CN109406618B - 一种石油管道缺陷检测系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油管道缺陷检测系统及控制方法，属于检测技术领域，包括第一管道压紧装置、第二管道压紧装置、电控装置以及操作终端，检测模组前后分别设置第一管道压紧装置和第二管道压紧装置；操作终端与电控装置连接，电控装置分别与第一管道压紧装置、第二管道压紧装置以及检测模组连接以控制待检测管道在第一管道压紧装置、检测模组、第二管道压紧装置内做轴向运动；操作终端与检测模组连接以接收所述检测模组发送的待检测管道管身三维点云数据，并根据待检测管道管身三维点云数据检测待检测管身的三维外观缺陷。本发明的管身检测上下料采用全自动检测，提高检测效率，同时在检测前对管身运动轨迹进行修正，保证检测准确性。

Description

一种石油管道缺陷检测系统及控制方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，特别涉及一种石油管道缺陷检测系统及控制方法。

背景技术

管道作为常用气体和液体的传输手段，其截面形状、管壁形貌等对流动流体的动态性能有着显著的影响，管道内壁缺陷、腐蚀、使用过程中的破损等对生产的安全性有重要影响，因而需对管道内壁缺陷进行无损检测，尽早发现管道缺陷，对于减少事故的发生和避免经济损失等具有重要意义。

目前采用的管道缺陷检测方法一般是通过人工裸眼进行检测，其检测速度慢、检测准确率低且人工费用较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石油管道缺陷检测系统及控制方法，以提高管道缺陷检测的准确率。

为实现以上目的，本发明采用一种石油管道缺陷检测系统，包括：加磁工艺机构、漏磁检测设备、去磁工艺机构以及检测模组，所述漏磁检测设备位于加磁工艺机构和去磁工艺机构之间，待检测管道经去磁工艺机构出口进入检测模组，还包括第一管道压紧装置、第二管道压紧装置、电控装置以及操作终端，第一管道压紧装置设置在检测模组入口处，第二管道压紧装置设置在检测模组出口处；

第一管道压紧装置和第二管道压紧装置用于约束待检测管道的活动范围，操作终端与电控装置连接，电控装置分别与第一管道压紧装置、第二管道压紧装置以及检测模组连接以控制待检测管道在第一管道压紧装置、检测模组、第二管道压紧装置内做轴向运动；

操作终端与检测模组连接以接收所述检测模组发送的待检测管道管身三维点云数据，并根据待检测管道管身三维点云数据检测待检测管身的三维外观缺陷。

另一方面，提供一种石油管道缺陷检测系统的控制方法，包括：

所述电控装置控制待检测管道从设备依次经加磁工艺机构、漏磁检测设备和去磁工艺机构后，进入所述第一管道压紧装置；

所述电控装置控制第一管道压紧装置夹紧对待检测管道管身，并将待检测管道管身移动至所述检测模组；

所述电控装置控制检测模组利用三角测量法实时监测待检测管道管身，并将获取到的待检测管道管身三维点云数据发送至所述操作终端；

所述操作终端对待检测管道管身的三维点云数据进行处理，检测待检测管道管表面的缺陷。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明通过在检测模组进口处和出口处设置管道压紧装置，在待检测管道进入检测模组之间对待检测管道进行夹紧，修正管道的运动轨迹，减小管道在输送线上的跳动幅度，以提高管道管身缺陷检测的准确性。管道进入检测模组之后，检测模组对管道管身表面进行视觉检测，并将检测到的数据发送至操作终端，操作终端对检测数据进行处理，对管道管身的外折、麻坑、凹坑、磕伤等三维缺陷进行检测。整个输送过程由电控装置进行控制，管身检测上下料采用自动流转线，提升了检测的自动化水平，人工只需对发现的缺陷进行复检和修复即可，极大的提高了管道管身缺陷检测的效率。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1是一种检测模组和管道压紧装置装配的结构示意图；

