CN116088163A - 一种用于探测半封闭空间的内窥镜装置及其探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于探测半封闭空间的内窥镜装置及其探测方法，内窥镜装置包括交互控制模块、连接模块和图像采集模块，图像采集模块包括外壳罩，外壳罩内设置有固定设置有第一电机，第一电机的输出端竖直设置，第一电机的输出端设置有安装板，安装板上设置有第二电机，第二电机的输出端连接有齿轮箱，齿轮箱的输出端水平设置，齿轮箱的输出端连接有用于采集图像的双目摄像头组件，通过在摄像头部件中设置有第一电机和第二电机，实现双目摄像头组件在轴向360°和径向180°摄像方向的调节，可以准确对半封闭空间内部环境实现全面拍摄，进而可以直观、清晰、量化地观察和检测半封闭空间内部环境，实现准确的判断半封闭空间内部缺陷和施工质量。

Description

一种用于探测半封闭空间的内窥镜装置及其探测方法

技术领域

本发明涉及建筑工程半封闭空间检测仪器技术领域，特别是涉及一种用于探测半封闭空间的内窥镜装置及其探测方法。

背景技术

工业内窥镜主要是用于汽车、航空发动机、管道、机械零件等，可在不需拆卸或破坏组装及设备停止运行的情况下实现无损检测，广泛应用于航空、汽车、船舶、电气、化学、电力、煤气、原子能、土木建筑等现代核心工业的各个部门，在建筑工程中，常常需要对建筑的灌浆进行检测，因此内窥镜成为了建筑灌浆的主要检测设备之一，是建筑工程进行验收时的重要检测仪器。

现有技术中的工业内窥镜只是使用一个拍摄角度固定的内窥镜头用于对半封闭空间的缺陷进行检测，如现有专利文件CN217181339U公开了一种管道内窥镜，其包括内窥镜头、连接在内窥镜头上的传导线以及用于带动内窥镜头运动的行走机构，而通过一个拍摄角度固定的内窥镜头实现对管道缺陷的检测，无法准确的对半封闭空间内部环境实现全面拍摄，导致对半封闭空间内部环境无法直观、清晰、量化地被观察和检测，无法准确的判断半封闭空间内部缺陷和施工质量。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种用于探测半封闭空间的内窥镜装置及其探测方法，解决了现有技术中的工业内窥镜因采用拍摄角度固定的内窥镜头而导致无法准确的判断半封闭空间内部缺陷和施工质量的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

提供了一种用于探测半封闭空间的内窥镜装置，其包括交互控制模块、连接模块和图像采集模块；

交互控制模块包括上位机；

连接模块包括保护套，保护套内设置有信号传输数据线和电源线；

图像采集模块包括摄像头部件，摄像头部件通过信号传输数据线和电源线与上位机电性连接；

摄像头部件包括与保护套端部可拆卸连接的外壳罩，外壳罩内设置有固定设置有第一电机，第一电机的输出端竖直设置，第一电机的输出端设置有安装板，安装板上设置有第二电机，第二电机的输出端连接有齿轮箱，齿轮箱的输出端水平设置，齿轮箱的输出端连接有用于采集图像的双目摄像头组件；

第一电机、第二电机和双目摄像头组件均通过信号传输数据线和电源线与上位机电性连接。

进一步地，交互控制模块还包括壳体，壳体内设置有上位机和与上位机电性连接的CPU模块和SD卡模块；壳体外壁上设置有多个与CPU模块电性连接的USB接口。

进一步地，第一电机和第二电机均为步进电机。

进一步地，第一电机的尾部通过固定板与外壳罩内壁固定连接；安装板呈圆板结构，安装板位于固定板的下方，安装板的圆周外壁上设置有滑环，滑环的外圈与外壳罩内壁固定连接，内圈与安装板圆周外壁固定连接；

安装板的下端面竖直间隔设置有两块竖板，第二电机和齿轮箱设置于安装板的下端面并位于两块竖板之间；

双目摄像头组件包括固定壳，固定壳呈底部为开口的圆柱结构，固定壳内固定设置有两个摄像头，两个摄像头的摄像方向朝向固定壳底部，两个摄像头通过信号传输数据线和电源线与上位机电性连接；

