CN113721610A - 一种hdpe膜表面缺陷检测智能搭载系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统及检测方法。其主要方案为：搭载系统由远程控制平台完成路径规划，通过运动控制模块及避障导航模块实现机构在HDPE膜表面行走，采集到的数据信息经无线通信由远程控制平台完成数据处理工作。本发明专利解决的技术问题是以温度差异特性为检测手段，由搭载系统在HDPE膜表面执行智能路径规划及避障，实现HDPE裸膜缺陷信息的智能提取。该系统搭载红外检测装置，能够在最优路径规划及智能避障前提下检测出HDPE膜焊缝区中空缺陷，同时提高检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及环境监测领域，尤指一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统及检测方法。
背景技术
现阶段垃圾填埋场防渗层施工期间的HDPE裸膜缺陷检测方法主要是采用电法检测及破坏性检测。其中电法检测虽然是一种无损检测，但针对HDPE膜焊缝区材料中空的缺陷其无法有效识别；而破坏性检测的方法，目前主要是压力检测，该方法原理简单且能对缺陷类型进行判定，但不能确定具体缺陷位置，并且在充压时，如果压力控制不当很容易对HDPE膜造成损伤，从而会对填埋场安全构成潜在威胁。
基于温差特性的HDPE裸膜缺陷检测方法可以很好克服上述传统方法存在的缺点。然而这种方法不便于实施，为此，本发明想要设计一种适合该方法的智能搭载系统，以便能有效的加快检测进度，提高恶劣环境下工作效率。
发明内容
为解决上述问题，本发明主要目的在于，提供一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统及其检测方法。
本发明专利涉及一种HDPE膜缺陷检测智能搭载系统及方法，该HDPE膜缺陷检测是基于HDPE膜缺陷区域与完整区域同时刻存在温差的特性，该搭载系统主要用于实现HDPE膜表面缺陷检测路径规划及智能避障。所述系统具体包括：电源模块、运动控制模块、避障导航模块、无线通信模块等主要模块。
所述运动控制模块主要包括轮毂电机、相机运动平台；避障导航模块包括深度采集摄像头、激光雷达、超声波发生器；无线通信模块连接远程控制平台，远程控制平台可实现无线遥控、异常报警功能。
本发明提供的利诱一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统实现的检测方法为：搭载系统由远程控制平台完成路径规划，通过运动控制模块及避障导航模块实现机构在HDPE膜表面行走，采集到的数据信息经无线通信由远程控制平台完成数据处理工作。本发明专利解决的技术问题是以温度差异特性为检测手段，由搭载系统在HDPE膜表面执行智能路径规划及避障，实现HDPE裸膜缺陷信息的智能提取。
本发明有益效果在于，相对于传统裸膜检测方法，该搭载系统具有以下优点：
(1)可智能规划检测路径，实现在HDPE膜表面的智能移动全方位扫描。
(2)可根据实际工作环境实现智能避障。
(3)可根据实际检测需要，设定最佳运动速度，保证采集序列图像的完整性。
(4)根据检测环境要求，实现HDPE膜表面加热温度及时间的自动控制。
(5)该系统操作方便，结构一体性强。
针对传统方法对HDPE膜焊缝区域中空缺陷无法有效检测缺点，该系统搭载红外检测装置，能够在最优路径规划及智能避障前提下检测出HDPE膜焊缝区中空缺陷，同时提高检测效率。
附图说明
图1为本发明的一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统构成框图。
图2为本发明的一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统的缺陷检测与识别装置构成框图。
图3为本发明的一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统的工作原理流程图。
图4为本发明的基于红外检测技术的HDPE膜缺陷检测搭载系统示意图。
图5为本发明的运动底盘控制坐标系图。
图6为本发明的一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统的超声波传感器布设示意图。
图7为本发明的一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统的具体实施例的示意图。
其中：
1、超声波模块； 2、红外检测装置
3、电池； 4、机载pc；
5、网络交换机； 6、WIFI通信模块；
7、开关与急停； 8、视觉相机运动平台；
9、RGB-D视觉相机； 10、激光雷达模块；
11、轮毂电机； 12、激励热源。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体的说明，从功能、组成和工作原理三个方面介绍本发明专利涉及的HDPE膜缺陷检测搭载系统。
