[go: up one dir, main page]

CN201215225Y - 一种水下机器人系统 - Google Patents

一种水下机器人系统 Download PDF

Info

Publication number
CN201215225Y
CN201215225Y CNU2008200578064U CN200820057806U CN201215225Y CN 201215225 Y CN201215225 Y CN 201215225Y CN U2008200578064 U CNU2008200578064 U CN U2008200578064U CN 200820057806 U CN200820057806 U CN 200820057806U CN 201215225 Y CN201215225 Y CN 201215225Y
Authority
CN
China
Prior art keywords
underwater robot
underwater
sonar
yardstick
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CNU2008200578064U
Other languages
English (en)
Inventor
桑恩方
周民权
安岩
袁连喜
包建新
孙晶华
张晓峻
黄小应
吴宏炜
王�华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Changcheng Underwater High Technology Co Ltd
Huadong Tianhuangping Pump Storage Co Ltd
East China Branch of State Grid Corp of China
Original Assignee
Harbin Changcheng Underwater High Technology Co Ltd
Huadong Tianhuangping Pump Storage Co Ltd
East China Branch of State Grid Corp of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Changcheng Underwater High Technology Co Ltd, Huadong Tianhuangping Pump Storage Co Ltd, East China Branch of State Grid Corp of China filed Critical Harbin Changcheng Underwater High Technology Co Ltd
Priority to CNU2008200578064U priority Critical patent/CN201215225Y/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201215225Y publication Critical patent/CN201215225Y/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/30—Assessment of water resources

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种水下机器人系统，可以行之有效的解决高压输水道内部状态的检测问题。其技术方案为：系统包括：配电电源、光电－电光变换器、光电复合电缆以及水下机器人载体以及水面显示、控制和数据处理分机。其中载体包括：电光－光电变换器、水下电源装置、至少一个推进器、推进控制器、深度计、光纤陀螺仪、水下摄像机、五分量声纳、激光尺度仪。水面显示、控制和数据处理分机包括、图像信息融合模块、叠加模块、合成模块。本实用新型应用于输水道状态检测的领域。

