輪組件分別由自由輪、輪盤、軸承、軸、軸套組成，由兩片輪盤將自由輪、軸承夾裝在一起，在軸承內孔安裝軸，軸套套裝在軸上。
本發明尾艙端面裝有動力電纜線扦座、電纜線插座，進、出各一插座，并用雙頭螺栓安裝護盤，護盤中心設尾艙套管。
本發明視頻裝置由視頻頭座、遠近照明系統和攝像頭組成，視頻頭座上設有四個與主軸線成30°角的導光孔和兩個平行于主軸線的導光孔，在孔內裝有發光二極管，在視頻頭座中心裝有攝像頭，在攝像頭前設有機玻璃的保護板，攝像頭、照明系統用信號線與控制裝置相連接。
本發明清掃裝置主要由接管、清掃電機、鋼絲壓盤、鋼絲刷以及自由自由輪、架板、電纜芯管、鋼絲壓盤座、滾珠環組成，鋼絲壓盤上安裝鋼絲刷并安裝在鋼絲壓盤座上，滾珠環安裝在電纜芯管上，清掃電機通過齒輪直接嚙合在鋼絲壓盤的齒輪上，自由輪安裝在架板上，架板固定在電纜芯管上，并連接接管，動力由主機輸出送達。
本發明與已有技術相比具有以下優點1、由于本儀器采用了視頻監測技術，通過攝像頭和光源捕捉到管道內部實際情況，再通過視頻信號線將捕捉的圖像動畫反映在顯示器或電腦上，可以直觀的觀測到管道內部的施工質量。傳統的管道驗收，只是憑借試樣電纜上包裹的PVC帶的磨損程度來判斷電纜管道質量的好壞，由于施工環境和設備的差異，使得判斷結果有很大的不準確性。
2、具有針對性清掃功能。由于在本儀器尾部裝設了一清掃裝置，采用獨立的電機驅動鋼絲夾盤；可通過視頻裝置系統觀察現場實際障礙物的材質及大小，選擇裝設鋼絲刷或者刀片。傳統的清除障礙物的方法是使用鐵牛清除，由于鐵牛清除障礙的方法屬于硬性沖擊清除，清除后的殘留物易留下尖銳棱角，又容易將管道的破損擴大，為以后電纜敷設留下隱患。
3、具有一定的涉水能力，涉水深度超過1/4主驅動輪的半徑。由于探測儀的核心動力裝置(電動機)位于整個系統的中心位置，且體積較小，管內壁表面距離地平面高度超過1/4半徑，可以適應一般較惡劣環境下管道內工作。而傳統的爬行器不具有涉水功能。
4、可以與電腦聯機，以實現其他的管理功能。攝像頭捕捉到的視頻圖像可以直接傳輸到電腦上，由電纜完成視頻采集功能。同時，該儀器還保留了遙控信號端口，為今后實現遙控操作做好了準備。
5、具有擴展功能。由于儀器結構主體采用了可擴展結構連接，通過擴展裝置，根據現場實際情況，可在設備尾部或首部增加其他功能裝置(比如清掃斗)，來滿足各種不同情況下的需求。
圖1為本發明結構示意圖。
圖2為本發明控制裝置顯示器示意圖。
圖3為本發明動力裝置結構示意圖。
圖4為本發明動力裝置主動輪組件A-A剖視圖。
圖5為本發明動力裝置蝸輪桿組件B-B剖視圖。
圖6為本發明動力裝置自由輪組件D-D剖視圖。
圖7為本發明視頻裝置結構圖。
圖8為本發明清掃裝置結構圖。
圖9為本發明C向視圖。
圖10為本發明控制裝置方框原理圖。
圖11為本發明動作原理圖。
具體實施例方式
下面本發明將結合附圖中的實施例作進一步描述如圖1、圖3、圖4、圖5所示本發明主要由動力裝置部分1、視頻裝置部分2、清掃裝置部分3和控制裝置部分4組成。視頻裝置部分2用螺釘固定在動力裝置部分1的前艙座42的定位孔中。清掃裝置部分3用螺釘固定在動力裝置部分1的尾艙接管口40上。控制裝置部分4安放在工作場地附近，通過動力電纜線和信號電纜線連接在動力裝置部分1的動力電源扦座63、信號線扦座64上，用以顯示管道內部的視頻圖像和控制探測儀的動作。