本发明专利关键点为缺陷检测的搭载系统设计，由智能搭载系统搭载相应检测装置，实现在HDPE膜表面全方位智能移动缺陷定位检测。针对传统方法对HDPE膜焊缝区域中空缺陷无法有效检测缺点，该系统搭载红外检测装置，能够在最优路径规划及智能避障前提下检测出HDPE膜焊缝区中空缺陷，同时提高检测效率。
本发明的缺陷检测的搭载系统设计，是基于HDPE膜缺陷区域与完整区域的同时刻温差特性，以搭载系统为主体框架，并结合红外检测装置实现HDPE裸膜的缺陷定位及轮廓识别。发明要点在于由智能搭载系统搭载相应检测装置，以实现在HDPE膜表面进行全方位智能移动的缺陷定位检测。
如图1所示，为本发明的一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统的构成框图。本发明的搭载系统主要由电源模块、运动控制模块、避障导航模块、无线通信模块构成。运动控制模块包括轮毂电机、相机运动平台；避障导航模块包括深度采集摄像头、激光雷达、超声波发生器(智能避障)；无线通信模块连接远程控制平台，远程控制平台可实现无线遥控、异常报警(针对实际工作环境下，移动障碍物近距离接触提醒与报警)和数据采集等功能。
参见图2所示，为本发明的HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统搭载的缺陷检测与识别装置，其是分别由红外温度检测、视距检测及激励热源组成。智能搭载系统结合缺陷检测与识别装置实现HDPE裸膜的缺陷实时监测。
图3为本发明的一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统的工作原理流程图。该智能搭载系统工作流程如下：
在检测开始前，基于全局规划坐标系，根据已知环境信息，规划路径的同时开启智能避障；检测开始时由激励热源对HDPE膜表面自动加热到最佳检测温度；搭载系统按规划路径及最佳移动速度开始移动检测；热源激励装置正对HDPE膜表面加热，由温度检测装置进行图像序列采集；采集信息通过无线通信模块在远端pc机进行图像处理工作，进行缺陷轮廓的提取。
请参见图4，为本发明的基于红外检测技术的HDPE膜缺陷检测搭载系统构造示意图。所述搭载系统主要包含：超声波模块1、红外检测装置2、电池3、机载pc4、网络交换机5、WIFI通信模块6、开关与急停7、视觉相机运动平台8、RGB-D视觉相机9、激光雷达模块10、轮毂电机11、及激励热源12。
上述具体装置说明如下：
1、超声波模块1：通过超声波发射器向四周发射超声波，途中碰到障碍物返回后，并可根据接收的信号实现智能避障。
2、红外检测装置2：利用温差特性，可检测出HDPE膜缺陷区域。
3、电池3：提供电源。
4、机载pc4：用于搭载系统的数据采集和算法处理。
5、网络交换机5：用于与上位机端口相连。
6、WIFI通信模块6：用于与远端pc实现通信功能。
7、开关与急停7：用于搭载系统的运动和处理异常报警的紧急停止。
8、视觉相机运动平台8：用于控制搭载系统的头部运动，便于平台上RGB-D视觉相机采集更大范围的深度图像。
9、RGB-D视觉相机9：用于获得垃圾填埋场的深度图像。
10、激光雷达模块10：用于测量激光雷达距离HDPE膜的距离，从而判断前方路径的倾斜角度，提前做出相应的措施。
11、轮毂电机11：用于提供搭载系统的动力输入。
12、激励热源12：用于HDPE膜缺陷检测提供适宜的温度环境。
并请参见图5，为本发明的运动底盘控制坐标系图。运动底盘控制采用右手坐标系，如图5所示，X轴为前进方向，Y轴为左转方向，坐标系原点为搭载系统双轮中心点。
图6为本发明的一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统的超声波传感器布设示意图。本发明的一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统避障控制：在本具体实施例中的避障方式是采用超声波避障模式，当开启避障模式后，搭载系统可根据超声波反馈数据对前、后方障碍物距离进行分析，根据实时状况调整底盘运动速度及路径方向。其超声波探测器的具体布置数量及位置可如图6所示，其中X方向为搭载系统前进方向，以X为对称轴，在底盘前方布设有4个超声波检测器1-1、1-2、1-3、1-4，底盘后方以同样排列方式，布设2个超声波检测器1-5、1-6，而Y轴为左转方向。
在本发明的该具体实施实例中，所选取的填埋场面积为100×100m，为方便搭载系统在HDPE膜表面行走检测，进行测试时，HDPE膜上各结构层尚未铺设。但是HDPE膜上仍然有若干障碍物，搭载系统可根据膜上各个障碍物相对位置关系和大小建立二维栅格地图，栅格表示搭载系统的活动范围，有障碍物的栅格为搭载系统不能行走的区域，搭载系统可根据非障碍物栅格规划路径，有效地避开障碍物，获得最短路径。按设定速度开始检测，检测结果通过无线通信模块由远端pc机完成缺陷的识别功能。