图2是管道压紧装置的立体结构图；

图3是管道压紧装置的主视图；

图4是检测模组的立体结构示意图图；

图5是检测模组的主视图；

图6是检测模组的腰型孔配合示意图；

图7是一种石油管道缺陷检测系统的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。

如图1所示，本实施例公开了一种石油管道缺陷检测系统，包括加磁工艺机构、漏磁检测设备、去磁工艺机构以及检测模组10，所述漏磁检测设备位于加磁工艺机构和去磁工艺机构之间，待检测管道经去磁工艺机构出口进入检测模组10，还包括第一管道压紧装置20、第二管道压紧装置30、电控装置以及操作终端，第一管道压紧装置20设置在检测模组10入口处，第二管道压紧装置30设置在检测模组10出口处；

第一管道压紧装置20和第二管道压紧装置30用于约束待检测管道的活动范围，操作终端与电控装置连接，电控装置分别与第一管道压紧装置20、第二管道压紧装置30以及检测模组10连接以控制待检测管道在第一管道压紧装置20、检测模组10、第二管道压紧装置30内做轴向运动；

操作终端与检测模组10连接以接收所述检测模组10发送的待检测管道管身三维点云数据，并根据待检测管道管身三维点云数据检测待检测管身的三维外观缺陷。

需要说明的是，第一管道压紧装置20和第二管道压紧装置30的作用是夹紧待检测管道，以在管材进入管材检测模组前后对管材的运动轨迹修正，减少管材在输送线路上的跳动幅度，保证待测管材平稳按照设定的轨迹在检测模组10中进行移动，从而保证检测模组10视觉检测的准确性。

其中，待检测管道从设备输送线上先经过加磁工艺机构进入漏磁检测设备，运行一段区间后进入去磁工艺机构，待检测管道在进入加磁工艺机构前和从去磁工艺机构流出后均经过滚轮，通过滚轮对待检测管道进行压持，保证了管道运动轨迹的平稳。

进一步地，本实施例还包括设置在第一管道压紧装置20出口处的喷嘴，所述操作终端通过PLC控制器与喷嘴连接，所述操作终端通过控制器控制喷嘴对所述待检测管道管身的外观缺陷处进行喷漆作为标记。人工只需对标记的缺陷进行复检和修复即可，如此即提高了管道管身缺陷检测的效率，又保证了缺陷检测的准确性。

其中，PLC收到电控装置发送的喷射信号后控制喷嘴电磁阀进行喷射。通过调节气阀可以调节喷嘴喷射的范围。如果储液瓶中水性油漆少于三分之一，需要及时加入水性油漆，则更换油漆需要把气路断开，阀门关闭，打开储液瓶的放弃旋钮，将储液瓶内残留气体放出，即可拧下储液瓶，更换水性油漆。

进一步地，如图2至图3所示，第一管道压紧装置20和第二管道压紧装置30均包括其包括一安装支架1，安装支架1内安装有上夹紧件2、下夹紧件3，上夹紧件2、下夹紧件3之间形成的空间用于容纳待测管材4以约束待测管材4的径向自由度，下夹紧件3连接有驱动机构5，驱动机构5驱动下夹紧件3转动以带动待测管材4移动。

需要说明的是，本实施例中的支架1包括基座11、两侧板12（左侧板和右侧板）和顶板13，两侧板12的一端竖直且相互平行安装在基座11上，顶板13水平放置且与两侧板12的另一端连接。上夹紧件2和下夹紧件3布置在两侧板12和顶板13成形的空间内，上夹紧件2、下夹紧件3上下且水平布置，上夹紧件2、下夹紧件3之间的空间用于容纳待测管材4管身，以限制管材的径向自由度，减少管材的跳动幅度，同时通过驱动机构5驱动下夹紧件3转动从而带动待测管材4移动至检测模组10中进行缺陷检测。

优选地，上夹紧件2为上双曲线压轮，下夹紧件3为下双曲线压轮，两侧板12板身上均开设安装孔113，上双曲线压轮和下双曲线压轮的轴承安装在该安装孔113内，使得上双曲线压轮和下双曲线压轮呈上、下水平布置。其中，上双曲线压轮和下双曲线压轮的弧形轮面压靠在待测管材4管身上，以约束待测管材4管身的上、下、前、后的自由度，减少管材在传输过程中的跳动幅度。

