一种海底管道屈曲检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108398153A(43)申请公布日2018.08.14(21)申请号201810072919.X(22)申请日2018.01.25(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人刘迎澍赵曜(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人程毓英(51)Int.Cl.G01D21/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种海底管道屈曲检测方法(57)摘要本发明涉及一种海底管道屈曲检测方法，所采用的系统包括由行走动力电机驱动的载体小车、控制器、转盘、由多组激光传感器构成的检测机构、惯性测量模块IMU、旋转电机和防滑支撑轮组，其中，转盘竖向安装在载体小车的前部，转盘受旋转电机的驱动转动，在转盘的不同位置布置有多组激光传感器，检测机构用于扫描海底管道内壁的轮廓数据。检测方法为：车体按照设定方向与速度沿管道内壁移动，同时检测机构中电机带动转盘按设定速度旋转，使得多组激光传感器对管道内壁轮廓进行连续多周期扫描；主控制器将轮廓扫描信息、利用IMU获得的车体姿态信息、旋转电机编码器信息发送至远程监控中心。CN108398153ACN108398153A权利要求书1/1页1.一种海底管道屈曲检测方法，所采用的检测系统包括由行走动力电机驱动的载体小车、控制器、转盘、由多组激光传感器构成的检测机构、惯性测量模块IMU、旋转电机和防滑支撑轮组，其中，所述转盘竖向安装在载体小车的前部，转盘受旋转电机的驱动转动，在转盘的不同位置布置有多组激光传感器，检测机构用于扫描海底管道内壁的轮廓数据；所述各组激光传感器的安装方向即激光束的方向沿转盘的径向，与电机主轴垂直；所述防滑支撑轮组设置在载体小车上，由支撑轮及两组弹性伸缩导杆组成，支撑轮用于支撑在管道顶部内壁，通过两组弹性伸缩导杆分别与载体小车的车体的不同部位通过转动轴相连，组成连杆机构，所述防滑支撑轮组的工作方式为：连杆机构在一定范围内可以自动伸缩调节，使支撑轮始终和管道内壁接触；所述惯性测量模块IMU设置在载体小车的车体重心位置，包括三轴陀螺仪传感器、三轴加速度计传感器，可以直接输出空间姿态与状态信息，配合行走动力电机的编码器测速机构并反演运动轨迹；并用于监测管道的倾斜情况和方位变化。检测方法为：1)车体按照设定方向与速度沿管道内壁移动，同时检测机构中电机带动转盘按设定速度旋转，使得多组激光传感器对管道内壁轮廓进行连续多周期扫描；2)主控制器将轮廓扫描信息、利用IMU获得的车体姿态信息、旋转电机编码器信息发送至远程监控中心；3)远程监控中心的上位机实时接收并解析接收的数据，采用三维模型重建算法反演出完整的管道内壁轮廓，并计算检测位置的管道曲率半径、应力分布信息；4)当检测结果超过设定的安全阈值时，远程监控中心会发出报警信号。2CN108398153A说明书1/4页一种海底管道屈曲检测方法技术领域[0001]本发明涉及一种海底管道屈曲检测系统。背景技术[0002]目前，在海底管道铺设过程中，需要使用屈曲检测系统对铺设中的海底管道进行屈曲监控，以便及时发现管道及弯头的形变，从而合理控制铺设速度，避免管道损坏以及安全隐患的产生。[0003]传统的海底管道屈曲检测系统(如专利CN204115765与专利CN203809952)主要采用全机械结构，核心检测装置为一圆形测径板，使用方式为在海底管道着泥点后一定距离由钢丝绳牵引一个屈曲检测系统，钢丝绳的另一端连接在铺管船作业线的内对口器上，通过感知牵引力大小的变化或测径板的变形情况来判定管道是否发生严重形变。[0004]这种检测方式采用机械拖拽式，对检测环境有诸多限制。屈曲检测系统的牵引力主要用于克服牵引钢丝绳的自重、钢丝绳与海底管道的摩擦力，而牵引力所占比重很小，很难通过牵引力的变化判断屈曲检测系统上测量板的状态。且此种方式往往存在检测系统被卡住、牵引钢丝绳破断、检测系统解体等问题，若发生屈曲检测系统掉落事故，需重新回收管线进行切割，损失巨大。如果涉及深水域，问题将更加严重。[0005]此外，此种类型的海底管道检测检测装置不能够实时、真实的反映管道的应力状态、管道形变特征。发明内容[0006]本发明的目的是提供一种海底管道屈曲检测方法，实现海底管道铺设过程中管道屈曲信息数字化、图像化实时在线检测，可以精准真实的还原海底现场，同时具有较高的工作可靠性，提高海上铺管施工的效率。本发明所采用的技术方案如下：[0007]一种海底管道屈曲检测方法，所采用的检测系统包括由行走动力电机驱动的载体小车、控制器、转盘、由多组激光传感器构成的检测机构、惯性测量模块IMU、旋转电机和防滑支撑轮组，其中，[0008]所述转盘竖向安装在载