排水管道内通讯光缆的挂装方法.pdf

一种排水管道内通讯光缆的挂装方法，在管道机器人上加装一节挂装节，挂装节上设置两个倾斜布置的沟槽和一个由电机驱动的顶套，光缆放置在两个沟槽和顶套内，利用挂装节上设置的前视摄像头和主摄像头，观察并反馈控制机器人在排水管道内的位置，确保光缆对准管道内卡圈的卡槽，然后由挂装节上的电机来推动顶套杆上升，将顶套内的光缆顶入卡圈上的卡槽内，完成光缆的挂装。本发明的方法利用管道机器人来完成排水管道内光缆的挂装，简便可行，安全高效，解决了狭窄的排水管道内敷设光缆的难题。

1、  一种排水管道内通讯光缆的挂装方法，其特征在于包括如下具体步骤：
1)首先将管道机器人的主驱动节(1)放入排水管道(9)并连接上挂装节(2)，挂装节(2)的前端设置一个前视摄像头(4)，上部设置一个主摄像头(3)，将光缆(5)放置在挂装节上两个倾斜布置的前端沟槽(8)、后端沟槽(7)及顶套(6)内；
2)驱动管道机器人在管道(9)内前进，通过前视摄像头(4)观察管道机器人前面的情况，并通过视觉信号的反馈，控制管道机器人沿着排水管道(9)的中心线方向前行，到达管道内布排的卡圈(10)的下方，利用主摄像头(2)观察光缆(5)与卡圈(10)之间的位置关系，并通过视觉信号的反馈，控制调整挂装节(2)的位置，使顶套(6)内的光缆(5)对正卡圈(10)；
3)启动挂装节(2)上的电机，带动与顶套(6)底部相连的顶套杆(11、12)上升，使顶套(6)连同光缆(5)抬高至卡圈(10)的卡槽下方；
4)利用主摄像头(2)观察光缆(5)与卡圈(10)之间的位置，并通过信号的反馈，对挂装节(2)的位置进一步进行微调，使光缆(5)与卡圈(10)的卡槽对准；
5)启动挂装节(2)的电机，使顶套杆(11、12)及顶套(6)向上运动，将光缆(5)顶入卡圈(10)的卡槽中；
6)将光缆(5)送入卡圈(10)后，反向启动挂装节(2)的电机，使顶套杆(11、12)向下运动回到初始位置，完成光缆的一次挂装；
7)管道机器人继续前行到下一个卡圈(10)的下方，进行下一步的光缆挂装，直到最终完成所有挂装作业。

排水管道内通讯光缆的挂装方法
技术领域
本发明涉及一种排水管道内通讯光缆的挂装方法，采用机器人技术将光缆自动准确地挂装到排水管道内壁的卡圈上，属于特种机器人领域。
背景技术
当今国际通讯技术的发展非常迅速，促进了光纤网建设业的发展。光缆敷设主要有三种方法：第一种是地下管道敷设；第二种是直接地下掩埋敷设；第三种是架空敷设，即通过架空线在空中敷设。在上述三种方法中地下管道敷设是被广泛采用的一种方法。
在排水管道内敷设光缆，利用现有的排水管道系统，省去了挖掘作业和埋设专用的管道线路，其优点不言而喻。对现有的光缆敷设方法检索发现，欧洲发明专利“METHOD FOR LAYING DATA TRANSMISSION CABLES IN PIPES”(管道内数据传输电缆的敷设方法)(申请号EP1223446)公开了一种在主管道中敷设数据传输光缆的方法，在这种方法中，光缆在次管道中是螺旋形放置的，这样可以避免在铺设时光缆的弯曲变形；光缆沿着主管道的内壁并且在主管道和次管道连接的边缘至少保持线性或者相切的方式。但这种螺旋放置光缆的控制精度难以保证，机构设计也过于复杂。
