CN111629182B - 一种用于管道检测的多功能旋转镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于管道检测的多功能旋转镜头，包括镜头主体、旋转组件和电控单元；所述镜头主体包括机芯、玻璃镜片、镜片电热丝和激光束；所述镜头主体通过支撑板固定连接在底座上；所述旋转组件包括设置在所述底座上的垂直电机和所述底座下方的旋转电机；所述电控单元的一端与所述底座旋转连接、另一端设有航空插头；所述电控单元内设有电路控制板；所述旋转电机套设在所述筒体内；所述镜片电热丝、所述激光束、所述机芯的信号线、所述垂直电机、所述旋转电机均与所述电路控制板电连接；本旋转镜头结构紧凑、外观灵巧、密封性能良好；检测清晰度高、能够连续旋转检测，检测范围广、效率高，兼具有除雾和测量功能。

Description

一种用于管道检测的多功能旋转镜头

技术领域

本发明涉及到管道检测技术领域，具体涉及到一种用于管道检测的多功能旋转镜头。

背景技术

管道在诸多行业都有广泛应用，已经与人们的生活息息相关。为提高管道的寿命，防止管道因损坏或堵塞而产生事故，必须对管道进行定期维护。但由于管道的复杂性，人工检测在很多地方无法实现，一种代替人工检测的管道机器人应运而生。

目前管道检测主流的测试方法为CCTV视频检测，即将搭载有摄像头的爬行器放入待测管道内部，一边爬行一边对管道内部图像进行观看和录制，直观的分辨出管道的缺陷类型、大小和等级。旋转镜头通过多芯接头与爬行器和主控制器进行视频通讯和控制信号传输。采用电机驱动齿轮实现镜头的上下俯仰和水平向360°旋转。传统的管道机器人镜头采用模拟相机像素较低，清晰度不高，对管道内的细微缺陷不能清晰的反映；而且传统的管道机器人旋转镜头只能环向345°旋转，环向检测效率较低。

如中国实用新型专利(公告号：CN208568573U)在2018年公开了一种压力管道检测装置，包括照明灯、检测镜头、安装块、底座、车胎、车辐、转轴、后轮、升降架、控制主体、旋转装置、连接转轴、固定架，照明灯嵌入安装于安装块的正表面，安装块的正表面嵌有检测镜头；该检测镜头通过多级齿轮和转轴能够实现旋转，但是旋转的角度有限，而且不能够连续旋转。

另外，现有的检测镜头长时间使用后，或者镜头在寒冷天气下开机使用时易起雾，起雾较严重后，会造成画面模糊导致不能进行管道检测，将严重影响整体效率。

而且管道检测的主要目的是探查管道内缺陷的类型和大小，但管道内没有标准的参照物，只能通过管道的直径或者常规物体尺寸对缺陷大小进行评估，导致不能准确的测量管道内缺陷的大小。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种用于管道检测的多功能旋转镜头。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于管道检测的多功能旋转镜头，所述旋转镜头包括镜头主体，与所述镜头主体连接的旋转组件，以及与所述旋转组件连接的电控单元；

所述镜头主体包括机壳、前端盖、后端盖，所述机壳的内部设有机芯，所述前端盖上与所述机芯对应处设有玻璃镜片，所述玻璃镜片的内侧设有镜片电热丝，所述玻璃镜片的两侧设有一对平行的激光束，所述激光束通过固定板和所述玻璃镜片、所述前端盖一起封装在所述机壳的端部；所述后端盖的内侧设有与所述机芯连接的信号转接板，所述后端盖与所述信号转接板一同封装在所述机壳的另一端部；所述机壳的两侧分别通过支撑板固定连接在底座上；

所述旋转组件包括设置在所述底座上的垂直电机和所述底座下方的旋转电机，所述垂直电机用于控制所述镜头主体的俯仰，所述旋转电机用于控制所述底座及所述镜头主体一同旋转；

所述电控单元的一端与所述底座旋转连接、另一端设有航空插头；所述电控单元具有筒体，所述筒体内设有电路控制板；所述旋转电机套设在所述筒体内；所述镜片电热丝、所述激光束、所述机芯的信号线、所述垂直电机、所述旋转电机均与所述电路控制板电连接。

