具有导航功能的管道镜制造技术

本发明专利技术涉及一种管道镜，具体为具有导航功能的管道镜，其包括设有探测头及传感器的探测管和至少一个传感器、第一图像处理器、模型存储单元、位姿计算器、第二图像处理器、导航图像计算器和显示器。传感器用于接收探测管的信号并生成对应的感应信号。第一图像处理器用于根据探测头捕获的第一图像信号计算得到第一图像。模型存储单元用于存储被检测机械装置的预设模型。位姿计算器用于根据感应信号计算得到探测头的初始位姿。第二图像处理器用于调整初始位姿至导航位姿，以满足第一图像和第二图像之间的偏差落入允许范围。导航图像计算器用于根据导航位姿和预设模型计算得到导航图像。显示器用于显示导航图像。本发明专利技术还揭示一种用于导航管道镜的探测头的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种管道镜（Borescope)，特别涉及一种精确定位管道镜的探测头在 被检测机械装置中的位置的管道镜及其导航方法。
技术介绍
管道镜（工业内窥镜）广泛应用于机械装置例如航空发动机、工业汽轮机、内燃机 或汽车发动机的检测。考虑到安全和维护需求，需要定期检查机械装置的内部元件是否发 生故障。 柔性管道镜常用于检测机械装置复杂的内表面结构。在一些情况下，管道镜的柔 性探测管的一端设置探测头，该探测头可包括微型摄像机和光源以便于在被检测机械装置 的黑暗空间内捕获到清晰的动态或静态图像。作为远距离监控，捕获动态或静态图像的能 力对于后续操作具有重要意义。手持操作装置上的显示器可用于显示捕获的图像。手持操 作装置上的操作杆可用于控制或驱动该探测头的运动以对该机械装置的内部元件进行全 面的检测。 然而，为了覆盖机械装置设备的所有感兴趣区域（region of interest, R0I)，通 常需要花费几天的时间。对探测头在机械装置中的不精确位置导航是造成时间浪费的主要 原因。由于导航误差，操作人员不能根据导航信息控制探测头到达感兴趣区域或不能控制 微型摄像机面向期望的方向。因此，导航图像为操作人员调整探测头的位置和方向提供非 常重要的信息。在一些情况下，期望该探测头在机械装置中的位姿（位置和方位角）足够 精确以观测故障或缺陷的扩张以及为操作人员的后续操作提供一个精确的参考信息。 所以，需要提供一种新的具有精确导航功能的管道镜来解决上述问题。
技术实现思路
现在归纳本专利技术的一个或多个方面以便于本专利技术的基本理解，其中该归纳并不是 本专利技术的扩展性纵览，且并非旨在标识本专利技术的某些要素，也并非旨在划出其范围。相反， 该归纳的主要目的是在下文呈现更详细的描述之前用简化形式呈现本专利技术的一些概念。 本专利技术的一个方面在于提供一种管道镜，该管道镜包括： 设有探测头及传感器的探测管，该传感器用于接收该探测管的信号并生成对应的 感应信号； 第一图像处理器，用于根据该探测头捕获的第一图像信号计算得到第一图像； 模型存储单元，用于存储被检测机械装置的预设模型； 位姿计算器，用于根据该感应信号计算得到该探测头的初始位姿； 第二图像处理器，用于调整该初始位姿至导航位姿，以满足该第一图像和根据该 导航位姿计算得到的第二图像之间的偏差落入允许范围； 导航图像计算器，用于根据该导航位姿和该预设模型计算得到导航图像；及 用于显示该导航图像的显示器。 本专利技术的另一方面在于提供一种用于导航管道镜的探测头的方法，该管道镜上设 有传感器，该方法包括如下步骤： 接收由该探测头捕获的第一图像信号并接收该传感器生成的感应信号； 根据该感应信号计算得到该探测头的初始位姿； 根据该第一图像信号计算得到第一图像并根据该初始位姿和预设模型计算得到 初始的第二图像； 计算该第一图像和该初始的第二图像之间的初始偏差； 调整该初始位姿至导航位姿，以满足该第一图像和根据该导航位姿计算得到的第 二图像之间的偏差落入允许范围； 根据该导航位姿和该预设模型计算得到导航图像；及 显示该导航图像。 相较于现有技术，本专利技术具有导航功能的管道镜的处理器将基于探测管上设置的 传感器得到的感应信号进行处理以得到探测头的初始位姿，该处理器对初始位姿进行不断 调整以得到最终精确的导航位姿。根据导航位姿和检测装置的模型计算得到最终的导航图 像以显示在管道镜的显示器上。从而使操作人员可更精确的找到对应的故障位置并更精确 的进行下一步操作，大大提高了效率。【附图说明】 通过结合附图对于本专利技术的实施方式进行描述，可以更好地理解本专利技术，在附图 中： 图1为一种用于检测机械装置的管道镜的一个实施方式的工作状态示意图； 图2为如图1所示的管道镜的探测管横截面的一个实施方式的示意图； 图3为图2所示的形状感应线缆中的一根感应线的一个实施方式的示意图； 图4为对如图1所示的管道镜进行导航监控的一个实施方式的示意框图； 图5为对如图1所示的内部元件的图像进行调节的一个实施方式的不同状态示意 图； 图6为对如图1所示管道镜的探测头进行导航的方法的一种实施方式的流程图； 图7为如图6所示的初始位姿的调整步骤的一种实施方式的流程图； 图8为如图6所示的初始位姿的调整步骤的另一种实施方式的流程图。