激光测距与单目视觉的管道直线度检测装置及方法制造方法及图纸

基于激光测距与单目视觉的管道直线度检测装置及方法，包括：爬行器，用于在管道内部进行移动测量；半透明平面玻璃板和单目光点定位相机组成偏离测量模块，用于获取测量截面相对测量基线的偏离值，与爬行器刚性连接且相对位置确定；姿态传感器，用于获取爬行器的姿态变换；激光测距装置，用于获取爬行器的轴向位移。本发明专利技术无需激光测距装置发出的激光线与管道轴线重合或平行，只简单要求激光线能够穿过管道、不与管壁相交，即可实现管道直线度误差的快速、高精度现场测量。高精度现场测量。高精度现场测量。

【技术实现步骤摘要】
激光测距与单目视觉的管道直线度检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及光电检测技术与图像处理领域，特别涉及一种基于激光测距与单目视觉的管道直线度检测装置及方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济与科技水平的快速提升，在诸多领域中各类管道被广泛使用，例如军事、石油、化工及冶金行业等。直线度是衡量管道质量的主要指标之一，在一些应用场合对管道的直线度有较高要求，如使用管道进行液体运输时应保证管道直线度误差为0，否则管道弯曲会为管壁带来额外冲击，进而严重影响管道的使用寿命或导致管壁破裂、引发安全事故。因此，管道直线度与经济利益直接相关、更关系到相关应用领域的安全问题。一些管道工件在成型之初就存在一定的弯曲、或在使用过程中产生弯曲，所以需发展出一种完备的管道直线度检测方法，对管道进行定期质量检测。
[0003]当前对管道直线度测量多采用基于光线基准的直线度测量方法，如PSD芯片激光测量法：推动激光器在被测管道中移动，激光器投射激光在PSD芯片上，当管道发生弯曲时PSD芯片上激光能量中心坐标值将发生变化，计算坐标变化值就可求出管道直线度误差。这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光测距与单目视觉的管道直线度检测装置，其特征在于，包括：爬行器，用于在管道内部进行移动测量；半透明平面玻璃板和单目光点定位相机组成偏离测量模块，用于获取测量截面相对测量基线的偏离值，与爬行器刚性连接且相对位置确定；姿态传感器，用于获取爬行器的姿态变换；激光测距装置，用于获取爬行器的轴向位移。2.一种基于激光测距与单目视觉的管道直线度检测方法，包括权利要求1所述的基于激光测距与单目视觉的管道直线度检测装置，其特征在于：包括以下步骤：步骤11、在被测管道外部架设激光测距装置，在被测管道内部安放爬行器，爬行器尾部安装一块半透明平面玻璃板以及一个正对该玻璃板的单目光点定位相机，同时爬行器内置一个姿态传感器；步骤12、根据步骤11搭建的测量环境，爬行器在管道中移动测量直线度时：激光测距装置投射激光斑在爬行器尾部的玻璃板上，获取爬行器的轴向位移量；光点定位相机同步拍摄玻璃板上的激光斑图像，上位机实时解算出激光斑的成像位置；姿态传感器实时监测爬行器姿态变化情况，输出爬行器的周向旋转量，上位机根据该旋转量对存在旋转情况的激光斑成像位置进行修正，使其相对初始位置没有旋转；步骤13、根据步骤12的爬行器轴向位移量和激光斑成像位置，使用两端点连线法对上述数据进行处理，解算出管道的直线度误差，实现管道直线度测量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤11进一步包括如下内容：架设激光测距装置时，保证激光测距装置发出的激光能够通过整根待测量管道，不与管道内壁相交。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤11进一步包括如下内容：安装的半透明平面玻璃板应满足如下三个条件：（1）半透明平面玻璃板的透明度应保证反射的激光斑亮度能够使激光测距装置正常工作，且单目光点定位相机能够从玻璃板另一侧拍摄到明显的激光斑图像；（2）玻璃板整体与爬行器主体机身垂直；（3）玻璃板上应加工2个及以上的标记点，其中一个标记点位于玻璃板中心，其余标记点指示方位，通过标记点即可确定激光斑在玻璃板上的成像位置，同时，在光点定位相机安装完毕后，还需对玻璃板进行标定，计算出玻璃板在光点定位相机坐标系中的平面方程，其中为平面方程参数，为空间点三维坐标。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤12进一步包括如下内容：爬行器在管道中移动时，上位机触发激光测距装置、光点定位相机与姿态传感器同步工作输出数据，保证激光测距装置输出的爬行器轴向位移量、光点定位相机拍摄的激光斑图像与姿态传感器输出的爬行器周向旋转量能够对应匹配。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤12进一步包括如下内容：解算爬行器的轴向位移量时，记爬行器在初始位置时激光测距装置的输出为，爬行器在行进过程中...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙军华，母丹羽，王雨桐，王心韵，谢艳霞，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：