本用于管道检测的多功能旋转镜头结构紧凑、外观灵巧、功能齐全，密封性能良好，能够适应于各种管道的内部检测；检测清晰度高、而且能够无限水平360°连续旋转检测，检测范围广、效率高，具有电加热除雾功能可快速排除镜片雾气干扰、具有平行激光束功能，能够测量管道内部缺陷或者不明物体的尺寸。

通过高清工业摄像头机芯的设置，能够提高检测画面的清晰度；所述镜片电热丝能够对镜片进行间歇性的加热，快速去除镜片上的雾气、水汽或水珠，进一步的确保镜头的清晰可见，提升画面质量，避免错检、漏检；所述镜头主体为一个密封的整体结构，通过旋转组件能够实现其水平360度旋转和上下俯仰，以增加检测范围和扩大视角。

一对所述激光束之间的距离固定，在测试过程中需要对管道缺陷进行尺寸评估时，通过采集软件发送命令给电控单元使两个激光束同时通电发射激光，调整镜头角度使软件画面上同时显示两个激光点和缺陷，以两个激光点的距离作为参照，从而实现测量裂缝或缺陷尺寸大小的目的。

所述电控单元通过航空插头与外部车体进行通讯和供电，所述电路控制板固定在金属筒体内部可防水防尘，所述电路控制板通过集电环与镜头主体内的所述机芯、所述镜片电热丝、所述激光束、电位器、灯光以及电机等部件连接，使得电路控制板能够分别控制相应部件的动作，这些控制功能均能够通过同一个采集软件实现。

进一步的，所述镜片电热丝贴合在所述玻璃镜片的内侧，所述镜片电热丝为环形布置；一对所述激光束对称的设置在所述镜片电热丝的外围。

通过粘贴的方式，一方面能够固定所述镜片电热丝确保其与玻璃镜片紧密贴合，另一方面节省了安装空间；环形的布置既能够保证加热效果和速度，也不遮挡镜头、不影响镜头采取画面。

进一步的，所述玻璃镜片的外围错开所述镜片电热丝和所述激光束对称的设有若干镜前辅灯；所述镜前辅灯与所述机芯和/或所述电路控制板电连接。

错开的设置，避免了镜片电热丝、激光束和镜前辅灯的相互干涉，也有利于散热；镜前辅灯的设置提供照明，确保亮度。

进一步的，所述支撑板对称的设置在所述底座上，所述镜头主体通过第一转轴轴向的固定在一对所述支撑板之间，所述第一转轴上套设有第一齿轮，所述第一齿轮与所述垂直电机的输出齿轮相啮合。

当所述垂直电机转动时，带动所述第一齿轮旋转，从而使得所述第一转轴和所述镜头主体转动，转动的幅度根据旋转角度和齿轮啮合比确定。所述支撑板可以为中空的壳体结构，所述第一齿轮可以设置在所述支撑板内，所述垂直电机的输出端水平延伸至支撑板内。

进一步的，所述垂直电机的中轴线与所述第一转轴的中轴线空间平行，所述第一齿轮上连接有第一电位器，所述第一电位器与所述电路控制板电连接。

所述第一电位器能够获取和记录镜头主体的位置并设置相应的电位值，实现一键复位功能，更好的提高检测效率。

进一步的，所述筒体上方依次连接有固定筒和筒端盖；所述旋转电机的输出端位于所述固定筒的内腔并通过第二齿轮组件连接有旋转轴，所述旋转轴为阶梯轴，所述旋转轴的上下轴肩处分别通过轴承与所述固定筒和所述筒端盖连接；所述旋转轴的一端通过连接件与所述底座连接，所述旋转轴的另一端穿过固定筒并通过第三齿轮组件连接有第二电位器，所述第二电位器与所述电路控制板电连接；所述旋转轴设有轴向贯穿的走线孔。