优选地，驱动机构5采用电机，在安装支架1一侧板12外壁设有支撑板122，该电机放置在支撑板122上，基座11上表面开设有用于容纳下双曲线压轮轮身的凹槽111，电机转轴与下双曲线压轮轴承连接驱动下双曲线压轮水平转动以带动待测管材4运动。

优选地，安装支架1的上顶板13内壁竖直向下安装有两组滑块131，上双曲线压轮两轴承分别安装在两组滑块131上，机架上顶板13上安装有气缸132，气缸132与两组滑块131连接用于驱动滑块131运动带动上双曲线压轮上下移动。其中，在管材进入后，通过气缸132驱动滑轨131运动从而带动上双曲线压轮进行上/下移动，对待测管材4管身进行压持，同时通过气缸132驱动滑块131调整上双曲线压轮与下双曲线压轮之间的距离以适用不同管径的管材。

优选地，本实施例中第一管道压紧装置20和第二管道压紧装置30存在的区别在于：

第一管道压紧装置20的安装支架1的两侧板12内壁上安装有用于触发管材检测模组启动的光电开关。该光电开关具体设置在管材进口处或出口处的两侧板12内壁上，光电开关在管材进入该第一管道压紧装置20时，向操作终端发送触发信号，操作终端根据光电开关发送的触发信号向电控装置发送驱动信号，电控装置根据驱动信号控制启动驱动机构5从而驱动上双曲线压轮上下移动和下双曲线压轮转动。

优选地，第一管道压紧装置20中的上双曲线压轮的轴承通过联轴器6连接有用于监测管材运动速度的编码器。编码器输出端与所述操作终端连接，编码器将其监测的所述待检测管道的运动速度和测量长度发送至所述操作终端。操作终端根据编码器发送的信息来输出检测信号至电控装置，电控装置根据该检测信号控制检测模组10对管身表面视觉数据进行检测。通过编码器测量管材运动的运动位移，从而可以依据管材的位移判断管材是否到达检测模组中的检测位，是否具备检测条件。

进一步地，如图4至图6所示，检测模组10包括安装基座100，安装基座100上设有安装板110，安装板110开设有安装孔113以供管材4进/出，与安装板110平行布置有升降板120，升降板120板身开设有与安装孔113位置对应的检测孔123，升降板120板身上安装有至少三个光学相机7以对管材管身进行扫描，安装板110和升降板120之间为滑动连接。

其中，基座11上设置的安装板110相当于一个检测框，升降板120开设的检测孔123与检测框孔部分位置对应以供管材进/出。在实际检测过程中，可根据待测管材管径尺寸的不同，驱动升降板120在安装板110板身上进行上、下滑动，以使得升降板120与待测管材保持同心，可保证对不同规格管材管身数据测量的准确性。

优选地，该至少三个光学相机7均匀分布安装在所述检测孔123四周。该至少三个光学相机7的拍摄角度叠加后可覆盖管材管身，以全面对进入检测孔123的管材管身进行扫描，避免出现对部分管身未扫描的现象。

优选地，至少三个光学相机7安装在以检测孔123孔心为圆心的同一个圆周路径上。也就是说，至少三个光学相机7安装位置距检测孔123孔心的距离相等。在管材进入检测孔123时，通过驱动升降板120上下滑动至检测孔123孔心、管材管心保持同心，可保证光学相机7均匀分布在管身四周。

优选地，本实施例中的升降板120可为方形或圆形，对于方形升降板120，可设置4个光学相机7，并将光学相机7布置在方形升降板120四个角处。对于圆形升降板120，光学相机7均匀布置满足光学相机7拍摄范围完全覆盖管身即可。

优选地，安装板110和所述升降板120之间为滑轨丝杆连接，基座100上安装有伺服电机130，该伺服电机130通过联轴器与滚珠丝杆140连接以驱动所述升降板120在所述安装板110板身上进行上下滑动。即在安装板110板面上设置滑槽150，升降板120板身上安装有滑轨160，滑轨160上面设有滚珠丝杆140，滚珠丝杆140上套有滑块，滑块与丝杆的接触面上设有与滚珠丝杆螺纹相配合的螺纹套，伺服电机130驱动滚珠丝杆140转动，带动升降板120上的滑轨在滑槽内移动。