【具体实施方式】 以下将描述本专利技术的【具体实施方式】，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述 过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详 尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工 程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商 业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施 方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂 并且冗长的，然而对于与本专利技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开 揭露的
技术实现思路
的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不 应当理解为本公开的内容不充分。 除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发 明所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术专利申请说明书及权利 要求书中使用的"第一"、"第二"及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是 用来区分不同的组成部分。"一个"或者"一"等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在 至少一个。 请参考图1，为一种用于检测机械装置70的管道镜20的一个实施方式的工作状态 示意图。该管道镜20包括柔性的探测管24和手持操作装置22。在一些实施方式中，该机 械装置70的合适位置设置多个开口（如开口 71)。当检测该机械装置70的内部元件时，该 探测管24从该开口 71伸入该机械装置70的内部检测空间72。作为一个例子，该检测空间 72包括多个通道，如图1所示的通道'A'，'B'，'C'，'D'，?'，'F'。 在一些非限定的实施方式中，该探测管24的一端设置探测头242。该探测头242 可包括微型摄像机（未示出）以用于捕获该机械装置70的内部元件的动态或静态图像。在 一些实施方式中，该探测头242可包括光源（未示出）以使其在该机械装置70的黑暗的空 间内捕获到清晰的动态或静态图像。 该手持操作装置22包括操控区222 (例如操作杆）以控制或驱动该探测头242的 运动。该手持操作装置22进一步包括显示器220,该显示器220可包括第一显示部分224 以用于显示由该微型摄像机捕获得到的该内部元件501对应的动态或静态图像313。该显 示器220还包括第二显示部分226以用于显示该探测头242在该被检测的机械装置70中 的位置导航图像3251或3252。在一些实施方式中，该探测管24的结构3253和/或该探测 头242的导航位姿（例如导航位置T和导航方位角R)显示在该导航图像3251上。在一些 实施方式中，表明该探测头242在该机械装置70中的位置点3254和该导航位姿（T，R)的 信息都显示在该导航图像3252上。该导航图像3251或3252可包括二维图像或三维图像。 该导航位置T和该导航方位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管道镜，其特征在于：该管道镜包括：设有探测头及传感器的探测管，该传感器用于接收该探测管的信号并生成对应的感应信号；第一图像处理器，用于根据该探测头捕获的第一图像信号计算得到第一图像；模型存储单元，用于存储被检测机械装置的预设模型；位姿计算器，用于根据该感应信号计算得到该探测头的初始位姿；第二图像处理器，用于调整该初始位姿至导航位姿，以满足该第一图像和根据该导航位姿计算得到的第二图像之间的偏差落入允许范围；导航图像计算器，用于根据该导航位姿和该预设模型计算得到导航图像；及用于显示该导航图像的显示器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾嘉俊，杨勇，韩杰，翟梓融，凯文·G·哈丁，宋桂菊，贾明，谢广平，希尔·N·利姆，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US