搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人及其检测方法技术

本发明专利技术提供了一种搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人及其检测方法，包括集成摄像头、TOF图像数据处理系统和综合分析系统，集成摄像头包括摄像头、激光光源、TOF成像传感器和芯片；激光光源发射激光；TOF成像传感器采集排水管道内折回的激光，并将排水管道内折回的激光转化为电信号；进而将电信号转化为数字信号传输至芯片；TOF图像数据处理系统对数据进行处理；摄像头录制信息；综合分析系统将处理后的数据和摄像头录制的信息进行综合叠加。本发明专利技术通过图像处理与图像分析，能够对管道进行识别和判定，形成管道缺陷的分析报告，节省了大量的人工判读时间和准确性，提高了管网检测的效率，降低了检测成本。降低了检测成本。降低了检测成本。

【技术实现步骤摘要】
搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人及其检测方法


[0001]本专利技术涉及排水管道检测的
，具体地，涉及一种搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人及其检测方法。

技术介绍

[0002]目前应用于地下排水管道内部检测技术有：管道闭路电视(CCTV)、潜望镜检测技术、声纳、激光等检测技术。
[0003]管道闭路电视(CCTV)检测主要是通过闭路电视录像的形式，使用摄像设备进入排水管道将影像数据传输至控制电脑后进行数据分析的检测。检测时管道中水位需临时降低，对于检测高水位运行的排水管网来说需要临时做一些辅助工作(如临时调水、封堵等)。CCTV机器人将采集到的管道内部图像通过线缆实时传输到主控制器进行实时监视，对管道内的锈层、结垢、腐蚀、穿孔、裂纹等状况进行探测和摄像，再由受过培训的专业人员对视频资料进行判读，对管道缺陷进行分类和等级评定。
[0004]潜望镜检测技术是一种快速检测技术,是利用可调节长度的操作杆携带高清探头放入检查井中，能够清晰的捕捉管道内部信息并形成录像。潜望镜检测的探测距离较短，不能检测水面，用于检测短距离管道或独立的检查井等管道附属构筑物。在实际应用中，潜望镜检测多与CCTV检测技术配合使用，用于检测短距离管道或独立的检查井等管道附属构筑物。
[0005]管道声纳检测系统采用了声学方法检测充满液体的管道内部情况，无需排干管道内部的液体，可生成管道的横断面图，直观地了解管道内污泥沉积的概况，但不能作为管道结构判定的依据。声呐检测应用于管道内积水的情况，CCTV检测手段的补充。
[0006]激光检测技术主要用于检测管道的几何形变、表面裂纹、断裂等结构性缺陷，能够相对准确地定位管线和识别管道缺陷的基本形状，激光传感器在完全黑暗的环境中工作效率最高，因为黑暗条件下激光束可以保持较高的对比度，但也为操作人员操纵和控制机器带来了困难。
[0007]有关文献如01.邓玉莲1，李英1，张现国2(1.北京建筑大学，城市雨水系统与水环境教育部重点实验室，北京100032；2.北京首创股份有限公司，北京100032)。
[0008]公开号为CN103423596A的中国专利技术专利文献公开了一种应用手持视频和闭路电视的排水管道检测及评估方法，应用手持视频进行初步检测，利用手持视频的检测数据，计算获取管道变形程度、管道断裂/坍塌程度、管道接口错位程度、管道突出接口/穿管程度和管道阻塞程度，根据计算结果，按照标准进行分类，根据分类结果，执行相应操作。
[0009]针对上述中的相关技术，专利技术人认为上述文件中存在以下问题：(1)实际检测过程中，水汽会附着在CCTV机器人摄像机表面，形成雾屏，影响CCTV的观测、检测、录制过程。(2)CCTV视频判读过程复杂，工作量大，这种缺陷检测与判读实践的准确性很大程度上会受到工作人员的经验和技能水平的影响；并且受限于拍摄图片和视频的质量，一些微小裂缝并不能被判读人员捕捉到。(3)目前的传统激光检测手段受光线影响，操作人员操纵机器困
难。在黑暗环境中，一些微小裂缝很容易被忽略，而且激光检测不到水的流入或流出。管壁表面粗糙度会降低光信号，从而影响检测结果。(4)智慧化运维管理系统是管网运行管理的方向，目前管网行业正在做相关的工程建设工作，传统的管道检测工作信息化程度低，已然跟不上管网智慧化管理的进程。