固定壳圆周外壁的上对称设置有两个连接柱，两个连接柱分别与两块竖板转动连接。

进一步地，固定壳底部的圆周外壁上设置有外螺纹，固定壳底部螺纹连接有摄像头保护罩；摄像头保护罩包括与固定壳底部螺纹连接的螺纹圈，螺纹圈内环固定设置有透镜。

进一步地，固定壳的底端端面上设置有激光传感器和一圈与上位机电性连接的照明灯。

进一步地，保护套为软管，保护套的端部设置有螺纹连接接头，外壳罩的圆周外壁上设置有与螺纹连接接头配合的外螺纹。

进一步地，保护套为多根相互螺纹连接的钢管，保护套端部设置有内螺纹，外壳罩的圆周外壁上设置有与内螺纹配合的外螺纹。

进一步地，用于探测半封闭空间的内窥镜装置还包括用于固定保护套顶端的伸缩三角架；外壳罩的上设置有对中机构，对中结构包括固定环，固定环的内环与外壳罩的圆周外壁可拆卸连接，固定环的外环上设置有多个支腿，每个支撑均包括与固定环的外环固定连接的伸缩杆，伸缩杆端部设置有滚珠，伸缩杆内部设置有弹簧。

本发明还提供一种用于探测半封闭空间的内窥镜装置的探测方法，其包括：

步骤1、在半封闭空间外部架设伸缩三角架，并将伸缩三角架调平；

步骤2、将摄像头部件安装在保护套的底端端部，将对中机构安装于外壳罩上，并将安装有摄像头部件的保护套穿过伸缩三角架伸入半封闭空间内部，对中机构的滚珠在弹簧的作用下与半封闭空间的内壁抵紧接触；

步骤3、向半封闭空间深度方向缓慢移动摄像头部件；在摄像头部件移动过程中，通过上位机控制第一电机和第二电机实现双目摄像头组件摄像方向的调节，实时采集半封闭空间内部图像；

步骤4、继续移动摄像头部件，直至摄像头部件位于半封闭空间底部，双目摄像头组件完成半封闭空间图像采集工作，并将采集到的图像信息传输至上位机，上位机根据图像信息分析半封闭空间的缺陷，完成半封闭空间探测工作。

本发明的有益效果为：

1、本方案中的一种用于探测半封闭空间的内窥镜装置，通过在摄像头部件中设置有第一电机和第二电机，实现双目摄像头组件在轴向360°和径向180°摄像方向的调节，可以准确对半封闭空间内部环境实现全面拍摄，进而可以直观、清晰、量化地观察和检测半封闭空间内部环境，实现准确的判断半封闭空间内部缺陷和施工质量。

2、本方案中的一种用于探测半封闭空间的内窥镜装置，通过在固定壳上设置有可拆卸的摄像头保护罩，摄像头在工作状态时保护摄像头不被剐蹭和挤压，实现对摄像头的保护，同时当摄像头保护罩出现剐蹭或脏物难清洗而导致摄像头拍摄模糊时，可以快速更换，更好的适用复杂的施工空间环境。

3、本方案中的一种用于探测半封闭空间的内窥镜装置，通过设置有伸缩三角架，实现缓慢平顺地向半封闭空间深度方向移动摄像头部件，使得摄像头部件采集的图像更加清晰，便于准确地判断出半封闭空间内部缺陷和施工质量。

4、本方案中的一种用于探测半封闭空间的内窥镜装置，通过在外壳罩上设置有对中机构，对中机构使得摄像头部件位于半封闭空间内部的中间位置，在双目摄像头组件进行摄像方向调节的过程中，可以避免因双目摄像头组件与半封闭空间内壁发生碰撞或剐蹭而出现损坏的情况，进一步保护双目摄像头组件。

附图说明

图1为一种用于探测半封闭空间的内窥镜装置的结构示意图。

图2为交互控制模块的连接框图。

图3为图像采集模块的内部放大结构示意图。

图4为对中机构的放大结构示意图。

图5为摄像头保护罩的剖视放大结构示意图。

图6为固定壳的仰视结构示意图。

其中，1、交互控制模块；101、上位机；102、壳体；103、CPU模块；104、SD卡模块；105、USB接口；2、连接模块；201、保护套；3、图像采集模块；4、外壳罩；5、第一电机；6、安装板；7、第二电机；8、齿轮箱；9、双目摄像头组件；10、固定板；11、滑环；12、竖板；13、固定壳；14、摄像头；15、连接柱；16、摄像头保护罩；17、螺纹圈；18、透镜；19、照明灯；20、激光传感器；21、螺纹连接接头；22、伸缩三角架；23、对中机构；24、固定环；25、支腿；26、伸缩杆；27、滚珠；28、弹簧。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例1