优选地，升降板120板身上设有用于安装光学相机7的安装座8，安装座8外壁设有安装轴，所述安装板110板身沿竖直方向开设有第一腰型孔114，所述升降板120板身倾斜开设有第二腰型孔124，该第一腰型孔114与第二腰型孔124之间局部重叠，所述安装轴8与该重叠部分为间隙配合。正常使用时，安装板110一板面滑动连接有升降板120，另一板面上设置有壳体，该壳体可以扣接或通过螺栓连接在安装板110另一板面上。

需要说明的是，本实施例中安装板110上开设的第一腰型孔114的数量、升降板120上开设的第二腰型孔124的数量与光学相机7的安装数量相同，在实际使用过程中，可设置4个光学相机7，均匀分布安装在升降板120的四个角，通过伺服电机驱动丝杆运动，带动升降板120在安装板110上进行上、下滑动时，第一腰型孔114与第二腰型孔124之间重叠部分的面积保持不变、重叠位置发生变化。在升降板120向上滑动时，第二腰型孔124和第一腰型孔114重叠部分逐渐向上移动，安装轴8在第二腰型孔124中沿第二腰型孔124倾斜方向向下运动；在升降板120向下滑动时，第二腰型孔124和第一腰型孔114重叠部分逐渐向下移动，安装轴8在第二腰型孔124中沿第二腰型孔124倾斜方向向上运动。如此，升降板120上安装的4个光学相机7随着升降板120的上移同步向内收缩运动，随着升降板120的下移同步向外扩张运动，以此适用不同规格的管材。

进一步地，还包括报警装置，该报警装置通过所述控制器与所述操作终端连接，所述操作终端在检测到所述待检测管道管身存在外观缺陷时通过控制器控制报警装置发出报警信号。其中，操作终端对检测模组10发送的管身表面视觉检测数据进行分析，检测出管身表面的缺陷后，控制喷嘴对缺陷处进行喷漆以对缺陷进行标记，并控制报警装置进行报警，及时提醒工作人员对管身缺陷进行复核和修复。

进一步地，本实施例中还在检测设备预留接口，该接口与生产管理系统进行对接，可以通过生产管理平台自动输入当前所需检测的管材型号，远程读取所测量的管材缺陷、管径、不圆度等数据，实现钢管生产过程的自动跟踪。

如图7所示，本实施例公开一种石油管道缺陷检测系统的控制方法，包括如下步骤S1至S4：

S1、所述电控装置控制待检测管道从设备依次经加磁工艺机构、漏磁检测设备和去磁工艺机构后，进入所述第一管道压紧装置20；

S2、所述电控装置控制第一管道压紧装置20夹紧对待检测管道管身，并将待检测管道管身移动至所述检测模组10；

S3、所述电控装置控制检测模组10利用三角测量法实时监测待检测管道管身，并将获取到的待检测管道管身三维点云数据发送至所述操作终端；

S4、所述操作终端对待检测管道管身的三维点云数据进行处理，检测待检测管道管表面的缺陷。

进一步地，在所述待检测管道管身进入所述检测模组10时，还包括：

所述操作终端根据该待检测管道的规格信息输出控制信号至所述电控装置；

该电控装置根据控制信号控制伺服电机来驱动滚珠丝杆的运动；

滚珠丝杆带动所述光学相机同步向外或向内扩张运动以对待检测管道管身表面进行检测。

具体地，光电开关在检测到管道进入第一管道压紧装置20入口处时，将检测到管道的信息发送至操作终端，操作终端输出启动信号至电控装置，电控装置控制第一压紧装置中的从动轮上下移动以对管道进行夹紧，保证其运动轨迹稳定，同时操作终端根据编码器发送的管道运行信息，控制检测模组10对管身表面视觉数据进行检测，在管道进入第二管道压紧装置30离开端时，表明当前规格的管道检测完毕。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种石油管道缺陷检测系统，包括加磁工艺机构、漏磁检测设备、去磁工艺机构以及检测模组，所述漏磁检测设备位于加磁工艺机构和去磁工艺机构之间，待检测管道经去磁工艺机构出口进入检测模组，其特征在于，还包括第一管道压紧装置、第二管道压紧装置、电控装置以及操作终端，第一管道压紧装置设置在检测模组入口处，第二管道压紧装置设置在检测模组出口处；