本發明動力裝置部分1由機體、動力電機5、蝸桿11、三件蝸輪組件、三件主驅輪組件及三件自由輪組件等組成。三件蝸輪組件、三件主驅輪組件及三件自由輪組件每件結構相同分別為120度分布，以下的裝配結構只描述其中的一件，另二件省略。
本發明機體由前艙座42、左自由輪架板28、右自由輪架板29、三爪套7、左蝸輪架板65、右蝸輪架板66、三爪環12、左主動輪架板21、右主動輪架板17、尾艙41用螺釘固定成一筒狀體。外周套有殼體67，并用螺釘固定在前艙座42和尾艙41上。前艙座42分別連接三件自由輪組件左自由輪架板28、右自由輪架板29前端。三爪套7連接左、右自由輪架板28、29后端，三爪套7另一端連接左蝸輪架板65、右蝸輪架板66。三爪環12連接左、右蝸輪架板65、66后端，三爪環12另一端連接左主動輪架板21、右主動輪架板17。尾艙41連接左、右主動輪架板21、17后端。
本發明動力電機5固定在電機接盤6上并固定在三爪套7上，電機輸出軸上裝接套8，通過碟簧9、傳動接套10帶動蝸桿11。蝸桿11用前后兩組軸承固定在三爪套7和三爪環12中心，蝸桿11帶動三個垂直于蝸桿11的蝸輪組件，每件蝸輪組件分別是采用蝸輪23與軸26用鍵25聯接，軸承16安裝在軸碗22中組成軸承組件，用軸承組件和擋圈24將蝸輪23固定在左蝸輪架板65、右蝸輪架板66上。軸26一端裝有主動同步輪27，并用銷釘61緊固。每件主驅輪組件是分別用螺釘、螺母把同步壓盤18、主驅輪19緊固在同步軸20上，并用軸承組件固定在左主動輪架板21、右主動輪架板17上。同步軸20一端裝有被動同步輪14，并用軸端墊13、緊定螺絲15緊固。三件蝸輪組件與三件主動輪組件用同步皮62傳動連接，使主驅輪19接受電機的驅動，由電機的正反轉轉變成主動輪的正反轉，驅動探測儀的前進或后退。
如圖6、圖9所示本發明三件自由輪組件分別由自由輪34、輪盤33、軸承16、軸31、軸套32組成，并用螺釘和墊圈30固定在左自由輪架板28、右自由輪架板29上。自由輪組件采用兩片輪盤33用螺絲、螺母35、36將自由輪34、軸承16夾裝在一起，在軸承16內孔安裝軸31，軸套32套裝在軸31上，由軸套32保證間距。
本發明尾艙41端面裝有動力電纜線扦座63及線插座64，并用套37、雙頭螺栓39安裝護盤38，護盤38中心設尾艙接管40，用以安裝清掃裝置。
如圖7所示本發明視頻裝置2由視頻頭座44、遠近照明系統和攝像頭68等組成。視頻頭座44加工有四個與主軸線成30°角的導光孔和兩個平行于主軸線的導光孔，在孔底裝有強發光二極管69。視頻頭座44的結構保證了遠近照明的功能。在視頻中心裝有攝像頭68，攝像頭68前設有機玻璃的保護板45，攝像頭68、照明用信號線與控制裝置相連。前艙的零部件的構成保證了照明系統的功能實現。攝像頭68捕捉到的視頻圖像可以直接傳輸到電腦顯示器58上。
如圖8所示本發明清掃裝置3主要由接管46、清掃電機47、鋼絲壓盤48、鋼絲刷49以及自由輪59、架板60、電纜芯管70、鋼絲壓盤座71、滾珠環72等組成，鋼絲壓盤48上安裝鋼絲刷49并安裝在鋼絲壓盤座71上，滾珠環72安裝在電纜芯管70上，清掃電機47通過齒輪43直接嚙合在鋼絲壓盤48的齒輪上，自由輪59安裝在架板60上，架板60固定在電纜芯管70上，電纜芯管70連接接管46。對于視頻觀測到的障礙點，通過控制裝置，啟動清掃電機，進行障礙物清除。清掃裝置的鋼絲壓環可根據障礙物的性質裝設鋼絲刷和刀片。