请参见图7，其为本发明的一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统的具体实施例的示意图。在本具体实施例中，其选取填埋场面积为100×100m，为方便本发明的搭载系统在HDPE膜表面行走检测，HDPE膜上各结构层未铺设。并且在膜上存有若干障碍物，本发明的搭载系统根据膜上各个障碍物相对位置关系和大小建立了二维栅格地图，图示中的栅格表示搭载系统的活动范围，有障碍物的栅格为搭载系统不能行走的区域，本发明的搭载系统可根据非障碍物栅格规划路径，有效地避开障碍物，获得最短路径。按设定速度开始检测，检测结果通过无线通信模块由远端pc机完成缺陷的识别功能。
在本具体实施例中，所述检测系统的具体配置为：上位机CPU选择interi7，内存为16G，1024G固态硬盘，GTX1080m；下位机选用Cortex-A65嵌入式处理器；供电方式为锂电池组：直流电压24V，工作电流为1A时，续航能力大于3小时；通信接口为：SPI、WIFI；驱动方式为两轮差速移动，两个从动轮，驱动轮选7.6寸轮毂电机，内置增强编码器，移动速度0.1-1.5m/s；导航方式为同步定位与地图构建；姿态感知为六轴惯性传感器；视域范围为0.5-10m，水平180°及垂直90°视角可控调整。经试验本发明的该搭载系统能充分地实现本发明的发明目的。
综上所述，本发明专利区别于现有的电学检测及压力检测，相对于电学检测无法有效检测焊缝区中空缺陷，而压力检测方法容易对HDPE膜造成损伤的不足，由于本搭载系统是基于HDPE膜缺陷区域与完整区域的同时刻温差的特性，且本系统实现了在HDPE膜表面的智能移动、缺陷定位及缺陷轮廓识别，因此更实用，效率更高。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统，其特征在于，所述智能搭载系统主要包括如下主要模块：
为系统供电的电源模块、运动控制模块、避障导航模块、无线通信模块；
其中，所述电源模块为系统供电，所述无线通信模块连接远程控制平台，
所述智能搭载系统由远程控制平台完成路径规划，通过运动控制模块及避障导航模块构成的实现机构在HDPE膜表面行走，采集到的数据信息经无线通信由远程控制平台完成数据处理工作。
2.根据权利要求1所述的一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统，其特征在于，所述运动控制模块主要包括轮毂电机、及视觉相机运动平台；避障导航模块包括深度采集摄像头、激光雷达、及超声波发生器。
3.根据权利要求2所述的一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统，其特征在于：所述远程控制平台基于全局规划坐标系，根据已知环境信息，规划路径的同时开启智能避障；所述搭载系统根据按规划路径及最佳移动速度移动检测；由缺陷检测与识别装置对HDPE膜表面加热并进行图像序列采集；采集信息通过无线通信模块在远端pc机进行图像处理工作，进行缺陷轮廓的提取。
4.根据权利要求3所述的一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统，其特征在于：所述智能搭载系统搭载的缺陷检测与识别装置是由红外温度检测装置、视距检测装置及热源激励装置组成，所述智能搭载系统结合缺陷检测与识别装置实现HDPE裸膜的缺陷实时监测。
5.根据权利要求4所述的一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统，其特征在于：所述视觉相机运动平台上设有深度图像RGB-D视觉相机。
6.根据权利要求4所述的一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统，其特征在于：所述智能搭载系统设有急停开关。
7.根据权利要求4所述的一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统，其特征在于：所述远程控制平台设有异常报警功能模块。
8.应用以上任一权利要求所述的一种HDPE膜表面缺陷检测智能搭载系统的检测方法，其特征在于：该检测方法在检测开始前，基于全局规划坐标系，根据已知环境信息，规划路径的同时开启智能避障；检测开始时由激励热源对HDPE膜表面自动加热到最佳检测温度；搭载系统按规划路径及最佳移动速度开始移动检测；热源激励装置正对HDPE膜表面加热，由温度检测装置进行图像序列采集；采集信息通过无线通信模块在远端pc机进行图像处理工作，进行缺陷轮廓的提取。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211130 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |