CN107367463A - 一种基于爬行机器人的激光超声检测系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于爬行机器人的激光超声检测系统及其方法，该系统包括爬行机器人处理器模块、主机处理器模块、机器人爬行模块，所述爬行机器人处理器模块分别与机器人爬行模块、爬行及激光控制接发装置、电源模块、激光发射装置、摄像头装置、空气耦合超声传感器模块、超声波和爬行发射模块连接；所述主机处理器模块分别与系统显示模块、超声波和爬行接收模块、主机爬行及激光控制接发装置连接；所述机器人爬行模块通过爬行及激光控制接发装置与主机处理器模块的主机爬行及激光控制接发装置进行信号通信，并将信号传输于主机处理器模块。该激光超声检测系统摆脱了传统激光超声检测系统不灵活的特点，将实验室工作的激光超声检测系统应用于实际工业检测中，实现对一些环境恶劣或难以达到的检测部件进行检测。

Description

一种基于爬行机器人的激光超声检测系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种基于爬行机器人的激光超声检测系统及其方法。
背景技术
激光超声检测技术作为一种将光学技术与超声技术相结合的交叉学科，不仅具有传统的超声检测技术特点，而且还具有非接触性，易聚焦、可实现快速扫描成像，而且产生的超声信号具有极高的分辨率等特点，在一定程度上增强了激光超声检测技术的工业适应性，可广泛应用于工业管道、铁路、特种设备、航空航天等领域。
在工业生产中一些环境恶劣或难以达到的检测部位，如高温、高压、高湿、易腐蚀及高空的环境，现有的传统的无损检测方法如：超声检测、电磁检测、射线检测、涡流检测等无法完全满足现场环境的要求，因此需要一种新的无损检测方法。
激光超声检测技术作为一种非接触式的无损检测方法，可以满足在高压、易腐蚀、高空等恶劣环境下的无损检测需要。目前激光超声只能在固定位置上对被测部件进行，无法移动式的对被测部件进行全面检测，只能通过人工搬运的方式对被测部件进行分段检测，因此这种检测设备的灵活性还不够强。为了能快速对一些石油管道进行检测，需要将爬行机器人技术与激光超声技术相结合，才能对大面积、恶劣环境下的被测部件进行快速检测。
发明内容
本发明其目的就在于提供一种基于爬行机器人的激光超声检测系统及其方法，解决了目前激光超声只能在固定位置上对被测部件进行，无法移动式的对被测部件进行全面检测，只能通过人工搬运的方式对被测部件进行分段检测，检测设备的灵活性还不够强的问题。
为实现上述目的而采取的技术方案是，
一种基于爬行机器人的激光超声检测系统，该系统包括爬行机器人处理器模块、主机处理器模块、机器人爬行模块，所述爬行机器人处理器模块分别与机器人爬行模块、爬行及激光控制接发装置、电源模块、激光发射装置、摄像头装置、空气耦合超声传感器模块、超声波和爬行发射模块连接；所述主机处理器模块分别与系统显示模块、超声波和爬行接收模块、主机爬行及激光控制接发装置连接；所述机器人爬行模块通过爬行及激光控制接发装置与主机处理器模块的主机爬行及激光控制接发装置进行信号通信，并将信号传输于主机处理器模块。
一种基于爬行机器人的激光超声检测方法，包括以下步骤 ：
步骤（1）、操作人员根据所要检测部件输入参数后，主机处理器模块根据所要检测部件信息，将控制信息通过主机爬行及激光控制接发装置传输给爬行及激光控制接发装置，爬行及激光控制接发装置将控制信息接收并将其反馈给爬行机器人处理器模块；
步骤（2）、爬行机器人处理器模块根据接收的检测部件信息，控制机器人爬行模块开始工作，摄像头装置打开摄像头对爬行机器人的爬行状态进行实时监控，激光发射装置开始对检测部件进行扫描检测，空气耦合超声传感器模块同时接收检测部件中产生的超声波信号；
步骤（3）、爬行机器人处理器模块将接收的超声波信号和爬行画面通过超声波和画面发射模块发出信息，主机处理器模块通过超声波和爬行接收模块接收信息，并通过系统显示模块显示，其中系统显示模块包括：超声波传播图像、爬行机器人的爬行显示画面及激光超声检测系统的工作状态；
步骤（4）、主机处理器模块根据爬行机器人的工作状态，实时通过主机爬行及激光控制接发装置发出控制信息，调整爬行机器人的工作及激光发射装置的工作，直到激光超声检测系统完成整个部件的检测工作。
有益效果
与现有技术相比本发明具有以下优点。
1. 该激光超声检测系统摆脱了传统激光超声检测系统不灵活的特点，将实验室工作的激光超声检测系统应用于实际工业检测中，实现对一些环境恶劣或难以达到的检测部件进行检测；
2. 该激光超声检测系统与爬行机器人相结合，利用爬行机器人搭载激光超声检测系统，同时利用摄像头装置对整个检测进行实时监测，实现了对检测部件的全自动化无损成像检测。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步详述。
图1为本发明一种基于爬行机器人的激光超声检测系统的结构原理示意图；
图2为本发明一种基于爬行机器人的激光超声检测方法的检测流程框图。
具体实施方式
该检测系统包括爬行机器人处理器模块3、主机处理器模块9、机器人爬行模块1，如图1所示，所述爬行机器人处理器模块3分别与机器人爬行模块1、爬行及激光控制接发装置2、电源模块4、激光发射装置5、摄像头装置6、空气耦合超声传感器模块7、超声波和爬行发射模块8连接；所述主机处理器模块9分别与系统显示模块10、超声波和爬行接收模块11、主机爬行及激光控制接发装置12连接；所述机器人爬行模块1通过爬行及激光控制接发装置2与主机处理器模块9的主机爬行及激光控制接发装置12进行信号通信，并将信号传输于主机处理器模块9。
一种基于爬行机器人的激光超声检测方法，如图2所示，包括以下步骤 ：
步骤（1）、操作人员根据所要检测部件输入参数后，主机处理器模块9根据所要检测部件信息，将控制信息通过主机爬行及激光控制接发装置12传输给爬行及激光控制接发装置2，爬行及激光控制接发装置2将控制信息接收并将其反馈给爬行机器人处理器模块3；
步骤（2）、爬行机器人处理器模块3根据接收的检测部件信息，控制机器人爬行模块开始工作，摄像头装置6打开摄像头对爬行机器人的爬行状态进行实时监控，激光发射装置5开始对检测部件进行扫描检测，空气耦合超声传感器模块7同时接收检测部件中产生的超声波信号；
步骤（3）、爬行机器人处理器模块3将接收的超声波信号和爬行画面通过超声波和画面发射模块8发出信息，主机处理器模块9通过超声波和爬行接收模块11接收信息，并通过系统显示模块10显示，其中系统显示模块10包括：超声波传播图像、爬行机器人的爬行显示画面及激光超声检测系统的工作状态。
步骤（4）、主机处理器模块9根据爬行机器人的工作状态，实时通过主机爬行及激光控制接发装置12发出控制信息，调整爬行机器人的工作及激光发射装置的工作，直到激光超声检测系统完成整个部件的检测工作。
本发明整个激光超声检测过程中，首先按照操作人员的指令，主机处理器模块通过主机爬行及激光控制接发模块发出控制信号，爬行机器人上的爬行及激光控制接发模块接收信号：机器人爬行模块开始工作，同时激光发射装置开始工作，摄像头装置开始采集爬行画面，空气耦合超声传感器模块接收产生的超声波信号，爬行机器人处理器实时接收爬行画面及超声波信号，并通过超声波和爬行发射模块发出；
主机处理器模块通过超声波和爬行接收模块接收爬行画面和超声波信号，并在系统显示模块中显示爬行画面和超声波传播图像；同时向爬行机器人处理器模块发出信息控制整个激光超声检测过程中的进一步工作。如图2所示，机器人爬行模块、爬行及激光控制接发装置、爬行机器人处理器模块、电源模块、激光发射装置、摄像头装置、空气耦合超声传感器模块、超声波和爬行发射模块统称为爬行机器人。主机处理器模块、超声波和爬行接收模块、主机爬行及激光控制接发装置统称为主机处理器及控制设备。
操作人员根据实际环境及被测部件参数向主机处理器及控制设备输入检测参数，主机处理器通过控制设备将检测参数发送给爬行机器人，爬行机器人向被测部件发射激光产生超声、打开摄像头系统对检测过程进行实时监控、空气耦合超声传感器模块接收超声波信号，并向主机处理器及控制设备发送检测状态及超声波信号，主机处理器及控制设备通过显示器显示，并结合检测设备的工作状态对爬行机器人发送控制信息。操作人员从显示模块中得到被测部件的缺陷成像信息和检测系统的工作信息。直到整个检测工作任务完成，操作人员发送停止命令将爬行机器人召回，整个检测工作完成。