本發明控制裝置電路方框原理如圖10所示市電通過直流電源a通過導線連接輔助觸點a，輔助觸點a通過導線連接主電機，主電機正轉；市電通過直流電源a通過導線連接輔助觸點b，輔助觸點b通過導線連接主電機，主電機反轉；市電通過直流電源a通過導線連接輔助觸點c，輔助觸點c通過導線連接清掃電機；市電通過直流電源b通過導線連接輔助觸點d，輔助觸點d通過導線連接照明、攝像部分；市電通過直流電源c通過導線連接信號放大電路，信號放大電路通過信號線連接顯示器；攝像部分信號通過電纜回到信號放大電路，放大后至顯示器；市電通過直流電源d通過導線連接控制箱中開關a，開關a連接繼電器a控制輔助觸點a；市電通過直流電源d通過導線連接控制箱中開關b，開關b連接繼電器b控制輔助觸點b；市電通過直流電源d通過導線連接控制箱中開關c，開關c連接繼電器c控制輔助觸點c；市電通過直流電源d通過導線連接控制箱中開關d，開關d連接繼電器d控制輔助觸點d。
其工作原理如下市電通過直流電源d至開關a供給繼電器a，當繼電器a工作時，輔助觸點a閉合，主電機正轉；市電通過直流電源d至開關b供給繼電器b，當繼電器b工作時，輔助觸點b閉合，主電機反轉；市電通過直流電源d至開關c供給繼電器c，當繼電器c工作時，輔助觸點c閉合，清掃電機工作；市電通過直流電源d至開關d供給繼電器d，當繼電器d工作時，輔助觸點d閉合，照明、攝像電路工作；攝像電路產生圖像信號經電纜回到信號放大電路，圖像信號放大后提供給顯示器圖像，同時直流電源c供電于信號放大電路。
本發明通過電氣控制箱，實現電纜管道探測儀爬行、清掃、視頻觀測及捕捉功能。如圖2所示電源開關50為整個電器的總的電源輸入控制按鈕，功能按鈕52為觀測顯示按鈕，功能按鈕53為清掃控制按鈕，“進”按鈕54、“退”按鈕55、“停”56按鈕控制探測儀的前進、后退和停止，“總停”按鈕57起到切斷設備所有電源的作用，擴展功能按鈕51為今后擴展功能提供方便。
本發明所有設備的動力輸入和信號輸出采用一根專用電纜來實現，專用電纜由十根電纜、一根鋼芯和一根同軸電纜(光電信號轉換)組成。
本發明動作原理圖11所示由控制裝置分別控制清掃裝置、動力裝置(探測儀一爬行器控制)、視頻裝置，并進行電源輸入，然后再由視頻裝置視頻反饋。
本發明的操作過程如圖2所示第一步，控制裝置啟動電源，按下“進”按鈕54，動力裝置啟動，管道探測儀開始在電纜管道內爬行；第二步，按下功能按鈕52，視頻裝置啟動，開始觀測管道內部情況，并將視頻信號反饋到控制裝置的顯示器上；第三步，當視頻裝置觀測到管道內部有障礙物時，通過“進”、“退”、“停”按鈕調節清掃裝置位置，對準障礙物，按下功能按鈕53，開始清掃障礙物；第四步，清掃完畢后再次按下功能按鈕53，清掃停止，按下“退”按鈕55，觀測清掃結果，若不行，重復第三步，直至清掃達到滿意的效果。第五部，清掃和觀測工作結束，按下“退”按鈕55，將管道探測儀從管道中收回，同時關閉電源。
當發生意外和故障時，需要立即切斷所有電源，可以按下“總停”按鈕57，可以切斷所有電源。
權利要求
1.一種電纜管道探測儀，其特征是采用動力裝置(1)、視頻裝置(2)、清掃裝置(3)和控制裝置(4)組成，視頻裝置(2)固定在動力裝置(1)前艙座(42)的定位孔中；清掃裝置(3)固定在動力裝置(1)尾艙41的尾艙接管(40)上；控制裝置(4)通過動力電纜線和電纜線連接在動力裝置(1)的動力電源線插座(63)、電纜線插座(64)上，實現動力輸出、視頻圖像觀測及管道清掃。