第一管道压紧装置和第二管道压紧装置用于约束待检测管道的活动范围，操作终端与电控装置连接，电控装置分别与第一管道压紧装置、第二管道压紧装置以及检测模组连接以控制待检测管道在第一管道压紧装置、检测模组、第二管道压紧装置内做轴向运动；

操作终端与检测模组连接以接收所述检测模组发送的待检测管道管身三维点云数据，并根据待检测管道管身三维点云数据检测待检测管身的三维外观缺陷；

检测模组包括安装基座和升降板，安装基座上设有安装板，升降板与安装板平行布置且为滑动连接，安装板开设有安装孔以供管材进/出，升降板板身开设有与安装孔位置对应的检测孔，升降板板身上安装有至少三个光学相机以对管材管身进行扫描；所述升降板板身上设有用于安装所述光学相机的安装座，安装座外壁设有安装轴，所述安装板板身沿竖直方向开设有第一腰型孔，所述升降板板身倾斜开设有第二腰型孔，该第一腰型孔与第二腰型孔之间局部重叠，所述安装轴与该重叠部分为间隙配合，安装板上开设的第一腰型孔的数量、升降板上开设的第二腰型孔的数量与光学相机的数量相同；升降板在安装板上向上滑动时，第二腰型孔和第一腰型孔重叠部分逐渐向上移动，安装轴在第二腰型孔中沿第二腰型孔倾斜方向向下运动，升降板在安装板上向下滑动时，第二腰型孔和第一腰型孔重叠部分逐渐向下移动，安装轴在第二腰型孔中沿第二腰型孔倾斜方向向上运动。

2.如权利要求1所述的石油管道缺陷检测系统，其特征在于，还包括设置在第二管道压紧装置出口处的喷嘴，所述操作终端通过控制器与喷嘴连接，所述操作终端通过控制器控制喷嘴对所述待检测管道管身的外观缺陷处进行喷漆作为标记。

3.如权利要求1所述的石油管道缺陷检测系统，其特征在于，所述第一管道压紧装置和第二管道压紧装置均包括一安装支架，安装支架内安装有上、下夹紧件，上、下夹紧件之间形成的空间用于容纳待测管材以约束待测管材径向自由度，下夹紧件连接有驱动机构，驱动机构驱动下夹紧件转动以带动待测管材移动。

4.如权利要求1所述的石油管道缺陷检测系统，其特征在于，在所述第一管道压紧装置中的从动轮通过轴承与编码器连接，编码器输出端与所述操作终端连接，编码器将其监测的所述待检测管道的运动速度和测量长度发送至所述操作终端。

5.如权利要求3所述的石油管道缺陷检测系统，其特征在于，在所述第一管道压紧装置的安装支架的两侧板内壁上安装有光电开关。

6.如权利要求2所述的石油管道缺陷检测系统，其特征在于，还包括报警装置，该报警装置通过所述控制器与所述操作终端连接，所述操作终端在检测到所述待检测管道管身存在外观缺陷时通过控制器控制报警装置发出报警信号。

7.一种石油管道缺陷检测系统的控制方法，其特征在于，用于对权利要求1-6任一项所述的石油管道缺陷检测系统进行控制，包括：

所述电控装置控制待检测管道从设备依次经加磁工艺机构、漏磁检测设备和去磁工艺机构后，进入所述第一管道压紧装置；

所述电控装置控制第一管道压紧装置夹紧待检测管道管身，并将待检测管道管身移动至所述检测模组；

所述电控装置控制检测模组利用三角测量法实时监测待检测管道管身，并将获取到的待检测管道管身三维点云数据发送至所述操作终端；

所述操作终端对待检测管道管身的三维点云数据进行处理，检测待检测管道管表面的缺陷。

8.如权利要求7所述的石油管道缺陷检测系统的控制方法，其特征在于，在所述待检测管道管身进入所述检测模组时，还包括：

所述操作终端根据该待检测管道的规格信息输出控制信号至所述电控装置；

该电控装置根据控制信号控制伺服电机来驱动滚珠丝杆的运动；

滚珠丝杆带动所述光学相机同步向外或向内扩张运动以对待检测管道管身表面进行检测。

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