Description

一种水下机器人系统
技术领域
本实用新型涉及一种水下机器人系统，尤其涉及一种用于输水道井内检查的水下机器人系统。
背景技术
高压输水道是抽水蓄能电站枢纽重要的组成部分。通常以高山作为依托，开挖修建成管道式竖井或斜井。高压输水道的内壁采用混凝土衬砌，使内壁平滑，减少水力损失和外渗水量。高压输水道的内径一般为几米，其长度可以从几百米至上千米。由于其昼夜不停的抽水蓄能和放水发电的高速循环使用，以及在蓄满水时须承受几百米高水头的水压，因而钢筋混凝土材料受到水流的冲刷、高低压循环挤压等情况容易造成衬体开裂和内壁剥蚀。长期运行还会导致这一现象的进一步恶化，甚至造成管道的崩塌。一旦出现这种情况，将会带来不可估量的经济损失。
目前，中国尚没有对这种高压输水道内部状态进行科学检测的手段。华东天荒坪抽水蓄能电站建成并运行十多年来，无法进行输水道内部状态检查。为了解输水道内混凝土衬体的运行情况，电站曾试图采用人工手持高分辨率摄像机，在水道水面一浮伐上进行摄像的办法进行检查。后考虑到检查人员的人身安全，放弃该检查方法。如若改用放空输水道、用卷扬机牵引搭载多台高分辨率摄像机的自制小车不载人进行检查，会由于水道内极大的湿度以及摄像机镜头被水气所遮挡，而无法看清周围管道壁的情况。也曾计划用绳索系一小车载人检查的办法，在放空水道水后进行检测，但经专家深入论证后，认为造价比较高而且安全性较差。放空水道导致电站停产，间接损失大，予以否定。总的来说，目前没有一种对这种高压输水道内部状态进行科学检测的有效手段。
发明内容
本实用新型的目的在于解决上述问题，提供了一种水下机器人系统，可以行之有效的解决高压输水道内部状态的检测问题。
本实用新型的技术方案为：本实用新型揭示了一种水下机器人系统，包括：
配电电源，为系统提供电力；
光电—电光变换器，进行光信号和电信号的转换；
光电复合电缆；
水下机器人载体，包括：
电光—光电变换器，通过该光电复合电缆与该光电—电光变换器连接，进行光信号和电信号的转换；
水下电源装置，为该水下机器人载体提供电力；
至少一个推进器，为该水下机器人载体在水下的运动提供动力；
推进控制器，连接该些推进器，提供控制信号至该些推进器；
深度计，检测深度数据，以利于该水下机器人载体的运动控制；
光纤陀螺仪，输出该水下机器人载体的水平转动角度，以利于该水下机器人载体的运动控制；
水下摄像机，拍摄输水管道内壁破损状况的视频图像；
五分量声纳，输出输水管道的五分量声纳图像和测高数据；
激光尺度仪，在水平方向和垂直方向上分别给出一个标准参考尺度的亮点，该亮点叠加在该水下摄像机摄制的视频图像上，以此作为度量参考；
水面显示、控制和数据处理分机，包括：
图像信息融合模块，将该五分量声纳的五分量声纳图像和该水下摄像机所摄的视频图像进行信息融合和三维组合，给出输水道内变形度及破损整体状况的定性和定量描述；
叠加模块，将该深度计给出的深度数据、该光纤陀螺仪输出的转角数据以及该五分量声纳输出的测高数据叠加在该五分量声纳图像和该视频图像上，确定各图像对应的输水道具体部位；
合成模块，在该水下机器人载体由浅入深的运动过程中，将该五分量声纳图像和该视频图像合成为一个描述输水道内部变形度和破损整体状况的整体三维图像。
上述的水下机器人系统，其中，该激光尺度仪的内部安装有多个单激光器，外部安装有支架和水密耐压仓。
上述的水下机器人系统，其中，该激光尺度仪内部安装有四象限正交组合而成的四个单激光器，该四个单激光器的中心是按照平行四边形的顶点来布置和固定的。
上述的水下机器人系统，其中，该激光尺度仪的标准参考尺度为2cm。
上述的水下机器人系统，其中，该五分量声纳由五个单点测距声纳以正交方式组合而成。
上述的水下机器人系统，其中，该五分量声纳具有17°×53°和3°×3°两种探测波束角，有150KHz和800KHz两种信号频率。
本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：本实用新型通过结合声纳系统、水下机器人、水下探测、图像处理等多个领域的技术手段，制造了具有输水道状态检测功能的水下机器人系统，对比现有技术，可在安全性得到保证的情况下进行输水道状态的检测，而且较之现有技术在成本上也得到了极大的降低。
附图说明
图1是本实用新型的水下机器人系统的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
图1示出了本实用新型的水下机器人系统的原理结构。请参见图1，水下机器人系统包括：位于水上的水面显示、控制和数据处理分机1、配电电源2、光电—电光变换器3、光电复合电缆4以及位于水下的水下机器人载体5。水下机器人载体5又进一步包括：电光—光电变换器6、水下电源装置7、水下摄像机8、激光尺度仪9、五分量声纳10、光纤陀螺仪11、深度计12、推进控制器13以及多个推进器14～19。
配电电源2为整个水下机器人系统提供电力，电功率例如为3千瓦。光纤陀螺仪11输出水下机器人载体5的水平转动角度，深度计12检测出深度数据。水下机器人载体5根据水平转动角度和深度数据，在推进控制器13的控制下，通过推进器14～19的作用，携带水下摄像机8、激光尺度仪9和五分量声纳10进行测量工作。五分量声纳10获得输水管道的五分量声纳图像和测高数据，本实施例中的五分量声纳由5个单点测距声纳以正交方式组合而成，并具有17°×53°和3°×3°两种探测波束角，且有150KHz和800KHz两种信号频率。五分量声纳10在水中进行声探测，机器人载体5旋转即完成了输水道一个深度中一个圆周线的测量。水下机器人载体5在每个深度重复上一个深度同样的动作，直至完成整个输水道内的测量。水下摄像机8在水下机器人载体5的带动下拍摄出输水管道内壁破损状况的视频图像。激光尺度仪9可在水平方向和垂直方向上分别给出一个标准参考尺度的亮点，该亮点叠加在水下摄像机8摄制的视频图像上，以此作为度量参考。本实施例中的激光尺度仪9的内部安装有以四象限正交组合而成的四个单激光器，这四个单激光器的中心是按照平行四边形的顶点来布置固定的，激光尺度仪9的外部安装有支架和水密耐压仓。当然，也可以用更多的单激光器组成具有更多尺度亮点的尺度仪，但是需要提供更多的电源功率和更大体积的水密耐压仓。本实施例中的激光尺度仪9的标准参考尺度为2cm。
水面显示、控制和数据处理分机1进一步包括图像信息融合模块(未图示)、叠加模块(未图示)、合成模块(未图示)。图像信息融合模块将五分量声纳10的五分量声纳图像和水下摄像机8所摄的视频图像进行信息融合和三维组合，给出输水道内变形度和破损整体状况的定性和定量描述。再由叠加模块将深度计12给出的深度数据、光纤陀螺仪11输出的转角数据以及五分量声纳10输出的测高数据叠加在五分量声纳图像和视频图像上，确定各图像对应的输水道具体部位。随着水下机器人载体5由浅入深的运送，合成模块将五分量声纳图像和视频图像合成为一个描述输水道内部变形度和破损整体状况的整体三维图像。其中整个输水道内部结构的测量数据是由每个深度的二维圆周图像和三维立体图像可视化表现出来的。而输水道壁裂缝尺度和凸凹深度等信息也可以由激光尺度仪9和五分量声纳10获得。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本实用新型的，本领域普通技术人员可在不脱离本实用新型的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (6)

