一种管道内壁图像采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种管道内壁图像采集装置，包括载具平台、设置在载具平台上的控制器、线阵CCD，其特征在于，还包括与控制器连接的存储单元，所述线阵CCD设置在载具平台的两侧，每个线阵CCD分别通过控制器控制步进电机实现其完成0‑180°的旋转，从而使两个线阵CCD完成对管道内壁360°的全图像采集，两个线阵CCD采集的图像通过所述存储单元进行存储。在载具平台的两个侧面分别安装0‑180°扫描的线阵CCD，将360°扫描的管道内壁信息存储在存储单元中，从而避免了需要使用一根信号线跟随机器人行踪的弊端，从而扩大了管道内壁检测的范围。

An image acquisition device for pipeline inner wall

The invention provides a pipeline inner wall image acquisition device, which includes a carrier platform, a controller installed on the carrier platform and a linear array CCD. Its characteristics include a storage unit connected with the controller. The linear array CCD is set on both sides of the carrier platform, and each linear array CCD is realized by controlling a stepper motor by a controller respectively. It completes the rotation of 0 180, so that the two linear array CCDs complete the full image acquisition of 360 inside the pipe wall, and the images collected by the two linear array CCDs are stored through the storage unit. Linear array CCD with 0 180 scan is installed on both sides of the vehicle platform, and the inner wall information of the pipeline with 360 scan is stored in the storage unit, thus avoiding the disadvantage of using a signal line to track the random robot, thus expanding the detection range of the inner wall of the pipeline.

