CN106872566A - 一种基于管道爬行器的内窥涡流检测系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于管道爬行器的内窥涡流检测系统与方法。包括管道爬行器模块、主机无线接发装置、处理器、控制及显示模块等。本系统通过将可视化内窥探头和涡流检测探头搭载在可在管道爬行的磁附履带式爬行器上，针对石化管道中内衬防腐管道难以检测的特点，实现对内衬防腐层管道的表面防腐层和防腐层下的金属层表面进行检测；磁附履带式爬行器可在内侧防腐层管道吸附，实现在水平、竖直、倾斜管壁上的爬行，可视化内窥探头对防腐层下的金属层表面进行检测。控制系统对爬行器的运动、照明、涡流探头和可视化内窥探头的激励进行控制、并对缺陷信息进行处理后在显示系统中显示出来，使控制者可以对整个系统进行实时控制。

Description

一种基于管道爬行器的内窥涡流检测系统与方法
技术领域
本发明涉及无损检测中的可视化内窥检测和涡流检测领域，尤其涉及一种基于管道爬行器的内窥涡流检测系统与方法。
背景技术
石油化工行业是国民经济的重要基础和支柱产业，对国民经济的持续稳定发展有着举足轻重的作用。目前在石油化工行业中仍然以使用防腐蚀压力管道元件为主，因此对于内衬防腐层管道的检测直接关系到整个石油化工行业的安全，至关重要。
针对内衬防腐蚀管道的结构特点和缺陷，国内外展开了针对内衬防腐层相关无损检测方法研究,提出了多种检测技术，包括：漏磁检测技术、超声波检测技术、涡流检测技术等。然而由于内衬防腐层管道的结构特点比较复杂，缺陷形式多样，既存在着防腐层表面的损伤，又有防腐层下的金属层表面的腐蚀、积液等，单一的检测技术无法满足检测的需要，多种传感器融合同步检测是该领域检测发展的趋势。
另外，由于内衬防腐层管道的环境特征，人为检测显得极为困难和危险，因此近年来管道爬行器逐渐成为研究的重点。它所具备的智能化、自动化、精确化等特点，使之可以代替人工检测，既保证了检测的安全性，又提高了检测效率。
因此，针对内衬防腐层管道的特点，开发基于管道爬行器的内窥涡流检测系统，对于内衬防腐层管道的缺陷检测，具有重大的意义和突破。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种操作方便、检测效率高的基于管道爬行器的内窥涡流检测系统与方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于管道爬行器的内窥涡流检测系统，包括管道爬行器模块1、主机无线接发装置2、处理器3、系统控制模块4、系统显示模块5、可视化内窥探头5、涡流检测探头7；
所述管道爬行器模块1、主机无线接发装置2、处理器3依次电讯连接；所述系统控制模块4、系统显示模块5、可视化内窥探头5和涡流检测探头7分别电讯连接处理器3。
所述管道爬行器模块1包括嵌入式微处理器11，以及与嵌入式微处理器11电讯连接的LED照明灯12、爬行器主体机构13、电源模块14和爬行器无线接发装置15；
所述系统控制模块4包括爬行器控制模块41和缺陷检测状态控制42；
所述管道爬行器模块1通过爬行器无线接发装置15与处理器3电讯连接；
所述系统控制模块4的爬行器控制模块41和缺陷检测状态控制42分别电讯连接处理器3；操作者通过系统控制模块4对内窥涡流检测系统发出包括运动控制和缺陷检测控制的控制信息，经过处理器3处理之后经由主机无线接发装置2向管道爬行器模块1发出控制信号，指导管道爬行器模块1的运动和检测；
所述处理器3作为整个内窥涡流检测系统的核心，在运行过程中首先接收来自系统控制模块4的控制信号，接着通过主机无线接发装置2向管道爬行器模块1发出控制信号，控制管道爬行器模块1的工作；同时，系统运行过程中，处理器3实时接收管道爬行器模块1发出的信息并显示在系统显示模块5中，指导检测过程的进一步进行。
