一种管道焊缝检测机器人及其检测控制方法技术

本发明专利技术公开了一种管道焊缝检测机器人，能够与后台控制端配合进行管道内焊缝的识别和检测，包括机身本体、图像采集机构、照明机构、驱动机构以及信号控制电路模块；所述图像采集机构包括周向摄像头以及旋转驱动装置，所述旋转驱动装置能够驱动周向摄像头旋转；在电驱动下，驱动机构能够带动机身本体沿管道内壁向前推进或倒退；所述照明机构用于在周向摄像头对管道内壁进行拍摄和录像时，对管道内环境进行补光；所述信号控制电路模块用于对图像采集机构和驱动机构进行行为控制；本发明专利技术适用于管道直径在3~8英寸的管道内部焊缝检测，能够实现管道焊缝的自动检测，无需人工控制，大大提高了检测效率，降低检测的错误率，提高检测准确率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种管道焊缝检测机器人及其检测控制方法


[0001]本专利技术涉及管道焊缝检测领域，具体涉及一种管道焊缝检测机器人及其检测控制方法。

技术介绍

[0002]着工业水平的提高，焊接技术已被广泛应用于装备制造、冶金工业、航空航天等重要领域。在金属管道的应用领域，管道的对接位置常需要焊接处理，焊接在工业管道安装中尤为重要，焊接质量决定了管道内运输介质时工作状态的稳定性，直接影响管道的安全及能效。在焊接时，受生产设备及工艺的影响，焊接件存在气孔、未熔合及未焊透等不可避免的会出现缺陷，一旦焊接缺陷处未被提前发现，便会造成介质的渗漏或者泄露现象，极大地影响生产效益并且会污染环境，更严重的甚至会造成安全事故。
[0003]焊接后的工业管道在投入使用之前需要对焊缝质量进行检测。管道的焊缝检测不仅在工业管道安装后进行，还需要在正式投入使用之前进行复检。但由于管道焊接好后无法直接观测到焊缝的焊接质量，使用常规的射线探伤法、超声探伤法、渗透探伤法等对焊缝进行质量检测，会耗费较大的人力物力。
[0004]针对管道直径为3~8英寸的小管径金属焊缝检测，现常采用的方法是使用带缆摄像头，人工操作带缆摄像头伸入管道内部，即工业内窥镜，工业内窥镜由人工操作有线摄像头进入管道内部，通过传出的图像再由管外工作人员对其扫描到的内部环境进行人工缺陷判断。
[0005]工业内窥镜的管内操作检测难度较大，由于其有线摄像头的特性，若是柔性线缆，其伸入管内的距离有限且无法环绕扫描管内环境，若是硬性可弯折线缆，其无法通过弯道、T型管等。而且每根管道都需要人为的操作送线进入管道，再由人工判断焊缝位置而后进行质量检测，会耗费较大的人力与时间成本，且效率较低。特别在大批量检测管道焊缝时，人工操作的效率会更为降低且提高了较大的误检率。
[0006]由于这些特性，检测结果往往与操作者的经验相关，不同的操作者很容易产生较大误差。而在获得大量焊缝图像后，需要检测人员在计算机辅助下，从大量焊缝缺陷图像中进行识别，长时间、多批次的检测工作造成人眼视觉疲劳，导致漏检误检。
[0007]由于以上的一些缺点，导致使用工业内窥镜时，从工业内窥镜进入到管道内部以及对管内不同缺陷检测的环节都由操作人员完成，受到人工干扰的影响较大，检测效率十分不稳定，导致检测效率低，且误检率高。
[0008]因此，如果能够自动识别管道内壁焊缝并对焊缝进行检测，而且直接输出检测结果，那么就能够大大降低由于人工操作失误导致的误检率和漏检率高的频率。
[0009]针对焊缝的自动识别并对焊缝进行检测，申请人专利技术了一种适用于清洁管道内部的焊缝检测方法，对管道内部焊缝进行自动识别，在识别到焊缝后对焊缝的全景图像进行采集，将采集到的焊缝图像输入焊缝异常情况目标检测模型中对焊缝进行检测并输出检测的结果。
[0010]这种识别并检测焊缝的方法需要依赖于能够进入管道内部用于焊缝检测的电驱动推进的机械结构来实现。
[0011]现有技术中存在的管道检测机器人，通常用于管道内部环境的缺陷检测，与人工检测相比，智能管道检测机器人拥有效率高、稳定性好、准确率高等优点。常见的管道机器人有履带式、压差式、轮式、管道猪式、蠕动式、足式等，主要用于在建、在役工业大型管道，由于其管道尺寸较大，所以管道机器人的总体尺寸也比较大，且不同的管道环境和不同待检测缺陷对管道机器人提出的要求也不一样，无法使用同一管道机器人对不同的管道进行检测。
[0012]现有的管道机器人多用于工业大型在役管道，其尺寸较大，无法进入较小尺寸的特殊金属管道（如直径为3~8英寸的管道），另外如存在90度、1.5倍曲率半径的弯道以及T型管等复杂管道，现有的管道机器人也无法适用。
[0013]因此，需要专利技术一种能够针对较小尺寸（直径为3~8英寸的管道）的在建清洁金属管道内部焊缝缺陷检测的管道机器人，让其焊缝检测全程智能化，从而进一步减少工作人员的工作量，降低管道焊缝检测的出错率，提高管道焊缝检测效率。
[0014]但是，对于管道直径为3~8英寸（DN80~DN200）的管道来说，管道直径较小，管道内部空间狭窄，需要对管道焊缝机器人在结构上进行适配性的设计，使管道焊缝检测机器人能够在管道直径为3~8英寸金属管中顺利通行，同时也能够顺利实现焊缝的识别和检测过程。

技术实现思路

[0015]针对现有技术中存在的不足，本专利技术目的在于提供一种管道焊缝检测机器人及其检测控制方法，以解决现有技术中难以对较小尺寸（直径为3~8英寸）的在建清洁金属管道内部焊缝进行缺陷检测的技术问题。
[0016]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种管道焊缝检测机器人，能够与后台控制端配合进行管道内焊缝的识别和检测，包括机身本体100、图像采集机构200、照明机构500、驱动机构300以及信号控制电路模块400；所述图像采集机构200、驱动机构300、照明机构500以及信号控制电路模块400均安装于机身本体100上；所述图像采集机构200包括周向摄像头202以及旋转驱动装置，所述旋转驱动装置与机身本体100前端固定连接，所述周向摄像头202与旋转驱动装置转动连接，所述旋转驱动装置能够驱动周向摄像头202旋转；所述驱动机构300与机身本体100固定连接，在电驱动下，驱动机构300能够带动机身本体100沿管道内壁向前推进或倒退；所述照明机构500与机身本体100固定连接，用于在周向摄像头202对管道内壁进行拍摄和录像时，对管道内环境进行补光；所述信号控制电路模块400与机身本体100固定连接，且所述信号控制电路模块400固定于机身本体100的上端，所述信号控制电路模块400分别与图像采集机构200、照明机构500和驱动机构300电连接，用于对图像采集机构200和驱动机构300进行动作进行控制，以根据图像采集机构200所采集的管道内部图像对管道内部焊缝进行自动识别，且在识
别到焊缝后控制图像采集机构200对焊缝的全景图像进行采集，将采集到的焊缝图像输入焊缝异常情况目标检测模型中对焊缝进行检测并输出检测的结果。
[0017]用于对图像采集机构200和驱动机构300进行动作进行控制，以根据图像采集机构200所采集的管道内部图像对管道内部焊缝进行自动识别，且在识别到焊缝后控制图像采集机构200对焊缝的全景图像进行采集，将采集到的焊缝图像输入焊缝异常情况目标检测模型中对焊缝进行检测并输出检测的结果。
[0018]优选的，所述图像采集机构200还包括轴向摄像头203，所述轴向摄像头203固定安装于机身本体100的后端。
[0019]用于实时监控并录制管道焊缝检测机器人后方的管道内部图像，这样能够方便控制管道焊缝检测机器人在管道内处于非正常工作状态时的退回路径，同时能够使用轴向摄像头203轴向观测管道焊缝检测机器人检测工作中的管道内壁情况（例如判断管道内部是否有异物或异常）和实时位置记录并以视频的形式保存，以供操作者后续检查，能够更好的对管道内部情况进行监控。
[0020]优选的，所述旋转驱动装置包括旋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道焊缝检测机器人，能够与后台控制端配合进行管道内焊缝的识别和检测，其特征在于，包括机身本体(100)、图像采集机构(200)、照明机构(500)、驱动机构(300)以及信号控制电路模块(400)；所述图像采集机构(200)、驱动机构(300)、照明机构(500)以及信号控制电路模块(400)均安装于机身本体(100)上；所述图像采集机构(200)包括周向摄像头(202)以及旋转驱动装置，所述旋转驱动装置与机身本体(100)前端固定连接，所述周向摄像头(202)与旋转驱动装置转动连接，所述旋转驱动装置能够驱动周向摄像头(202)旋转；所述驱动机构(300)与机身本体(100)固定连接，在电驱动下，驱动机构(300)能够带动机身本体(100)沿管道内壁向前推进或倒退；所述照明机构(500)与机身本体(100)固定连接，用于在周向摄像头(202)对管道内壁进行拍摄和录像时，对管道内环境进行补光；所述信号控制电路模块(400)与机身本体(100)固定连接，且所述信号控制电路模块(400)固定于机身本体(100)的上端，所述信号控制电路模块(400)分别与图像采集机构(200)、照明机构(500)和驱动机构(300)电连接，用于对图像采集机构(200)和驱动机构(300)进行动作进行控制，以根据图像采集机构(200)所采集的管道内部图像对管道内部焊缝进行自动识别，且在识别到焊缝后控制图像采集机构(200)对焊缝的全景图像进行采集，将采集到的焊缝图像输入焊缝异常情况目标检测模型中对焊缝进行检测并输出检测的结果。2.根据权利要求1所述管道焊缝检测机器人，其特征在于，所述图像采集机构(200)还包括轴向摄像头(203)，所述轴向摄像头(203)固定安装于机身本体(100)的后端。3.根据权利要求1所述管道焊缝检测机器人，其特征在于，所述旋转驱动装置包括旋转驱动电机(204)，所述旋转驱动电机(204)的输出端具有转轴，所述转轴能够在旋转驱动电机(204)的驱动下转动，所述周向摄像头(202)通过转轴与旋转驱动电机(204)转动连接，所述转轴的旋转中心线与待测管道中心线重合。4.根据权利要求3所述管道焊缝检测机器人，其特征在于，所述旋转驱动电机(204)为舵机，所述旋转驱动装置还包括齿轮传动机构(205)，所述舵机的输出端与所述齿轮传动机构(205)的输入端固定连接，所述齿轮传动机构(205)的输出端与周向摄像头(202)固定连接，所述齿轮传动机构(205)的输入端与输出端之间转动连接，所述舵机通过驱动齿轮传动机构(205)转动从而带动周向摄像头(202)发生旋转。5.根据权利要求4所述管道焊缝检测机器人，其特征在于，所述齿轮传动机构(205)包括多个啮合的齿轮，且所述齿轮传动机构(205)的输出端齿轮直径大于齿轮传动机构(205)的输入端齿轮直径；所述旋转驱动电机(204)运转时，能够驱动齿轮传动机构(205)中的齿轮依次转动。6.根据权利要求4或5所述管道焊缝检测机器人，其特征在于，所述旋转驱动装置还包括云台(201)，所述云台(201)的一端与齿轮传动机构(205)的输出端固定连接，所述云台(201)的另一端与周向摄像头(202)固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小平，王毅，尚毅，陈荣堂，谭耿志，杨长辉，刘孟林，田磊，
申请(专利权)人：上海森松制药设备工程有限公司，
类型：发明
国别省市：