1、一种水下机器人系统，其特征在于，包括：
配电电源，为系统提供电力；
光电—电光变换器，进行光信号和电信号的转换；
光电复合电缆；
水下机器人载体，包括：
电光—光电变换器，通过该光电复合电缆与该光电—电光变换器连接，进行光信号和电信号的转换；
水下电源装置，为该水下机器人载体提供电力；
至少一个推进器，为该水下机器人载体在水下的运动提供动力；
推进控制器，连接该些推进器，提供控制信号至该些推进器；
深度计，检测深度数据，以利于该水下机器人载体的运动控制；
光纤陀螺仪，输出该水下机器人载体的水平转动角度，以利于该水下机器人载体的运动控制；
水下摄像机，拍摄输水管道内壁破损状况的视频图像；
五分量声纳，输出输水管道的五分量声纳图像和测高数据；
激光尺度仪，在水平方向和垂直方向上分别给出一个标准参考尺度的亮点，该亮点叠加在该水下摄像机摄制的视频图像上，以此作为度量参考；
水面显示、控制和数据处理分机，包括：
图像信息融合模块，将该五分量声纳的五分量声纳图像和该水下摄像机所摄的视频图像进行信息融合和三维组合，给出输水道内变形度及破损整体状况的定性和定量描述；
叠加模块，将该深度计给出的深度数据、该光纤陀螺仪输出的转角数据以及该五分量声纳输出的测高数据叠加在该五分量声纳图像和该视频图像上，确定各图像对应的输水道具体部位；
合成模块，在该水下机器人载体由浅入深的运动过程中，将该五分量声纳图像和该视频图像合成为一个描述输水道内部变形度和破损整体状况的整体三维图像。
2、根据权利要求1所述的水下机器人系统，其特征在于，该激光尺度仪的内部安装有多个单激光器，外部安装有支架和水密耐压仓。
3、根据权利要求2所述的水下机器人系统，其特征在于，该激光尺度仪内部安装有四象限正交组合而成的四个单激光器，该四个单激光器的中心是按照平行四边形的顶点来布置和固定的。
4、根据权利要求2所述的水下机器人系统，其特征在于，该激光尺度仪的标准参考尺度为2cm。
5、根据权利要求1所述的水下机器人系统，其特征在于，该五分量声纳由五个单点测距声纳以正交方式组合而成。
6、根据权利要求5所述的水下机器人系统，其特征在于，该五分量声纳具有17°×53°和3°×3°两种探测波束角，有150KHz和800KHz两种信号频率。
CNU2008200578064U 2008-04-28 2008-04-28 一种水下机器人系统 Expired - Lifetime CN201215225Y (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNU2008200578064U CN201215225Y (zh) 2008-04-28 2008-04-28 一种水下机器人系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNU2008200578064U CN201215225Y (zh) 2008-04-28 2008-04-28 一种水下机器人系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201215225Y true CN201215225Y (zh) 2009-04-01

Family

ID=40520430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNU2008200578064U Expired - Lifetime CN201215225Y (zh) 2008-04-28 2008-04-28 一种水下机器人系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201215225Y (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102288221A (zh) * 2011-06-22 2011-12-21 中国科学院深圳先进技术研究院 管道普查设备
CN103744085A (zh) * 2014-01-17 2014-04-23 哈尔滨工程大学 水下机器人五分量测距声纳斜井三维成像系统及成像方法
CN104613275A (zh) * 2015-02-13 2015-05-13 山东省水利科学研究院 一种管道水下机器人检测装置
CN104991259A (zh) * 2015-07-24 2015-10-21 王琳 一种激光成像探测方法
CN105187716A (zh) * 2015-08-09 2015-12-23 国家海洋局第一海洋研究所 一种深海摄像自动标尺系统及方法
CN105634298A (zh) * 2016-03-17 2016-06-01 天津超智海洋科技有限公司 一种rov电源系统
CN106772423A (zh) * 2016-11-11 2017-05-31 中国船舶重工集团公司第七�三研究所 一种智能水下激光主动成像装置和成像方法
CN109788163A (zh) * 2019-03-26 2019-05-21 南京砺剑光电技术研究院有限公司 一种二维声纳和激光距离选通成像设备的融合成像装置
CN110186454A (zh) * 2019-06-12 2019-08-30 海南大学 一种水下巡检设备及其姿态传感器的滤波方法
CN115574190A (zh) * 2022-10-25 2023-01-06 深圳市朗驰欣创科技股份有限公司 液体输送管道的检修方法、系统设备及介质