所述系统显示模块5包括缺陷信息显示模块51、爬行器运行状态显示模块52、涡流检测状态显示模块53和可视化内窥检测状态显示54模块；
所述系统显示模块5的缺陷信息显示模块51、爬行器运行状态显示模块52、涡流检测状态显示模块53和可视化内窥检测状态显示54模块分别电讯连接处理器3；
内窥涡流检测系统工作过程中，处理器3将通过主机无线接发装置2接收的信号处理之后，传输给系统显示模块5，结合可视化内窥探头5和涡流检测探头7传回的缺陷信息，分别将缺陷信息、分别将缺陷信息、爬行器运行状态、涡流检测状态和可视化内窥检测状态在对应的模块中显示出来，即缺陷信息显示模块51、爬行器运行状态显示模块52、涡流检测状态显示模块53和可视化内窥检测状态显示54中显示出来。
所述爬行器主体机构13包括主导向轮13a、副导向轮13b、磁性履带13c、驱动轮13d、爬行器主体13e，电机13f、编码器13g；
主导向轮13a和副导向轮13b控制磁性履带13c的方向，电机13f提供行驶动力带动驱动轮13d转动，磁性履带13c实现爬行器在管道壁的贴壁爬行；编码器13g记录位移信息并反馈回处理器3。
一种基于管道爬行器的内窥涡流检测系统的运行方法，其包括如下步骤，管道缺陷检测步骤：操作者根据所要检测的管道确定好参数后，通过在系统控制模块4输入所需的控制信息，处理器3接收控制信息后通过主机无线接发装置2向管道爬行器模块1发出控制信号，控制管道爬行器模块1的工作；管道爬行器开始工作后携带的LED照明灯12开始照明，安置在管道爬行器上的可视化内窥探头5和涡流检测探头7开始工作，接受到缺陷信息并传输到处理器3，处理器3将缺陷信息处理后传到系统显示模块5的缺陷信息显示模块51中，从而得到管道的缺陷情况；
系统显示模块5上有缺陷信息、爬行器运行状态和可视化内窥检测状态和涡流检测状态信息，在检测途中，操作者可以随时对一开始设置的爬行器控制信息和缺陷检测状态信息在系统控制模块4上进行更改，完成一次检测后操作者可以根据需要改变管道爬行器的位置对管道其他位置进行检测或召回管道爬行器、完成检测；
爬行器主体机构13控制步骤：当爬行器无线接发装置15接收到主机无线接发装置2传来的控制信号时，将信号传至嵌入式微处理器11，嵌入式微处理器11控制电机13f并带动电机13f上的驱动轮13d，驱动轮13d带动磁性履带13c并开始运动，主导向轮13a和副导向轮13b通过啮合孔与磁性履带13c啮合来固定履带的方向保证行驶方向，同时主导向轮上的编码器13g将路程信息传回嵌入式微处理器11，爬行器主体13e加载可视化内窥探头5和涡流检测探头7并在爬行器行驶过程中开始检测。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
1.本发明解决了原有检测手段不够全面的特点，使用多传感器检测的方式，其中可视化内窥检测用于对防腐层进行检测，涡流检测用于对金属层进行检测，实现全面检测的需求。
2.本发明使用管道爬行器作为检测系统的载体，代替人工检测，提供了检测的效率和安全性。
3.本发明将对管道爬行器运动的控制和内窥涡流检测控制集成于一体，实现对检测过程的精准化控制。
4.本发明使用磁附式管道爬行器作为精准运动的载体，可以在水平或竖直管道内检测，并将检测状态和缺陷信息在显示系统同时显示，实现了实时检测的目的，提高了检测的精度。
综上所述，本发明通过将可视化内窥探头和涡流检测探头搭载在可在管道爬行的磁附履带式爬行器上，针对石化管道中内衬防腐管道难以检测的特点，实现对内衬防腐层管道的表面防腐层和防腐层下的金属层表面进行检测，其中，磁附履带式爬行器作为系统的主体，可在内侧防腐层管道吸附，实现在水平、竖直、倾斜管壁上的爬行，可视化内窥探头主要对非金属防腐层表面进行损伤检测，而涡流探头对防腐层下的金属层表面进行检测。控制系统对爬行器的运动、LED灯发光、涡流探头和可视化内窥探头的激励进行控制、并对缺陷信息进行处理后在显示系统中显示出来，使控制者可以对整个系统进行实时控制。
附图说明
图1是本发明基于管道爬行器的内窥涡流检测系统结构示意图。
图2是本发明基于管道爬行器的内窥涡流检测系统中磁附式管道爬行器的结构示意图。
图3是本发明基于管道爬行器的内窥涡流检测系统中磁附式管道爬行器的磁附性履带示意图。
图4是本发明基于管道爬行器的内窥涡流检测系统检测工作流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至4所示。本发明公开了一种基于管道爬行器的内窥涡流检测系统，包括管道爬行器模块1、主机无线接发装置2、处理器3、系统控制模块4、系统显示模块5、可视化内窥探头5、涡流检测探头7；
所述管道爬行器模块1、主机无线接发装置2、处理器3依次电讯连接；所述系统控制模块4、系统显示模块5、可视化内窥探头5和涡流检测探头7分别电讯连接处理器3。
所述管道爬行器模块1包括嵌入式微处理器11，以及与嵌入式微处理器11电讯连接的LED照明灯12、爬行器主体机构13、电源模块14和爬行器无线接发装置15；
所述系统控制模块4包括爬行器控制模块41和缺陷检测状态控制42；
所述管道爬行器模块1通过爬行器无线接发装置15与处理器3电讯连接；
所述系统控制模块4的爬行器控制模块41和缺陷检测状态控制42分别电讯连接处理器3；操作者通过系统控制模块4对内窥涡流检测系统发出包括运动控制和缺陷检测控制的控制信息，经过处理器3处理之后经由主机无线接发装置2向管道爬行器模块1发出控制信号，指导管道爬行器模块1的运动和检测；
所述处理器3作为整个内窥涡流检测系统的核心，在运行过程中首先接收来自系统控制模块4的控制信号，接着通过主机无线接发装置2向管道爬行器模块1发出控制信号，控制管道爬行器模块1的工作；同时，系统运行过程中，处理器3实时接收管道爬行器模块1发出的信息并显示在系统显示模块5中，指导检测过程的进一步进行。
所述系统显示模块5包括缺陷信息显示模块51、爬行器运行状态显示模块52、涡流检测状态显示模块53和可视化内窥检测状态显示54模块；
所述系统显示模块5的缺陷信息显示模块51、爬行器运行状态显示模块52、涡流检测状态显示模块53和可视化内窥检测状态显示54模块分别电讯连接处理器3；
内窥涡流检测系统工作过程中，处理器3将通过主机无线接发装置2接收的信号处理之后，传输给系统显示模块5，结合可视化内窥探头5和涡流检测探头7传回的缺陷信息，分别将缺陷信息、分别将缺陷信息、爬行器运行状态、涡流检测状态和可视化内窥检测状态在对应的模块中显示出来，即缺陷信息显示模块51、爬行器运行状态显示模块52、涡流检测状态显示模块53和可视化内窥检测状态显示54中显示出来。
所述爬行器主体机构13包括主导向轮13a、副导向轮13b、磁性履带13c、驱动轮13d、爬行器主体13e，电机13f、编码器13g；
主导向轮13a和副导向轮13b控制磁性履带13c的方向，电机13f提供行驶动力带动驱动轮13d转动，磁性履带13c(磁性履带13c的磁附功能，可采用交替排列的小型强磁铁A及啮合孔B)实现爬行器在管道壁的贴壁爬行；编码器13g记录位移信息并反馈回处理器3。磁性履带13c为现有磁性的履带。