【技术实现步骤摘要】
一种管道内壁图像采集装置
本专利技术涉及管道检测
，尤其涉及一种管道内壁图像采集装置。
技术介绍
现有管道的各种输送管道，特别是地下输气、输油，输水等管道在长期使用中，由于受到管道内外介质的腐蚀以及管道本身的缺陷等会产生裂纹、漏洞等而出现漏气、漏油，漏水等现象。因此为管道进行定期检测，以了解管道的运行状况是非常重要的。现有的管道检测主要包括人工开挖检测和管道机器人检测。人工开挖检测，不但劳动强度大、效益低，而且通常会妨碍管道埋设周边的交通或人们的正常生活。移动机器人检测是在一种可以沿管道内行走的机械装置上携带一种或多种传感器及操作装置，在操作人员的远距离控制下进行一系列管道检测。近年来管道内移动机器人技术发展较快，出现了大批可以远距离在各种管径的直管、弯管和曲管内作业的机器人。这些机器人体积小、重量轻、工作可靠，效率高。同时由于图像检测技术的直观性，出现了一些管道内管图像检测装置。这种装置是在管道内移动的机器人上携带一种小型CCD摄像机，通过操作者远程移动机器人和摄像头云台的旋转来获得极小区域的管道图像，采用几个4-5W的卤光灯给摄像机照明，以便操作者清楚能够看清管道内部情况。但是，由于管道通常是金属管道，由于金属的屏蔽作用，拍摄的管道信号很难通过无线传输，因此通常摄像机要拖一根信号线，这对长管道的检测非常困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种能够获得整个管道尤其是较长管道内壁进行全覆盖高分辨率图像采集方法及装置。一种管道内壁图像采集装置，包括载具平台、设置在载具平台上的控制器、线阵CCD，还包括与控制器连接的存储单元，所述线阵CCD设置在载具平台的两侧，每个线阵CCD分别通过控制器控制步进电机实现其完成0-180°的旋转，从而使两个线阵CCD完成对管道内壁360°的全图像采集，两个线阵CCD采集的图像通过所述存储单元进行存储。进一步地，如上所述的管道内壁图像采集装置，在所述载具平台上设置有测距轮，在该测距轮上设置有编码器，编码器与所述控制器连接，用于通过编码器输出的脉冲测量测距轮在管道内壁上行进的距离。进一步地，如上所述的管道内壁图像采集装置，在载具平台上设置有能够调整其平稳前行的平衡机构。进一步地，如上所述的管道内壁图像采集装置，所述平衡机构包括安装在载具平台上的加速度计和舵机，所述加速度计和控制器连接，控制器通过分析加速度信号来控制驱动电路驱动舵机，通过舵机来调整载具平台的平衡。进一步地，如上所述的管道内壁图像采集装置，在线阵CCD摄像机的前方设置有LED照明灯，所述LED照明灯通过电流调节电路与控制器连接。进一步地，如上所述的管道内壁图像采集装置，所述存储单元为固态硬盘。本专利技术有益效果如下：(1)在载具平台的两个侧面分别安装0-180°扫描的线阵CCD，将360°扫描的管道内壁信息存储在存储单元中，从而避免了需要使用一根信号线跟随机器人行踪的弊端，从而扩大了管道内壁检测的范围；(2)采用线阵CCD，并且线阵CCD沿着管道纵向放置，线阵CCD由步进电机自动控制在管道横断面内旋转，随着载具平台运动，线阵CCD逐次扫描管道，实现了管道内壁图像的全覆盖高精度拍摄，解决了面阵相机在近距离拍摄弧形物体时产生图像畸变的问题。附图说明图1为本专利技术管道内壁图像采集装置结构示意图；图2为本专利技术线阵CCD的驱动电路图；图3为本专利技术与线阵CCD连接的放大电路结构图；图4为本专利技术模数转换器电路结构图；图5为本专利技术载具平台电机驱动电路图；图6为本专利技术FPGA配置连接图；图7为本专利技术加速度计安装示意图；图8为本专利技术加速度计采集电路图；图9为本专利技术线阵CCD驱动连接图；图10为本专利技术LED照明电路结构图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供的管道内壁图像采集装置，包括载具平台、设置在载具平台上的控制器、线阵CCD，还包括与控制器连接的存储单元，所述线阵CCD设置在载具平台的两侧，每个线阵CCD分别通过控制器控制步进电机实现其完成0-180°的旋转，从而使两个线阵CCD完成对管道内壁360°的全图像采集，两个线阵CCD采集的图像通过所述存储单元进行存储。所述存储单元为固态硬盘。具体地，如图1所示，本专利技术以移动机器人(载具平台)作为采集系统的平台，在该载具平台上安装有测距轮(测距轮)、编码器、步进电机、线阵CCD、固态硬盘、加速度计、LED照明电路、图像采集电路、CCD扫描驱动电路、载具平台驱动电路、控制器FPGA。在载具平台上安装2个线阵CCD，这两个CCD分别能够由步进电机驱动完成0-180°的旋转,在移动机器人移动过程中,2个线阵CCD扫描管道内壁的360°断面,将获得的图片存储到安装在移动载具上的固态硬盘中。所述线阵CCD需要特定的时序才能工作、CCD的驱动电路如图2所示，采用了两只HC04作为驱动芯片，驱动时序由EP2C8Q208的105、106、107、108、110、112、113、114、115、116、117、118输出。如图1所示，所述线阵CCD的输出端连接有滤波电路，滤波电路的输出端连接有放大电路，放大电路的输出端连接有模数转换器，所述模数转换器与控制器连接。具体地，CCD的输出信号很微弱，且带有噪声，在采集前需要对其进行放大和滤波，放大电路如图3所示，高速运算放大器AD8032A提供前级放大功能，将信号放大到可以处理的程度，再经AD8310运算放大器和外围原件一起构成的限幅滤波器整形，再经一级高速运放AD8032B把信号增强到可以采集的程度。CCD的图像信息是以模拟的形式输出的，需要进行AD转换，采用TLV5580AD芯片，CCD的信号经放大滤波输入到5580的26号管脚上，5580的D0-D7是转换好的数字信息，连接到EPSC8Q208的63、64、65、68、69、70、71、73引脚上，TLV5580的驱动时钟信号由EP2C8Q208的75脚提供。如图4所示。临时存储器选用的是ISS61V6416芯片，地址线和数据线分别接到FPGA的数据和地址总线上。FPGA的配置方式采用的是AS配置。所述控制器采用采用了ATMEL公司生产的ATmega128单片机作为控制器。载具平台电机驱动电路如图5所示，电机需要大电流才能工作，数字电路输出的电流不足以驱动电动机，采用半桥芯片BTS960P组成H桥驱动电路，需要4片BTS969P芯片组成双H桥电路，驱动步进电机，H桥的前级用HC541驱动，图中PP7，PP5，PH7，PH6为数字电路的逻辑输出，输入到541的2、3、4、5引脚，经HC541增强后从15、16、17、18引脚输出，输入到BTS960P的2脚，经过BTS960P的放大再通过P1、P2端子连接到步进电机的A、B、C、D相。系统采用了一条16位宽度的总线，由FPGA统一管理，FPGA采用Altera公司生产的EP2C8Q208芯片，管脚分配如图6，67、68、69、70、72、74、75、76、77、80、81、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管道内壁图像采集装置，其特征在于，包括载具平台、设置在载具平台上的控制器、线阵CCD，其特征在于，还包括与控制器连接的存储单元，所述线阵CCD设置在载具平台的两侧，每个线阵CCD分别通过控制器控制步进电机实现其完成0‑180°的旋转，从而使两个线阵CCD完成对管道内壁360°的全图像采集，两个线阵CCD采集的图像通过所述存储单元进行存储。

【技术特征摘要】
1.一种管道内壁图像采集装置，其特征在于，包括载具平台、设置在载具平台上的控制器、线阵CCD，其特征在于，还包括与控制器连接的存储单元，所述线阵CCD设置在载具平台的两侧，每个线阵CCD分别通过控制器控制步进电机实现其完成0-180°的旋转，从而使两个线阵CCD完成对管道内壁360°的全图像采集，两个线阵CCD采集的图像通过所述存储单元进行存储。2.根据权利要求1所述的管道内壁图像采集装置，其特征在于，在所述载具平台上设置有测距轮，在该测距轮上设置有编码器，编码器与所述控制器连接，用于通过编码器输出的脉冲测量测距轮在管道内壁上行进的距离。3.根据权利要求1所述的管道内壁图像采集装置，其特征在于，在载具平台上设置有能够调整其平稳不倾斜前行...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建锋，李娜，潘峰，王鹏飞，韩冠男，
申请(专利权)人：西京学院，
类型：发明
国别省市：陕西,61