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102288221A (zh) * 2011-06-22 2011-12-21 中国科学院深圳先进技术研究院 管道普查设备
CN103744085A (zh) * 2014-01-17 2014-04-23 哈尔滨工程大学 水下机器人五分量测距声纳斜井三维成像系统及成像方法
CN103744085B (zh) * 2014-01-17 2016-01-27 哈尔滨工程大学 水下机器人五分量测距声纳斜井三维成像系统及成像方法
CN104613275B (zh) * 2015-02-13 2016-06-08 山东省水利科学研究院 一种管道水下机器人检测装置
CN104613275A (zh) * 2015-02-13 2015-05-13 山东省水利科学研究院 一种管道水下机器人检测装置
CN104991259A (zh) * 2015-07-24 2015-10-21 王琳 一种激光成像探测方法
CN105187716B (zh) * 2015-08-09 2018-12-21 国家海洋局第一海洋研究所 一种深海摄像自动标尺系统及方法
CN105187716A (zh) * 2015-08-09 2015-12-23 国家海洋局第一海洋研究所 一种深海摄像自动标尺系统及方法
CN105634298A (zh) * 2016-03-17 2016-06-01 天津超智海洋科技有限公司 一种rov电源系统
CN106772423A (zh) * 2016-11-11 2017-05-31 中国船舶重工集团公司第七�三研究所 一种智能水下激光主动成像装置和成像方法
CN109788163A (zh) * 2019-03-26 2019-05-21 南京砺剑光电技术研究院有限公司 一种二维声纳和激光距离选通成像设备的融合成像装置
CN110186454A (zh) * 2019-06-12 2019-08-30 海南大学 一种水下巡检设备及其姿态传感器的滤波方法
CN115574190A (zh) * 2022-10-25 2023-01-06 深圳市朗驰欣创科技股份有限公司 液体输送管道的检修方法、系统设备及介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201215225Y (zh) 一种水下机器人系统
CN101294917B (zh) 一种采用水下机器人对于输水道井内检测的方法
CN203786566U (zh) 一种海底电缆检修水下机器人系统
CN105159320A (zh) 适用于复杂水域的水下目标探测平台系统及其使用方法
CN103439971B (zh) 一种库区水下地形及水质指标探测机器人
CN203178489U (zh) 用于识别水下和水面目标的实时监测系统
KR101905584B1 (ko) 상수도관의 내부 검사를 위한 무선 자율유영 로봇 및 이를 이용한 검사방법
CN106625700B (zh) 一种大型取水隧洞爬行监测机器人
CN101386340A (zh) 一种船体检测水下机器人
CN102295065B (zh) 水下自主航行平台螺旋桨推进装置
CN110525614A (zh) 一种水下检测装置以及无人船检测系统
JP2007132769A (ja) 水中検査装置
CN106772395A (zh) 一种核电站取水隧洞水下成像检测装置
CN207488516U (zh) 一种适用于海洋核动力平台的水下声光联动探测装置
CN204203461U (zh) 一种三维扫描声学成像装置
CN103836346A (zh) 一种水下天然气管道接头泄漏监测系统
CN107678033A (zh) 一种用于零能见度水域的水下实时探查装置
CN103744085B (zh) 水下机器人五分量测距声纳斜井三维成像系统及成像方法
CN105197206B (zh) 一种索驱动水下检测机器人
US9753017B2 (en) Ultrasonic observation equipment, ultrasonic observation system, and ultrasonic observation method
Chu et al. Defect detection for a vertical shaft surface based on multimodal sensors
CN112858308B (zh) 一种输水管道运行期病害水下检测装置
CN102252671A (zh) 核电水下机器人定位控制系统
KR102376708B1 (ko) 유선형 외피와 일체형 내골격 구조를 가지는 경량형 수중검사 로봇 및 이의 작동 방법
CN205076017U (zh) 一种索驱动水下检测机器人

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20090401

CX01 Expiry of patent term