一种基于管道爬行器的内窥涡流检测系统的运行方法，其包括如下步骤，管道缺陷检测步骤：操作者根据所要检测的管道确定好参数后，通过在系统控制模块4输入所需的控制信息，处理器3接收控制信息后通过主机无线接发装置2向管道爬行器模块1发出控制信号，控制管道爬行器模块1的工作；管道爬行器开始工作后携带的LED照明灯12开始照明，安置在管道爬行器上的可视化内窥探头5和涡流检测探头7开始工作，接受到缺陷信息并传输到处理器3，处理器3将缺陷信息处理后传到系统显示模块5的缺陷信息显示模块51中，从而得到管道的缺陷情况；
系统显示模块5上有缺陷信息、爬行器运行状态和可视化内窥检测状态和涡流检测状态等信息，在检测途中，操作者可以随时对一开始设置的爬行器控制信息和缺陷检测状态信息在系统控制模块4上进行更改，完成一次检测后操作者可以根据需要改变管道爬行器的位置对管道其他位置进行检测或召回管道爬行器、完成检测；
爬行器主体机构13控制步骤：当爬行器无线接发装置15接收到主机无线接发装置2传来的控制信号时，将信号传至嵌入式微处理器11，嵌入式微处理器11控制电机13f并带动电机13f上的驱动轮13d，驱动轮13d带动磁性履带13c并开始运动，主导向轮13a和副导向轮13b通过啮合孔与磁性履带13c啮合来固定履带的方向保证行驶方向，同时主导向轮上的编码器13g将路程信息传回嵌入式微处理器11，爬行器主体13e加载可视化内窥探头5和涡流检测探头7并在爬行器行驶过程中开始检测。LED照明灯12提供光源，电源模块14提供该过程所需电源，磁性履带13c使用N极S极交替排列的小型强磁铁以提高磁性；
操作者首先根据管道的大小和缺陷主要类型输入操作指令，接着控制及检测设备将操作指令转换为控制信息传输到管道爬行器，指导管道爬行器开始工作，携带的LED照明灯开始照明，安置在管道爬行器上的可视化内窥探头和涡流检测探头开始工作，接受到缺陷信息并传输到处理器，处理器将缺陷信息处理后传到系统显示模块的缺陷信息显示中，从而得到管道的缺陷情况。显示器上显示有缺陷信息、爬行器运行状态和可视化内窥检测状态和涡流检测状态等信息，在检测途中，操作者可以随时对一开始设置的爬行器控制信息和缺陷检测状态信息在系统控制模块上进行更改，完成一次检测后操作者可以根据需要改变管道爬行器的位置对管道其他位置进行检测或召回管道爬行器、完成检测。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于管道爬行器的内窥涡流检测系统，其特征在于：包括管道爬行器模块(1)、主机无线接发装置(2)、处理器(3)、系统控制模块(4)、系统显示模块(5)、可视化内窥探头(5)、涡流检测探头(7)；
所述管道爬行器模块(1)、主机无线接发装置(2)、处理器(3)依次电讯连接；所述系统控制模块(4)、系统显示模块(5)、可视化内窥探头(5)和涡流检测探头(7)分别电讯连接处理器(3)。
2.根据权利要求1所述基于管道爬行器的内窥涡流检测系统，其特征在于：所述管道爬行器模块(1)包括嵌入式微处理器(11)，以及与嵌入式微处理器(11)电讯连接的LED照明灯(12)、爬行器主体机构(13)、电源模块(14)和爬行器无线接发装置(15)；
所述系统控制模块(4)包括爬行器控制模块(41)和缺陷检测状态控制(42)；
所述管道爬行器模块(1)通过爬行器无线接发装置(15)与处理器(3)电讯连接；
所述系统控制模块(4)的爬行器控制模块(41)和缺陷检测状态控制(42)分别电讯连接处理器(3)；操作者通过系统控制模块(4)对内窥涡流检测系统发出包括运动控制和缺陷检测控制的控制信息，经过处理器(3)处理之后经由主机无线接发装置2向管道爬行器模块(1)发出控制信号，指导管道爬行器模块(1)的运动和检测；
