管道内壁的检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及管道检测技术领域，提供一种管道内壁的检测系统，检测系统包括：检测机器人本体(1)、圆环形激光器(2)、相机(3)、点激光器(4)、标板(5)和支撑架(6)；所述检测机器人本体(1)可在管道(11)内壁行走，所述相机(3)设置在检测机器人本体(1)的前部或后部，所述相机(3)的前方或后方设有标板(5)和圆环形激光器(2)，标板(5)和圆环形激光器(2)通过支撑架(6)与检测机器人本体(1)固定连接，所述点激光器(4)设置在管道(11)的入口端，并向标板(5)投射激光点，相机(3)拍摄圆环形激光器(2)发射的圆环形激光条纹(12)和标板(5)上的激光点。本方案能够精确地获得管道内壁的三维形貌。方案能够精确地获得管道内壁的三维形貌。方案能够精确地获得管道内壁的三维形貌。

【技术实现步骤摘要】
管道内壁的检测系统


[0001]本技术涉及管道检测
，特别是涉及一种管道内壁的检测系统、检测方法及应用。

技术介绍

[0002]管道长期使用的过程中，在内壁会出现凹坑、凸起、结构伤损或整个管道直线度变形等情况，因此需要对管道内壁进行定期检测。
[0003]现有的检测技术有：
[0004]第一种，采用测径仪测量每个位置的内壁直径参数。采用这样的方法缺点在于使用前需要用标准量规校正，测量时需要对每一段分别测量且每一次只能测量一个直径，不能测量整个圆，测试效率低且当管道内壁的圆形不规则时，难以确定中心，从而降低检测精度。
[0005]第二种，拍摄管道内壁的图像。采用这样的方法缺点在于图像为一张一张的二维平面图像，缺少三维信息，无法准确的构建管道内壁的三维模型。
[0006]第三种，利用许多激光束一次性照射到需要构建管道上，接收器接收反射的激光点，通过每一个反射的激光点的角度、强度数据，还原出需要成像的三维物体。采用这样的方法，一般适用于对管道外形的三维构建，如果将这样的方法应用在狭小的管道内壁中，由于需要大范围的激光发射设备和接收设备，容易出现多次反射的现象，在技术上难以实现。
[0007]因此，亟需研究一种对管道内壁的检测系统和方法，能够精确地检测出管道内壁的瑕疵情况。