申请号为200410025220.6的中国发明专利公开了一种“排水管道内光缆支撑卡圈的定位方法”，在排水管道内每隔一定距离安装一个光缆的支撑卡圈，卡圈的内侧上方有多个间距很小的卡槽，可以挂住光缆。由此可以利用自动牵引装置，将一段光缆放在排水管道内，进行光缆的挂装作业。但是在排水管道内敷设光缆的过程中，如何将套有防水光缆套的光缆在排水管道内挂装起来，仍然是有待解决的问题。检索发现，目前还没有关于光缆在排水管道内的卡圈上进行挂装方法的报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种排水管道内通讯光缆的挂装方法，利用管道机器人来高效安全的完成排水管道内光缆的挂装，解决狭窄的排水管道内敷设光缆的难题。
为实现这样的目的，本发明的技术方案中，在管道机器人上加装一节挂装节，挂装节上设置两个倾斜布置的沟槽和一个由电机驱动的顶套，光缆放置在两个沟槽和顶套内，利用挂装节上设置的前视摄像头和主摄像头，观察并反馈控制机器人在排水管道内的位置，确保光缆对准管道内卡圈的卡槽，然后由挂装节上的电机来推动顶套杆上升，将顶套内的光缆顶入卡圈上的卡槽内，完成光缆的挂装。
本发明的方法具体步骤如下：
1、将管道机器人的主驱动节放入排水管道并连接上挂装节，挂装节的前端设置一个前视摄像头，上部设置一个主摄像头，将光缆放置在挂装节上两个倾斜布置的沟槽和顶套内。
挂装节上两个沟槽向前倾斜布置，后端沟槽与前端沟槽形成一定的倾斜角度，可以减少管道机器人行进过程中光缆带来的摩擦阻力。
2、驱动管道机器人在管道内前进，通过挂装节上的前视摄像头观察管道机器人前面的情况，并通过视觉信号的反馈，控制管道机器人沿着排水管道的中心线方向前行，在到达管道内布排的卡圈下方时使机器人停下来，利用主摄像头观察光缆与卡圈之间的位置关系，并通过视觉信号的反馈，控制调整挂装节的位置，使顶套内的光缆对正卡圈。
3、启动挂装节上的电机，带动与顶套底部相连的顶套杆上升，使顶套连同顶套内的光缆抬高至卡圈的卡槽下方。
4、利用主摄像头观察光缆与卡圈之间的位置关系，并通过信号的反馈，对挂装节的位置进一步进行微调，确保光缆与卡圈的卡槽对准。
5、启动挂装节地电机，使顶套杆及顶套向上运动，将光缆顶入卡圈的卡槽中。
6、将光缆送入卡圈后，反向启动挂装节的电机，使顶套杆向下运动回到初始位置，完成光缆的一次挂装。
7、管道机器人继续前行到下一个卡圈的下方，进行下一步的光缆挂装，直到最终完成所有挂装作业。此时可松开光缆，使管道机器人返回到出发点，拆卸挂装节，挂装作业结束。
本发明的排水管道内通讯光缆的挂装方法，采用挂装节上的两个沟槽来定位光缆，一方面可以保持光缆在挂装作业时的绷紧状态，减少光缆的松驰下垂现象；另一方面，两沟槽形成的倾斜角度可以减少管道机器人行进过程中光缆带来的摩擦阻力，减少主驱动节的动力负荷。本发明采用前视摄像头和主摄像头进行机器人位置的信息采集和反馈控制，以确保光缆顶入卡圈的卡槽，实现安全可靠挂装。
本发明与“排水管道内光缆支撑卡圈的定位方法”配合应用，利用管道机器人来完成排水管道内光缆的挂装，有效解决了狭窄的排水管道内敷设光缆的难题，在实际的排水管道内光缆敷设作业中具有很广的应用前景。
附图说明
图1为本发明利用机器人进行光缆挂装作业示意图。
图1中，1为主驱动节，2为挂装节，3为主摄像头，4为前视摄像头，5为光缆，6为顶套，7为后端沟槽，8为前端沟槽，9为排水管道。