所述处理器(3)作为整个内窥涡流检测系统的核心，在运行过程中首先接收来自系统控制模块(4)的控制信号，接着通过主机无线接发装置(2)向管道爬行器模块(1)发出控制信号，控制管道爬行器模块(1)的工作；同时，系统运行过程中，处理器(3)实时接收管道爬行器模块(1)发出的信息并显示在系统显示模块(5)中，指导检测过程的进一步进行。
3.根据权利要求2所述基于管道爬行器的内窥涡流检测系统，其特征在于：所述系统显示模块(5)包括缺陷信息显示模块(51)、爬行器运行状态显示模块(52)、涡流检测状态显示模块(53)和可视化内窥检测状态显示(54)模块；
所述系统显示模块(5)的缺陷信息显示模块(51)、爬行器运行状态显示模块(52)、涡流检测状态显示模块(53)和可视化内窥检测状态显示(54)模块分别电讯连接处理器(3)；
内窥涡流检测系统工作过程中，处理器(3)将通过主机无线接发装置(2)接收的信号处理之后，传输给系统显示模块(5)，结合可视化内窥探头(5)和涡流检测探头(7)传回的缺陷信息，分别将缺陷信息、分别将缺陷信息、爬行器运行状态、涡流检测状态和可视化内窥检测状态在对应的模块中显示出来，即缺陷信息显示模块(51)、爬行器运行状态显示模块(52)、涡流检测状态显示模块(53)和可视化内窥检测状态显示(54)中显示出来。
4.根据权利要求2所述基于管道爬行器的内窥涡流检测系统，其特征在于：所述爬行器主体机构(13)包括主导向轮(13a)、副导向轮(13b)、磁性履带(13c)、驱动轮(13d)、爬行器主体(13e)，电机(13f)、编码器(13g)；
主导向轮(13a)和副导向轮(13b)控制磁性履带(13c)的方向，电机(13f)提供行驶动力带动驱动轮(13d)转动，磁性履带(13c)实现爬行器在管道壁的贴壁爬行；编码器(13g)记录位移信息并反馈回处理器(3)。
5.权利要求1至4中任一项所述基于管道爬行器的内窥涡流检测系统的运行方法，其特征在于包括如下步骤：
管道缺陷检测步骤：
操作者根据所要检测的管道确定好参数后，通过在系统控制模块(4)输入所需的控制信息，处理器(3)接收控制信息后通过主机无线接发装置(2)向管道爬行器模块(1)发出控制信号，控制管道爬行器模块(1)的工作；管道爬行器开始工作后携带的LED照明灯(12)开始照明，安置在管道爬行器上的可视化内窥探头(5)和涡流检测探头(7)开始工作，接受到缺陷信息并传输到处理器(3)，处理器(3)将缺陷信息处理后传到系统显示模块(5)的缺陷信息显示模块(51)中，从而得到管道的缺陷情况；
系统显示模块(5)上有缺陷信息、爬行器运行状态和可视化内窥检测状态和涡流检测状态信息，在检测途中，操作者可以随时对一开始设置的爬行器控制信息和缺陷检测状态信息在系统控制模块(4)上进行更改，完成一次检测后操作者可以根据需要改变管道爬行器的位置对管道其他位置进行检测或召回管道爬行器、完成检测。
6.根据权利要求5所述基于管道爬行器的内窥涡流检测系统的运行方法，其特征在于还包括一个爬行器主体机构(13)控制步骤：当爬行器无线接发装置(15)接收到主机无线接发装置(2)传来的控制信号时，将信号传至嵌入式微处理器(11)，嵌入式微处理器(11)控制电机(13f)并带动电机(13f)上的驱动轮(13d)，驱动轮(13d)带动磁性履带(13c)并开始运动，主导向轮(13a)和副导向轮(13b)通过啮合孔与磁性履带(13c)啮合来固定履带的方向保证行驶方向，同时主导向轮上的编码器(13g)将路程信息传回嵌入式微处理器(11)，爬行器主体(13e)加载可视化内窥探头(5)和涡流检测探头(7)并在爬行器行驶过程中开始检测。
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