В этой статье технология MEMS-гироскопа представлена в измерениях городских подземных трубопроводов с использованием MEMS-гироскопа для измерения трехосного ускорения и трехосной угловой скорости, а также использования результатов измерений для решения задач картографирования подземных трубопроводов.
В современных городах прокладка подземных трубопроводов является важной работой, в том числе связи, водоснабжения, газо- и электроснабжения и так далее. Необходимо выбрать метод измерения информации и создать систему измерения подземного трубопровода. В этом проекте предполагается использовать инерционное управление, дистанционное зондирование и другие методы для построения модели картирования и управления подземными трубопроводами на основе объединения информации, а также модели картирования подземных трубопроводов на основе объединения информации для оказания технической поддержки для повышения уровня картирования городских подземных трубопроводов. . Осуществляется инфракрасное и компьютерное сканирование и измерение трубопровода, а мониторинг трубопровода в реальном времени осуществляется в режиме передачи щелчков. Создан и проанализирован комплект системы измерения мощности для измерения городских подземных трубопроводов.
МЭМС-гироскоп
В отличие от традиционного механического гироскопа, гироскоп MEMS представляет собой инерционный датчик угловой скорости, основанный на эффекте Кориолиса, который не требует внутренних подшипников и вращающихся частей и представляет собой полностью полупроводниковое устройство, которое характеризуется небольшими размерами и интеллектуальными возможностями. , низкая цена, высокая надежность, устойчивость к большим перегрузкам, низкое энергопотребление и длительный срок службы. Гироскопическое картографическое устройство MEMS, используемое в этой статье, в основном разделено на три части, а именно: блок измерения инерциальной системы Ericco , используемый группой колес одометра, основным корпусом графического устройства и группой опорных колес, представляющим собой небольшой инерционный измерительный блок. ER-MIMU-07 весит менее 70 г, имеет диапазон измерений гироскопа ±400°/с и нестабильность нулевого смещения 0,3°/ч. В IMU используется высокопроизводительный MEMS-гироскоп ER-MG-067 , который имеет нестабильность нулевого смещения 0,3°/ч и случайное блуждание угловой скорости 0,125°/√ч. Чтобы обеспечить надежное соединение и удобный демонтаж колесной группы, метод винтового соединения и метод замены колесной группы выбираются с учетом требований к измерениям подземных трубопроводов. Структура МЭМС-гироскопа показана на рисунке 1.
Рис. 1. Структура МЭМС-гироскопа.
Структура системы на базе МЭМС-гироскопа
Система картографирования подземных трубопроводов использует гироскоп MEMS для сбора соответствующих данных, а затем обрабатывает собранные данные посредством картографирования трубопровода для измерения траектории трубопровода.
1. Основная структура
Модульный метод обеспечивает удобное обслуживание оборудования за счет упрощения процесса сборки. Герметизация и водонепроницаемая обработка частей механического соединения, а также выбор винтового соединения обеспечивают водонепроницаемость измерительного оборудования. Измерительный прибор имеет корпус диаметром 60 мм и длиной 435 мм, на котором имеется гладкое покрытие и антиокислительное покрытие. На одном конце измерительного прибора расположена панель управления, на которой установлен интерфейс передачи данных, переключатели и индикаторы работы, а на другом конце - сменный аккумуляторный ящик, а также установлен МЭМС-гироскоп с двумя литиевыми батареями напряжением 12 В.
2. Конструкция колеса
Колесная группа для картографирования подземных трубопроводов состоит из вала с резьбой, опорного стержня, ролика, U-образного кронштейна, ограничительной гайки и подшипника, а два герметичных подшипника поддерживают ролик вместе, обеспечивая его плавную работу. Регулируя ограничительные гайки, диаметр колесной пары можно регулировать с небольшой амплитудой, что делает ее пригодной для различных калибров. Кроме того, в сборе одометра также собран интерфейс передачи данных одометра, соединенный с корпусом, конструкция имеет высокие водонепроницаемые характеристики.
Проектирование и реализация системы картографирования подземных трубопроводов
Сначала инициализируются модуль сбора данных, модуль чтения данных, модуль хранения данных и модуль коммутации. В процессе передачи данных MEMS-гироскопов запускается модуль сбора данных, и собранные данные сохраняются в очереди FIFO. Когда данные очереди FIFO избыточны, данные необходимо отправить на SD-карту, и описанная выше операция продолжается для передачи данных на SD-карту. Пока устройство не выключится.
Во-первых, модуль сбора данных. Собираемые данные включают данные одометра, данные MEMS-гироскопа , которые отправляются в форме уровня 422 со скоростью передачи данных 921600 бит/с. В процессе сбора данных с высокой скоростью этот метод очень эффективен и может обеспечить сбор данных в реальном времени. Однако из-за большого количества данных, полученных одновременно, процессор занят, и данные, которые будут переданы на SD-карту, будут нарушены. Таким образом, использование последовательного DMA для получения данных может предотвратить воздействие на память.
Вторая часть — хранение данных. RS422 используется для завершения DMA и последовательной связи, а информация, полученная последовательным интерфейсом от гироскопа MEMS, передается на шину через DMA до тех пор, пока не будут получены все данные, затем последовательный терминал ожидания будет активирован, и все данные будут хранится в BUF. Данные о милях получаются от RS422, непрерывно накапливая количество сработавших импульсов. Данные, собранные двумя датчиками, объединяются и сохраняются в FIFO, а данные FIFO передаются на SD-карту. На рисунке 2 показан процесс хранения данных.
Рисунок 2. Процесс хранения данных
Опять же модуль чтения данных. Основная часть этого модуля предназначена для чтения SD-карты через интерфейс USB. После теста он подключается к ПК через интерфейс USB для осуществления доступа к SD-карте в режиме реального времени и считывания внутренней информации SD-карты. В целях снижения энергопотребления конструкция во время испытаний находится в нерабочем состоянии. После теста питание обеспечивается через USB-разъем компьютера, а доступ к SD-карте осуществляется через ПК.
Заключение
Оборудование для картографирования городских подземных трубопроводов на основе гироскопа MEMS используется для картирования трассы трубопровода при ходьбе по трубопроводу с помощью картографического оборудования, установленного на активном оборудовании. В этой статье также представлен MEMS IMU от Ericco Inertial System .
Если вы хотите узнать больше о MEMS-гироскопе , пожалуйста, свяжитесь с нами.
https://www.ericcointernational.com/application/underground-pipeline-mapping-system-based-on-mems-gyroscope.html
