一种基于MEMS惯性测量单元的管道测绘及缺陷定位装置及其管道测绘及缺陷定位方法

摘要

本发明属于管道测绘技术领域，具体涉及一种基于MEMS惯性测量单元的管道测绘及缺陷定位装置及其管道测绘及缺陷定位方法。基于MEMS惯性测量单元的管道测绘及缺陷定位装置,包括测量单元，修正单元，缺陷探测单元，供电单元，数据处理及存储单元。与之前的发明、论文等相比，MEMS惯性测量单元成本较低，除自主性外，管径适用范围更加广，最小可至60mm。MEMS惯性测量单元与里程计、磁通门磁力计、超声检测装置相组合，解决了没有铺设定点磁标的管道测绘问题，同时检测标记出缺陷位置信息，为管道缺陷的维修、加固提供了便利。里程轮同时连接发电装置，避免了外部供电所引发的问题。

主权项

一种基于MEMS惯性测量单元的管道测绘及缺陷定位装置,包括测量单元，修正单元，缺陷探测单元，供电单元，数据处理及存储单元,其特征在于：测量单元：MEMS惯性测量单元采用ADIS16405,包含三轴加速度计、三轴陀螺，陀螺和加速度计提供管道的航向和姿态角，在载体系X‑Y‑Z三个轴上，沿着轴的方向放有一个加速度计与一个陀螺，分别采集三个方向的加速度和角速度信号，通过SPI通信方式传递给ARM处理器进行处理；修正单元包括：光电编码器里程计，里程轮在装置的最外侧紧贴管壁，随着系统在管道内运动产生脉冲信号，通过UART接口与ARM处理器的定时器引脚连接，ARM接受脉冲转换成速度作为已知准确量进行速度修正；三轴磁力计，测得航向值与陀螺解算出来的航向在一定误差范围内进行修正，磁力计放在载体系X‑Y‑Z三个轴线上，用来测三轴方向的地磁分量，信号由SPI接口输入到ARM处理器中，ARM处理器对信号进行处理；全球卫星定位系统GPS，搭载在装置上，测得载体的实时位置，GPS输出信号通过UART接口输入到ARM中；缺陷探测单元：超声检测装置，为相对单独的个体，搭载在装置上，发出的信号直接给ARM来进行存储；供电单元：双向锂电池，装发电装置于里程轮上，电池正负极经相应电源模块转换后与所有单元的正负极相连接；数据处理及存储单元：将ARM采集的信号通过SPI接口将ARM的输出信息输入到SD卡中，输出信息包括载体的航向和姿态角、位置、速度、时间及超声检测道德管壁厚度数据，根据SD卡上存储的数据绘制管道位置走向并标记出缺陷所在位置的三维图。