当所述旋转电机旋转时，将通过其输出端连接的所述第二齿轮组件带动所述旋转轴旋转，所述旋转轴旋转带动其上方的连接件和底座一同旋转，从而实现所述镜头主体的旋转；阶梯轴状的旋转轴易于安装多个轴承、轴套、齿轮等部件，所述旋转轴与筒端盖之间也会设置活动密封件，确保电控单元内的密封性。

所述旋转轴内设置的走线孔便于上方镜头主体及垂直电机等的电源线、信号线顺利引导至电路控制板处，配合集电环的使用，避免线路的纠缠和打结。

所述第二电位器能够获取和记录旋转轴的旋转角度，从而获取镜头主体的旋转角度并设置相应的电位值，实现一键复位功能，更好的提高检测效率。

进一步的，所述固定筒为“U”形筒，所述固定筒的外圆周部的上下端分别设有卡合槽，所述卡合槽分别卡合在所述筒端盖和所述筒体的内圆周面上并分别设有密封圈；所述固定筒朝向机芯一侧的底部开设有多个通孔并与所述筒体之间设有支撑件。

所述筒体、固定筒和筒端盖的外轮廓直径一致，组装后能够保证形成一体的电控单元，密封圈的设置能够防水防尘；支撑件用于内部部件的连接和支撑。

进一步的，所述机壳和/或所述底座内还设有集电环，所述镜片电热丝的电源线、所述激光束的电源线、所述机芯的信号线及垂直电机和电位器的线均能够通过所述集电环缠绕和引导至所述电控单元内；所述底座靠近所述电控单元的两侧分别设有第一圆孔和第二圆孔，所述第一圆孔内封装有指示灯，所述指示灯的电源线通过所述集电环与所述电路控制板连接；所述第二圆孔为打气孔，所述第二圆孔内密封连接有气嘴。

采用集电环作为中间连接件，防止了无限旋转造成内部线缆缠绕打结甚至拉断的风险。

进一步的，所述前端盖和所述后端盖分别与所述机壳螺接固定，并分别在接触端面上设置密封圈，防水防尘；所述后端盖为半圆形，所述底座与所述后端盖对应处设有与所述半圆形相适配的弧形槽，便于实现镜头主体的俯仰动作而不与底座产生干涉；所述机壳和所述底座的外轮廓上还分别设有密排的凹槽，这些凹槽的设置能够起到散热的作用。

进一步的，所述旋转镜头通过所述航空插头与机器人车体云台上的航空插座连接，并采用螺旋卡槽式锁紧结构进行固定密封；所述旋转镜头随机器人车体云台一同放置在管道中进行管道检测，与所述机器人车体云台连接的上位机通过视频进行监控；

工作时，将管道机器人系统搬运至管道检测井上方，通电检查整个系统工作情况，将管道机器人车体和本旋转镜头整体通过绳索和尾部线缆放入管道口，开启灯光，设置参数后，通过采集软件控制机器人车体和旋转镜头在管道内前进，视频监控软件上实时显示管道内画面。

所述管道检测至少包括如下控制步骤：

(1)除雾控制：当视频上发现管道内的镜头主体起雾时，通过控制软件上的除雾按键，开启镜片电热丝加热，若干分钟后电热丝自动断电，如果仍有雾气可再次点击除雾按键，重复直至雾气消除；

(2)旋转控制：当视频上出现环向缺陷时，通过软件控制机器人车体运动至缺陷下方附近，控制镜头主体上仰，使环向缺陷在视频画面中间，再控制镜头主体水平360度旋转一周，以观察整个环向缺陷的画面，再点击水平复位功能，镜头主体则复位至水平状态，继续前进测试管道未测部位；

(3)激光束测量：当管道内有裂缝或者不明尺寸物体情况时，如需测量相应的裂缝宽度或者缺陷的大小时，通过软件控制激光束开启，调整镜头主体上下俯仰和水平旋转，使两个激光点与被测裂缝和缺陷在同一个平面，通过软件上的标定功能，直接测量裂缝宽度或缺陷大小。