技术实现思路

[0010]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人及其检测方法。
[0011]根据本专利技术提供的一种搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，包括集成摄像头、TOF图像数据处理系统和综合分析系统，所述集成摄像头包括摄像头、激光光源、TOF成像传感器和芯片；
[0012]所述激光光源发射激光，激光在排水管道内传导遇到障碍物并折回；
[0013]所述TOF成像传感器采集排水管道内折回的激光，并将排水管道内折回的激光转化为电信号；进而将电信号转化为数字信号，将数字信号传输至芯片；
[0014]所述芯片缓存数字信号数据，将数据暂存并把数据发送至TOF图像数据处理系统；
[0015]所述TOF图像数据处理系统对数据进行处理，并将处理后的数据传输至综合分析系统；
[0016]所述摄像头录制信息；
[0017]所述综合分析系统将处理后的数据和摄像头录制的信息进行综合叠加。
[0018]优选的，该排水管道检测机器人还包括补光光源，补光光源为摄像头视野进行补光。
[0019]优选的，该排水管道检测机器人还包括终端和车轮，所述终端控制车轮的前进方向和前进速度。
[0020]优选的，该排水管道检测机器人还包括伸缩架；所述伸缩架调整摄像头的高度和角度，控制摄像头的视野和TOF成像传感器的位置。
[0021]优选的，该排水管道检测机器人包括总控制系统，所述TOF图像数据处理系统和总控制系统安装在终端上；所述总控制系统包括控制器，所述芯片包括缓存模块，所述数字信号传输至缓存模块，所述缓存模块将芯片收集的数字信号数据暂时存储并把数据通过控制器发送至终端上的TOF图像数据处理系统。
[0022]优选的，所述集成摄像头进行防雾处理，在摄像头上设置超亲水涂层。
[0023]优选的，所述TOF成像传感器包括多个快门，快门在不同时间采集管道内折回的激光。
[0024]一种搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人检测方法，包括如下步骤：
[0025]管道检测准备步骤：开始检测时，打开排水管道检测机器人电源，将排水管道检测机器人放入待检测管段起点，开启集成摄像头，打开补光光源，用终端控制车轮的前进方向和前进速度，并利用伸缩架调整摄像头的高度，调整摄像头的角度，控制摄像头视野和TOF成像传感器的位置；
[0026]管道数据采集步骤：摄像头开始录制视频信息；激光光源发射激光，TOF成像传感器将管道内折回的激光转换成电信号，电信号转换成数字信号后传输至缓存模块，缓存模
块把数据通过控制器发送至终端上的TOF图像数据处理系统，TOF图像数据处理系统将处理后的数据传输至综合分析系统与摄像头录制的信息进行综合叠加，得到叠加信息；
[0027]管道恢复步骤：检测完成后提出排水管道检测机器人，解除管道封堵，恢复路面行驶。
[0028]优选的，该检测方法还包括管道检测前期步骤：进行管道检测的前期工作，包括收集资料、现场踏勘、仪器自检、设立安全标志、管道封堵与清淤工作。
[0029]优选的，该检测方法还包括检测报告上传步骤：终端采用数据处理系统，数据处理系统将叠加信息自动处理分析后，形成检测报告，并将检测报告上传至当地的管网GIS系统。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0031]1、本专利技术通过图像处理与图像分析，能够对管道的破裂、渗漏、变形、异物破坏，管壁细小裂缝等进行识别和判定，形成管道缺陷的分析报告，节省了大量的人工判读时间和准确性，提高了管网检测的效率，降低了检测成本；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，其特征在于，包括集成摄像头、TOF图像数据处理系统和综合分析系统，所述集成摄像头包括摄像头、激光光源(11)、TOF成像传感器和芯片；所述激光光源(11)发射激光，激光在排水管道内传导遇到障碍物并折回；所述TOF成像传感器采集排水管道内折回的激光，并将排水管道内折回的激光转化为电信号；进而将电信号转化为数字信号，将数字信号传输至芯片；所述芯片缓存数字信号数据，将数据暂存并把数据发送至TOF图像数据处理系统；所述TOF图像数据处理系统对数据进行处理，并将处理后的数据传输至综合分析系统；所述摄像头录制信息；所述综合分析系统将处理后的数据和摄像头录制的信息进行综合叠加。2.根据权利要求1所述的搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，其特征在于，该排水管道检测机器人还包括补光光源，补光光源为摄像头视野进行补光。3.根据权利要求1所述的搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，其特征在于，该排水管道检测机器人还包括终端和车轮(5)，所述终端控制车轮(5)的前进方向和前进速度。4.根据权利要求1所述的搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，其特征在于，该排水管道检测机器人还包括伸缩架(4)；所述伸缩架(4)调整摄像头的高度和角度，控制摄像头的视野和TOF成像传感器的位置。5.根据权利要求1所述的搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，其特征在于，该排水管道检测机器人包括总控制系统，所述TOF图像数据处理系统和总控制系统安装在终端上；所述总控制系统包括控制器，所述芯片包括缓存模块，所述数字信号传输至缓存模块，所述缓存模块，缓存模块将芯片收集的数字信号数据暂时存储并把数据通过控制器发送至终端上的TOF图像数据处理系统。6.根据权利要求1所述的搭载飞行时间模块的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘莹，干里里，侯锋，周晓，翟国光，陈铭，
申请(专利权)人：国投信开水环境投资有限公司，
类型：发明
国别省市：