Claims (2)

1.一种基于爬行机器人的激光超声检测系统，该系统包括爬行机器人处理器模块(3)、主机处理器模块(9)、机器人爬行模块(1)，其特征在于，所述爬行机器人处理器模块(3)分别与机器人爬行模块(1)、爬行及激光控制接发装置(2)、电源模块(4)、激光发射装置(5)、摄像头装置(6)、空气耦合超声传感器模块(7)、超声波和爬行发射模块(8)连接；所述主机处理器模块(9)分别与系统显示模块(10)、超声波和爬行接收模块(11)、主机爬行及激光控制接发装置(12)连接；所述机器人爬行模块(1)通过爬行及激光控制接发装置(2)与主机处理器模块(9)的主机爬行及激光控制接发装置(12)进行信号通信，并将信号传输于主机处理器模块(9)。
2.根据权利要求1所述的一种基于爬行机器人的激光超声检测方法，其特征在于，包括以下步骤 ：
步骤（1）、操作人员根据所要检测部件输入参数后，主机处理器模块(9)根据所要检测部件信息，将控制信息通过主机爬行及激光控制接发装置(12)传输给爬行及激光控制接发装置(2)，爬行及激光控制接发装置(2)将控制信息接收并将其反馈给爬行机器人处理器模块(3)；
步骤（2）、爬行机器人处理器模块(3)根据接收的检测部件信息，控制机器人爬行模块开始工作，摄像头装置(6)打开摄像头对爬行机器人的爬行状态进行实时监控，激光发射装置(5)开始对检测部件进行扫描检测，空气耦合超声传感器模块(7)同时接收检测部件中产生的超声波信号；
步骤（3）、爬行机器人处理器模块(3)将接收的超声波信号和爬行画面通过超声波和画面发射模块(8)发出信息，主机处理器模块(9)通过超声波和爬行接收模块(11)接收信息，并通过系统显示模块(10)显示，其中系统显示模块(10)包括：超声波传播图像、爬行机器人的爬行显示画面及激光超声检测系统的工作状态；
步骤（4）、主机处理器模块（9）根据爬行机器人的工作状态，实时通过主机爬行及激光控制接发装置（12）发出控制信息，调整爬行机器人的工作及激光发射装置的工作，直到激光超声检测系统完成整个部件的检测工作。
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