机器人系统在管道前进过程中如遇到上述问题，重复相应的检测步骤，直至整段管道检测完毕。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本用于管道检测的多功能旋转镜头结构紧凑、外观灵巧、功能齐全，密封性能良好，能够适应于各种管道的内部检测；检测清晰度高、而且能够无限水平360°连续旋转检测，检测范围广、效率高，具有电加热除雾功能可快速排除镜片雾气干扰、具有平行激光束功能，能够测量管道内部缺陷或者不明物体的尺寸；2、一对所述激光束之间的距离固定，在测试过程中需要对管道缺陷进行尺寸评估时，以两个激光点的距离作为参照，从而实现测量裂缝或缺陷尺寸大小的目的；3、电位器能够获取和记录镜头主体的位置并设置相应的电位值，实现一键复位功能，更好的提高检测效率；4、采用本结构的旋转轴及便于安装，实现密封、旋转和动力传输，也能够便于上方镜头主体及垂直电机等的电源线、信号线顺利引导至电路控制板处；5、采用集电环作为中间连接件，防止了无限旋转造成内部线缆缠绕打结甚至拉断的风险。

附图说明

图1为本发明一种用于管道检测的多功能旋转镜头的立体结构示意图；

图2为本发明一种用于管道检测的多功能旋转镜头的正面结构示意图；

图3为本发明一种用于管道检测的多功能旋转镜头的A-A截面示意图；

图4为本发明一种用于管道检测的多功能旋转镜头的端部示意图；

图5为本发明一种用于管道检测的多功能旋转镜头的B-B截面示意图；

图6为本发明一种用于管道检测的多功能旋转镜头的底座和电控单元的剖视图；

图7为本发明一种用于管道检测的多功能旋转镜头的C-C向结构示意图；

图8为本发明一种用于管道检测的多功能旋转镜头的D-D截面示意图；

图9为本发明一种用于管道检测的多功能旋转镜头与机器人车体连接示意图；

图10为本发明一种用于管道检测的多功能旋转镜头的底座结构示意图；

图中：1、镜头主体；101、机壳；102、后端盖；103、前端盖；2、电控单元；201、筒体；202、固定筒；203、筒端盖；3、机芯；4、玻璃镜片；5、镜片电热丝；6、激光束；7、镜前辅灯；8、固定板；9、信号转接板；10、底座；1001、弧形槽；11、支撑板；12、第一转轴；13、垂直电机；14、集电环；15、连接件；16、旋转轴；17、走线孔；18、轴承；19、第二齿轮组件；20、电路控制板；21、第二电位器；22、航空插头；23、支撑件；24、第三齿轮组件；25、旋转电机；26、密封圈；27、凹槽；28、机器人车体；29、航空插座；30、第一电位器；31、第一圆孔；32、第二圆孔；33、指示灯；34、气嘴；35、密封帽。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中间”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一：

如图1～8所示，一种用于管道检测的多功能旋转镜头，所述旋转镜头包括镜头主体1，与所述镜头主体1连接的旋转组件，以及与所述旋转组件连接的电控单元2；

所述镜头主体1包括机壳101、前端盖103、后端盖102，所述机壳101的内部设有机芯3，所述前端盖103上与所述机芯3对应处设有玻璃镜片4，所述玻璃镜片4的内侧设有镜片电热丝5，所述玻璃镜片4的两侧设有一对平行的激光束6，所述激光束6通过固定板8和所述玻璃镜片4、所述前端盖103一起封装在所述机壳101的端部；所述后端盖102的内侧设有与所述机芯3连接的信号转接板9，所述后端盖102与所述信号转接板9一同封装在所述机壳101的另一端部；所述机壳101的两侧分别通过支撑板11固定连接在底座10上；

所述旋转组件包括设置在所述底座10上的垂直电机13和所述底座下方的旋转电机25(位于电控单元2内)，所述垂直电机13用于控制所述镜头主体1的俯仰，所述旋转电机25用于控制所述底座10及所述镜头主体1一同旋转；