技术实现思路

[0008]本技术的目的是提供一种管道内壁的检测系统、检测方法及应用，能够精确地检测出管道内壁的瑕疵情况。
[0009]根据本技术的第一个方面，提供一种管道内壁的检测系统，包括：检测机器人本体、圆环形激光器、相机、点激光器、标板和支撑架；
[0010]所述检测机器人本体可在管道内壁行走；
[0011]所述相机设置在检测机器人本体的前部，所述相机前方设有标板和圆环形激光器；或所述相机设置在检测机器人本体的后部，所述相机后方设有标板和圆环形激光器；
[0012]所述标板和圆环形激光器通过支撑架与所述检测机器人本体固定连接，所述点激光器设置在管道的入口端，并向标板投射点激光，所述相机拍摄圆环形激光器发射的圆环形激光条纹和标板上的激光点。
[0013]根据本技术一示例实施方式，所述检测系统还包括测距仪，所述测距仪设置在管道的入口端，测量检测机器人本体行走的距离。
[0014]所述测距仪采用激光测距仪。
[0015]根据本技术一示例实施方式，所述检测系统还包括数据处理计算机，所述数
据处理计算机与所述相机、测距仪连接，用于根据相机拍摄的圆环形激光条纹和点激光以及测距仪检测的距离构建管道内壁的三维形貌。
[0016]根据本技术一示例实施方式，所述检测机器人本体包括行走轮，使得检测机器人本体能够贴着管道内壁行走。
[0017]根据本技术一示例实施方式，所述检测系统还包括电机，所述电机设置在检测机器人本体上，驱动检测机器人本体的行走轮行走。
[0018]根据本技术一示例实施方式，所述标板与所述圆环形激光器发射的圆环形激光条纹所在的平面不共面。如果标板与圆环形激光条纹所在的平面共面，则会挡住圆环形激光条纹映在管道内壁。
[0019]优选地，所述标板与所述圆环形激光器发射的圆环形激光条纹所在的平面平行。
[0020]根据本技术一示例实施方式，所述支撑架为透明。
[0021]根据本技术一示例实施方式，所述管道为火炮炮管。
[0022]根据本技术的第二个方面，提供一种管道内壁的检测方法，包括以下步骤：
[0023]采用所述的管道内壁的检测系统；
[0024]所述检测机器人本体从管道的入口端进入管道；
[0025]在检测机器人本体行走的过程中，所述相机不断拍摄圆环形激光器发射的圆环形激光条纹和标板上的点激光。
[0026]根据本技术一示例实施方式，所述检测方法还包括：在检测机器人本体行走的过程中，不断测量检测机器人本体行走的距离。
[0027]根据本技术一示例实施方式，所述检测方法还包括：根据圆环形激光条纹、点激光和检测机器人本体行走的距离构建管道内壁的三维形貌。根据圆环形激光条纹和点激光能够获得检测机器人本体的姿态，根据检测机器人本体的姿态和位置可以构建管道内壁的三维形貌。
[0028]根据本技术一示例实施方式，所述根据圆环形激光条纹、点激光和检测机器人本体行走的距离构建管道内壁的三维形貌的方法包括：
[0029]标板与圆环形激光器发射的圆环形激光条纹所在的平面不共面，以标板所在的平面建立二维坐标系；
[0030]根据点激光在二维坐标系的位移得到检测机器人本体抖动的位移，提取圆环形激光条纹的中心轮廓线，根据中心轮廓线、检测机器人本体抖动的位移和检测机器人本体行走的距离获得管道内壁一具体位置的截面内轮廓形状；
[0031]将多个管道内壁一具体位置的截面内轮廓形状拼接成三维形貌。
[0032]根据本技术一示例实施方式，所述根据圆环形激光条纹、点激光和检测机器人本体行走的距离构建管道内壁的三维形貌之后，将管道内壁的三维形貌与标准的管道内壁的三维形貌进行比对，找出管道内壁的瑕疵。
[0033]根据本技术的第三个方面，提供一种采用所述管道内壁的检测方法在火炮炮管中及类似的应用。
[0034]本技术的有益效果是：
[0035]本技术将点激光、环形激光和检测机器人本体运行距离进行结合，可以高精度的获得管道内壁的激光点云，同时又能够时刻知道检测机器人本体在管道内上下、左右
抖动的情况，在满足测量效率的前提下，又能够精确地获得管道内壁的三维形貌，从而能够快速、准确地找到管道内壁的瑕疵。
附图说明
[0036]图1示意性示出了第一个实施方式检测系统的结构图。
[0037]图2示意性示出了圆环形激光条纹和中心轮廓线的关系图。
[0038]其中，1—检测机器人本体，2—圆环形激光器，3—相机，4—点激光器，5—标板，6—支撑架，7—测距仪，8—数据处理计算机，9—电机，10—电源，11—管道，12—圆环形激光条纹，13—点激光线，14—中心轮廓线。
具体实施方式
[0039]以下对本技术的实施例进行详细说明，但是本技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0040]作为本技术的第一个实施方式，提供一种管道内壁的检测系统，如图1所示，包括：检测机器人本体1、圆环形激光器2、相机3、点激光器4、标板5、支撑架6、测距仪7、数据处理计算机8、电机9和电源10。
[0041]检测机器人本体1可在管道11内壁行走。管道11可以为圆形管道，也可以为方形管道，还可以为任意闭合形管道，本技术的检测系统适用于不同形状的管道。本技术的检测系统还适用于不同种类的管道，例如火炮炮管、水管道等。检测机器人本体包括行走轮，行走轮贴着管道11壁行走。电机9设置在检测机器人本体1上，靠近行走轮，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道内壁的检测系统，其特征在于，包括：检测机器人本体(1)、圆环形激光器(2)、相机(3)、点激光器(4)、标板(5)和支撑架(6)；所述检测机器人本体(1)可在管道(11)内壁行走；所述相机(3)设置在检测机器人本体(1)的前部，所述相机(3)的前方设有标板(5)和圆环形激光器(2)；或所述相机(3)设置在检测机器人本体(1)的后部，所述相机(3)的后方设有标板(5)和圆环形激光器(2)；所述标板(5)和圆环形激光器(2)通过支撑架(6)与所述检测机器人本体(1)固定连接，所述点激光器(4)设置在管道(11)的入口端，并向标板(5)投射点激光，所述相机(3)拍摄圆环形激光器(2)发射的圆环形激光条纹(12)和标板(5)上的点激光。2.根据权利要求1所述的管道内壁的检测系统，其特征在于，还包括测距仪(7)，所述测距仪(7)设置在管道(11)的入口端，测量检测机器人本体(1)行走的距离。3.根据权利要求2所述的管...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹动，胡新洲，曹力，贺一珉，
申请(专利权)人：湖南科天健光电技术有限公司，
类型：新型
国别省市：