图2为管道机器人的顶套上升将光缆顶入卡圈卡槽示意图。
图2中，10为管道内设置的卡圈，11、12为顶套杆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
本发明利用机器人进行光缆挂装的方法如图1所示，挂装作业开始时，先将管道机器人的主驱动节1放入排水管道9，装上挂装节2，挂装节2的前端设置一个前视摄像头4，上部设置一个主摄像头3，挂装节2前段设置前端沟槽8和后端沟槽7，两个沟槽倾斜布置，挂装节2的后段设置由电机驱动的顶套6，光缆5放置在前端沟槽8、后端沟槽7及顶套6内。
图2为管道机器人的顶套上升抬起光缆并将光缆套顶入卡圈卡槽的示意图。
图2中，当机器人行进到挂装位置并已准确定位后，启动挂装节2上的电机动作，带动顶套6下的两根顶套杆11和12同时动作，使顶套6连同顶套内的光缆5上抬，将光缆5顶入管道内设置的卡圈10。
本发明需要解决的技术问题是：在人无法进入的狭小的排水管道9内，通过机器人已在管道内将所有的卡圈10正确安装到位，并通过绳子牵引，将光缆放入排水管道的底部后，如何自动地由管道机器人将光缆5沿排水管道9精确地挂装到卡圈10上。本发明排水管道内通讯光缆的挂装方法具体实施如下：
1、首先将管道机器人的主驱动节1送入排水管道9的井孔底部，连接上挂装节2，连上控制电缆。气路由主驱动节1提供气源，挂装节2通过止扣接口实现与主驱动节1气路的连接。挂装节2的前端设置一个前视摄像头4，上部设置一个主摄像头3，将光缆5放置在挂装节上两个倾斜布置的前端沟槽8、后端沟槽7及顶套6内。
挂装节上的前端沟槽8与后端沟槽7倾斜布置，两沟槽形成一定的倾斜角度，可以减少管道机器人行进过程中光缆带来的摩擦阻力。
2、驱动管道机器人在管道9内前进，挂装节2的前下方安装前视摄像头4。通过前视摄像头4观察管道机器人前面的情况，并通过视觉信号的反馈，使管道机器人可以判断出正确的前行方向，使机器人始终沿着排水管道9的中心线方向前行，并使管道机器人能正确的走到支撑卡圈10的卡槽下面。主摄像头2设置在挂装节2的上部，正对顶套6的位置。主摄像头2的两侧可以安装两个灯，分别对应安装在顶套6的两侧，为摄像头2提供足够的光照。主摄像头2用来观察光缆5与光缆支撑卡圈10之间的位置关系，并通过视觉信号的反馈，由控制器来调整确定机器人挂装节2的位置，使顶套内的光缆5对正卡圈10。
3、启动机器人挂装节2上的电机，带动与顶套6底部相连的顶套杆11和12上升，使顶套6连同顶套内的光缆5抬高至卡圈10的卡槽下方。
4、再利用主摄像头2观察光缆5与卡圈10之间的位置，并将信号反馈到控制系统，由控制系统进一步对挂装节2的位置进行微调，确保光缆5与卡圈10的卡槽精确对准。
5、之后挂装节2的电机动作，使顶套杆11和12及与顶套杆相连的顶套6向上运动，将光缆5顶入卡圈10的卡槽中。
6、在将光缆5送入卡圈后，挂装节2的的电机反向动作，使顶套杆11、12向下运动回到初始位置，完成光缆的一次挂装。
7、当还需要继续挂装时，管道机器人将继续前行到下一个卡圈的下方，进行下一步的光缆挂装，直到最终完成所有挂装作业，松开光缆，管道机器人返回到出发点，拆卸掉挂装节2，挂装作业结束。
本发明的方法利用管道机器人来完成排水管道内光缆的挂装，简便可行，安全高效，解决了狭窄的排水管道内敷设光缆的难题。