所述电控单元2的一端与所述底座10旋转连接、另一端设有航空插头22；所述电控单元2具有筒体201，所述筒体201内设有电路控制板20；所述旋转电机25套设在所述筒体201内；所述镜片电热丝5、所述激光束6、所述机芯3的信号线、所述垂直电机13、所述旋转电机25均与所述电路控制板20电连接。

本用于管道检测的多功能旋转镜头结构紧凑、外观灵巧、功能齐全，密封性能良好，能够适应于各种管道的内部检测；检测清晰度高、而且能够无限水平360°连续旋转检测，检测范围广、效率高，具有电加热除雾功能可快速排除镜片雾气干扰、具有平行激光束功能，能够测量管道内部缺陷或者不明物体的尺寸。

通过高清工业摄像头机芯的设置，能够提高检测画面的清晰度；所述镜片电热丝5能够对镜片进行间歇性的加热，快速去除镜片上的雾气、水汽或水珠，进一步的确保镜头的清晰可见，提升画面质量，避免错检、漏检；所述镜头主体1为一个密封的整体结构，通过旋转组件能够实现其水平360度旋转和上下俯仰，以增加检测范围和扩大视角。

一对所述激光束6之间的距离固定，在测试过程中需要对管道缺陷进行尺寸评估时，通过采集软件发送命令给电控单元使两个激光束同时通电发射激光，调整镜头角度使软件画面上同时显示两个激光点和缺陷，以两个激光点的距离作为参照，从而实现测量裂缝或缺陷尺寸大小的目的。

所述电控单元2通过航空插头22与外部车体进行通讯和供电，所述电路控制板20固定在金属筒体内部可防水防尘，所述电路控制板20通过集电环与镜头主体内的所述机芯、所述镜片电热丝、所述激光束、电位器、灯光以及电机等部件连接，使得电路控制板能够分别控制相应部件的动作，这些控制功能均能够通过同一个采集软件实现。

进一步的，所述镜片电热丝5贴合在所述玻璃镜片4的内侧，所述镜片电热丝5为环形布置；一对所述激光束6对称的设置在所述镜片电热丝5的外围。

通过粘贴的方式，一方面能够固定所述镜片电热丝5确保其与玻璃镜片4紧密贴合，另一方面节省了安装空间；环形的布置既能够保证加热效果和速度，也不遮挡镜头、不影响镜头采取画面。

进一步的，所述玻璃镜片4的外围错开所述镜片电热丝5和所述激光束6对称的设有若干镜前辅灯7；所述镜前辅灯7与所述电路控制板20电连接。

错开的设置，避免了镜片电热丝5、激光束6和镜前辅灯7的相互干涉，也有利于散热；镜前辅灯7的设置提供照明，确保亮度。

进一步的，所述支撑板11对称的设置在所述底座10上，所述镜头主体1通过第一转轴12轴向的固定在一对所述支撑板11之间，所述第一转轴12上套设有第一齿轮(在支撑板11的内部，图中未示出)，所述第一齿轮与所述垂直电机13的输出齿轮相啮合。

当所述垂直电机13转动时，带动所述第一齿轮旋转，从而使得所述第一转轴12和所述镜头主体1转动，转动的幅度根据旋转角度和齿轮啮合比确定。所述支撑板11可以为中空的壳体结构，所述第一齿轮可以设置在所述支撑板内，所述垂直电机13的输出端水平延伸至支撑板11内。

进一步的，所述垂直电机13的中轴线与所述第一转轴12的中轴线空间平行，所述第一齿轮上连接有第一电位器30，所述第一电位器30与所述电路控制板20电连接。

所述第一电位器30能够获取和记录镜头主体1的位置并设置相应的电位值，实现一键复位功能，更好的提高检测效率。

进一步的，所述筒体201上方依次连接有固定筒202和筒端盖203；所述旋转电机25的输出端位于所述固定筒202的内腔并通过第二齿轮组件19连接有旋转轴16，所述旋转轴16为阶梯轴，所述旋转轴16的上下轴肩处分别通过轴承18与所述固定筒202和所述筒端盖203连接；所述旋转轴16的一端通过连接件15与所述底座10螺接，所述旋转轴16的另一端穿过所述固定筒202并通过第三齿轮组件24连接有第二电位器21，所述第二电位器21与所述电路控制板20电连接；所述旋转轴16设有轴向贯穿的走线孔17。

当所述旋转电机25旋转时，将通过其输出端连接的所述第二齿轮组件19带动所述旋转轴16旋转，所述旋转轴16旋转带动其上方的连接件15和底座10一同旋转，从而实现所述镜头主体1的旋转；阶梯轴状的旋转轴16易于安装多个轴承、轴套、齿轮等部件，所述旋转轴16与筒端盖203之间也会设置活动密封件，确保电控单元内的密封性。

所述旋转轴16内设置的走线孔便于上方镜头主体1及垂直电机13等的电源线、信号线顺利引导至电路控制板20处，配合集电环的使用，避免线路的纠缠和打结。

所述第二电位器21能够获取和记录旋转轴16的旋转角度，从而获取镜头主体1的旋转角度并设置相应的电位值，实现一键复位功能，更好的提高检测效率。

进一步的，所述固定筒202为“U”形筒，所述固定筒202的外圆周部的上下端分别设有卡合槽，所述卡合槽分别卡合在所述筒端盖203和所述筒体201的内圆周面上并分别设有密封圈26；所述固定筒202朝向机芯一侧的底部开设有多个通孔并与所述筒体201之间设有支撑件23。

所述筒体201、固定筒202和筒端盖203的外轮廓直径一致，组装后能够保证形成一体的电控单元2，密封圈26的设置能够防水防尘；支撑件23用于内部部件的连接和支撑。

进一步的，所述底座10内还设有集电环14，所述镜片电热丝5的电源线、所述激光束6的电源线、所述机芯3的信号线及垂直电机13和电位器的线均能够通过所述集电环14缠绕和引导至所述电控单元2内；其中，所述镜头主体内的所述镜片电热丝5的电源线、所述激光束6的电源线、所述机芯3的信号线，也可以通过两侧中空的支撑板11引至所述底座10的内腔中。

采用集电环作为中间连接件，防止了无限旋转造成内部线缆缠绕打结甚至拉断的风险。

进一步的，所述前端盖103和所述后端盖102分别与所述机壳101螺接固定，并分别在接触端面上设置密封圈26，防水防尘；所述后端盖102为半圆形，所述底座10与所述后端盖102对应处设有与所述半圆形相适配的弧形槽1001，便于实现镜头主体1的俯仰动作而不与底座10产生干涉；所述机壳101和所述底座10的外轮廓上还分别设有密排的凹槽27，这些凹槽27的设置能够起到散热的作用。

实施例二：

本实施例提供了实施例一中的旋转镜头在进行管道检测时的工作方式。

具体的如图9所示，所述旋转镜头通过所述航空插头22与机器人车体28上的云台上的航空插座29连接，并采用螺旋卡槽式锁紧结构进行固定密封；所述旋转镜头随机器人车体28一同放置在管道中进行管道检测，与所述机器人车体28连接的上位机通过视频进行监控；

工作时，将管道机器人系统搬运至管道检测井上方，通电检查整个系统工作情况，将管道机器人车体28和本旋转镜头整体通过绳索和尾部线缆放入管道口，开启灯光，设置参数后，通过采集软件控制机器人车体28和旋转镜头在管道内前进，视频监控软件上实时显示管道内画面。

实施例三：

本实施例提供了实施例一中的旋转镜头在进行管道检测时，会应用到的检测步骤，具体如下：

(1)除雾控制：当视频上发现管道内的镜头主体1起雾时，通过控制软件上的除雾按键，开启镜片电热丝5加热，两分钟后电热丝自动断电，如果仍有雾气可再次点击除雾按键，重复直至雾气消除；

(2)旋转控制：当视频上出现环向缺陷时，通过软件控制机器人车体28运动至缺陷附近，控制镜头主体1上仰，使环向缺陷在视频画面中间，再控制镜头主体1水平360度旋转一周，以观察整个环向缺陷的画面并记录，再点击水平复位功能，镜头主体1则复位至水平状态，继续前进测试管道未测部位；

(3)激光束测量：当管道内有裂缝或者不明尺寸物体情况时，如需测量相应的裂缝宽度或者缺陷的大小时，通过软件控制激光束6开启，调整镜头主体1上下俯仰和水平旋转，使两个激光点与被测裂缝和缺陷在同一个平面，通过软件上的标定功能，直接测量裂缝宽度或缺陷大小。

机器人系统在管道前进过程中如遇到上述问题，重复相应的检测步骤，直至整段管道检测完毕。

通过旋转组件实现360°连续旋转，可以提高管道机器人管道内缺陷检测的效率，单位时间内生产效率可以提高30％；

除雾控制，避免起雾后导致终止检测的现象，提高检测的画面质量和检测的效率；

激光束测量，提高缺陷分析的质量和精度。

本旋转镜头配置高变倍的高清数码摄像头，高达500w像素，与传统的模拟摄像头相比，画质清晰，图像自然，检测效果更好。

实施例四：

本实施例与实施例一的区别在于，提供了另一种结构的底座。

具体的如图10所示，所述底座10靠近所述连接件15的两侧分别设有第一圆孔31和第二圆孔32，所述第一圆孔31和所述第二圆孔32均为倾斜设置，并分别连通至所述底座10的内腔中。

进一步的，所述第一圆孔31内封装有指示灯33，所述指示灯33的电源线通过所述集电环14引导至电控单元并与所述电路控制板连接；所述指示灯33能够对旋转镜头的运行状态进行直观反映。

进一步的，所述第二圆孔32为打气孔，所述第二圆孔32内密封连接有气嘴34；所述第二圆孔32为阶梯状，所述气嘴34的一端密封螺接在所述第二圆孔、另一端螺接有密封帽35。

进一步的，所述连接件15与所述底座10之间也设置有密封圈26。

在所述旋转镜头封装完毕时，通过所述气嘴34能够向所述底座10内进行充气，气体能够分散到整个所述旋转镜头；通过充气能够检测所述旋转镜头是否有漏气，从而判断是否存在密封不良的问题，并加以改进，以提升旋转镜头的防水、防尘的密封性能。同时将气体充入保压，也能够防水，在内部形成密闭的气体空间，能够保护内部的各种元器件。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于管道检测的多功能旋转镜头，其特征在于，所述旋转镜头包括镜头主体，与所述镜头主体连接的旋转组件，以及与所述旋转组件连接的电控单元；

所述镜头主体包括机壳、前端盖、后端盖，所述机壳的内部设有机芯，所述前端盖上与所述机芯对应处设有玻璃镜片，所述玻璃镜片的内侧设有镜片电热丝，所述玻璃镜片的两侧设有一对平行的激光束，所述激光束通过固定板和所述玻璃镜片、所述前端盖一起封装在所述机壳的端部；所述后端盖的内侧设有与所述机芯连接的信号转接板，所述后端盖与所述信号转接板一同封装在所述机壳的另一端部；所述机壳的两侧分别通过支撑板固定连接在底座上；所述镜片电热丝贴合在所述玻璃镜片的内侧，所述镜片电热丝为环形布置；一对所述激光束对称的设置在所述镜片电热丝的外围；所述支撑板对称的设置在所述底座上，所述镜头主体通过第一转轴轴向的固定在一对所述支撑板之间，所述第一转轴上套设有第一齿轮，所述第一齿轮与所述垂直电机的输出齿轮相啮合；

所述旋转组件包括设置在所述底座上的垂直电机和所述底座下方的旋转电机，所述垂直电机用于控制所述镜头主体的俯仰，所述旋转电机用于控制所述底座及所述镜头主体一同旋转；

所述电控单元的一端与所述底座旋转连接、另一端设有航空插头；所述电控单元具有筒体，所述筒体内设有电路控制板；所述旋转电机套设在所述筒体内；所述镜片电热丝、所述激光束、所述机芯的信号线、所述垂直电机、所述旋转电机均与所述电路控制板电连接。

2.根据权利要求1所述的用于管道检测的多功能旋转镜头，其特征在于，所述玻璃镜片的外围错开所述镜片电热丝和所述激光束对称的设有若干镜前辅灯；所述镜前辅灯与所述机芯和/或所述电路控制板电连接。

3.根据权利要求1所述的用于管道检测的多功能旋转镜头，其特征在于，所述垂直电机的中轴线与所述第一转轴的中轴线空间平行，所述第一齿轮上连接有第一电位器，所述第一电位器与所述电路控制板电连接。

4.根据权利要求1所述的用于管道检测的多功能旋转镜头，其特征在于，所述筒体上方依次连接有固定筒和筒端盖；所述旋转电机的输出端位于所述固定筒的内腔并通过第二齿轮组件连接有旋转轴，所述旋转轴为阶梯轴，所述旋转轴的上下轴肩处分别通过轴承与所述固定筒和所述筒端盖连接；所述旋转轴的一端通过连接件与所述底座连接，所述旋转轴的另一端穿过固定筒并通过第三齿轮组件连接有第二电位器，所述第二电位器与所述电路控制板电连接；所述旋转轴设有轴向贯穿的走线孔。

5.根据权利要求4所述的用于管道检测的多功能旋转镜头，其特征在于，所述固定筒为“U”形筒，所述固定筒的外圆周部的上下端分别设有卡合槽，所述卡合槽分别卡合在所述筒端盖和所述筒体的内圆周面上并分别设有密封圈；所述固定筒朝向机芯一侧的底部开设有多个通孔并与所述筒体之间设有支撑件。

6.根据权利要求1所述的用于管道检测的多功能旋转镜头，其特征在于，所述机壳和/或所述底座内还设有集电环，所述镜片电热丝的电源线、所述激光束的电源线、所述机芯的信号线均通过所述集电环缠绕和引导至所述电控单元内；所述底座靠近所述电控单元的两侧分别设有第一圆孔和第二圆孔，所述第一圆孔内封装有指示灯，所述指示灯的电源线通过所述集电环与所述电路控制板连接；所述第二圆孔为打气孔，所述第二圆孔内密封连接有气嘴。

7.根据权利要求1所述的用于管道检测的多功能旋转镜头，其特征在于，所述前端盖和所述后端盖分别与所述机壳螺接固定，并分别在接触端面上设置密封圈；所述后端盖为半圆形，所述底座与所述后端盖对应处设有与所述半圆形相适配的弧形槽；所述机壳和所述底座的外轮廓上还分别设有密排的凹槽。

8.根据权利要求1所述的用于管道检测的多功能旋转镜头，其特征在于，所述旋转镜头通过所述航空插头与机器人车体云台上的航空插座连接，并采用螺旋卡槽式锁紧结构进行固定密封；所述旋转镜头随机器人车体云台一同放置在管道中进行管道检测，与所述机器人车体云台连接的上位机通过视频进行监控，所述管道检测至少包括如下控制步骤：

（1）除雾控制：当视频上发现管道内的镜头主体起雾时，通过控制软件上的除雾按键，开启镜片电热丝加热，若干分钟后电热丝自动断电，如果仍有雾气可再次点击除雾按键，重复直至雾气消除；

（2）旋转控制：当视频上出现环向缺陷时，通过软件控制机器人车体运动至缺陷下方附近，控制镜头主体上仰，使环向缺陷在视频画面中间，再控制镜头主体水平360度旋转一周，以观察整个环向缺陷的画面，再点击水平复位功能，镜头主体则复位至水平状态，继续前进测试管道未测部位；

（3）激光束测量：当管道内有裂缝或者不明尺寸物体情况时，如需测量相应的裂缝宽度或者缺陷的大小时，通过软件控制激光束开启，调整镜头主体上下俯仰和水平旋转，使两个激光点与被测裂缝和缺陷在同一个平面，通过软件上的标定功能，直接测量裂缝宽度或缺陷大小。

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