2.根據權利要求1所述的電纜管道探測儀，其特征在于所述的動力裝置(1)由機體、動力電機(5)、蝸桿(11)、三件蝸輪組件、三件主驅輪組件及三件自由輪組件組成，三件蝸輪組件與三件主動輪組件用同步皮(62)連接；機體采用前艙座(42)、左、右自由輪架板(28、29)、三爪套(7)、左、右蝸輪架板(65、66)、三爪環(12)、左、右主動輪架板(21、17)、尾艙(41)固定成一筒狀體，外周套有殼體(67)；前艙座(42)連接三件自由輪組件左、右自由輪架板(28、29)前端，三爪套(7)連接左、右自由輪架板(28、29)后端，三爪套(7)另一端連接左、右蝸輪架板(65、66)；三爪環(12)連接左、右蝸輪架板(65、66)后端，三爪環(12)另一端連接左、右主動輪架板(21、17)，尾艙(41)連接左、右主動輪架板(21、17)后端；動力電機(5)固定在電機接盤(6)上并固定在三爪套(7)上，動力電機(5)輸出軸上裝接套(8)，蝸桿(11)固定在三爪套(7)和三爪環(12)中心，蝸桿(11)帶動三件蝸輪組件，每件蝸輪組件分別采用蝸輪(23)與軸(26)聯接，用軸承支撐或定位在左、右蝸輪架板(65、66)上，軸(26)一端裝有主動同步輪(27)；每件主驅輪組件分別采用同步壓盤(18)、主驅輪(19)緊固在同步軸(20)上，并用軸承支撐或定位在左、右主動輪架板(21、17)上，同步軸(20)一端裝有被動同步輪(14)。
3.根據權利要求2所述的電纜管道探測儀，其特征在于所述的自由輪組件每件分別由自由輪(34)、輪盤(33)、軸承(16)、軸(31)、軸套(32)組成，由兩片輪盤(33)將自由輪(34)、軸承(16)夾裝在一起，在軸承(16)內孔安裝軸(31)，軸套(32)套裝在軸(31)上。
4.根據權利要求1所述的電纜管道探測儀，其特征在于所述的視頻裝置(2)由視頻頭座(44)、遠近照明系統和攝像頭(68)組成，視頻頭座(44)上設有導光孔，在孔內裝有發光二極管(69)，在視頻頭座(44)中心裝有攝像頭(68)6，在攝像頭(68)前設有保護板(45)，攝像頭(68)、照明系統用信號線與控制裝置(4)相連接。
5.根據權利要求1所述的電纜管道探測儀，其特征在于所述的清掃裝置(3)主要由接管(46)、清掃電機(47)、鋼絲壓盤(48)、鋼絲刷(49)以及自由輪(59)、架板(60)、電纜芯管(70)、鋼絲壓盤座(71)、滾珠環(72)組成，鋼絲壓盤(48)上安裝鋼絲刷(49)并安裝在鋼絲壓盤座(71)上，滾珠環(72)安裝在電纜芯管(70)上，清掃電機(47)通過齒輪(43)直接嚙合在鋼絲壓盤(48)的齒輪上，自由輪(59)安裝在架板(60)上，架板(60)固定在電纜芯管(70)上，并連接接管(46)。
全文摘要
本發明涉及一種電纜管道探測儀，具體地說是用于對直徑150－200mm的電纜管道內部視頻圖像觀測及管道清掃。其主要采用動力裝置部分、視頻裝置部分、清掃裝置部分和控制裝置部分組成，視頻裝置部分固定在動力裝置部分前艙座的定位孔中；清掃裝置部分固定在動力裝置部分尾艙的尾艙接管上；控制裝置部分通過動力電纜線和信號電纜線連接在動力裝置部分的動力電源線插座、信號電纜線插座上，實現動力輸出；通過探測儀前端的視頻觀測裝置，觀測管道內部狀況；其遇到障礙物時，操作人員可及時啟動清掃裝置，可改善管道質量和電纜敷設質量，并可提高電纜運行的可靠性。
文檔編號G01N21/88GK1920596SQ20061009606
公開日2007年2月28日 申請日期2006年9月14日 優先權日2006年9月14日
發明者顧志強, 徐長寶 申請人:江蘇省電力公司無錫供電公司