如图1～图6所示，本实施例提供一种用于探测半封闭空间的内窥镜装置，其包括交互控制模块1、连接模块2和图像采集模块3。

具体地，交互控制模块1包括壳体102，壳体102内设置有上位机101和与上位机101电性连接的CPU模块103和SD卡模块104；壳体102外壁上设置有多个与CPU模块103电性连接的USB接口105。交互控制模块1的主要功能是将图像采集模块3采集的信号为模拟信号需要转换成数字信号进行后续计算和编程，并对换成数字信号的图像数据存储在SD卡模块104中，手机或者电脑通过USB接口105实时读取SD卡模块104中的图像数据，便于对半封闭空间进行检测和缺陷判断。

具体地，连接模块2包括保护套201，保护套201内设置有信号传输数据线和电源线。具体地，保护套201、信号传输数据线和电源线可以采用分段设置，每段的长度大概为2米，每段的两端分别设置有相互配合的公连接端和母连接端。

图像采集模块3包括摄像头部件，摄像头部件通过信号传输数据线和电源线与上位机101电性连接。

摄像头部件包括与保护套201端部可拆卸连接的外壳罩4，具体地，保护套201可以为软管或者硬管，当保护套201为软管时，软管为三层结构，外层为复合胶皮，中间层为耐磨纤维，内层为钢卷，软管自身有一定强度，可以弯曲，并可以通过推拉软管实现移动摄像头部件，适用于非直线管道内部探测，而外壳罩4与软管的具体可拆方式为：软管的端部设置有螺纹连接接头21，外壳罩4的圆周外壁上设置有与螺纹连接接头21配合的外螺纹。

当需要对直线管道进行内部探测时，保护套201为多根相互螺纹连接的钢管，保护套201的长度可以跟随被测管道进行灵活调整，同时保护套201可拆卸组装，便于携带，适用灵活。

外壳罩4与钢管的具体可拆方式为：保护套201端部设置有内螺纹，外壳罩4的圆周外壁上设置有与内螺纹配合的外螺纹。

而作为外壳罩4内部器件的具体设置，外壳罩4内设置有固定设置有第一电机5，第一电机5的输出端竖直设置，第一电机5的输出端设置有安装板6，安装板6上设置有第二电机7，第二电机7的输出端连接有齿轮箱8，齿轮箱8的输出端水平设置，齿轮箱8的输出端连接有用于采集图像的双目摄像头组件9；第一电机5、第二电机7和双目摄像头组件9均通过信号传输数据线和电源线与上位机101电性连接。

通过在摄像头部件中设置有第一电机5和第二电机7，实现双目摄像头组件9在轴向360°和径向180°摄像方向的调节，可以准确对半封闭空间内部环境实现全面拍摄，进而可以直观、清晰、量化地观察和检测半封闭空间内部环境，实现准确的判断半封闭空间内部缺陷和施工质量。

具体地，第一电机5的尾部通过固定板10与外壳罩4内壁固定连接；安装板6呈圆板结构，安装板6位于固定板10的下方，安装板6的圆周外壁上设置有滑环11，滑环11的外圈与外壳罩4内壁固定连接，内圈与安装板6圆周外壁固定连接。

安装板6的下端面竖直间隔设置有两块竖板12，第二电机7和齿轮箱8设置于安装板6的下端面并位于两块竖板12之间。

双目摄像头组件9包括固定壳13，固定壳13呈底部为开口的圆柱结构，固定壳13内固定设置有两个摄像头14，两个摄像头14的摄像方向朝向固定壳13底部，两个摄像头14通过信号传输数据线和电源线与上位机101电性连接。

优选但不局限地，两个摄像头14还可以通过无线通讯模块与上位机101电性连接，具体地，无线通讯模块包括相互电性连接的无线信号接收模块和无线信号发送模块；无线信号接收模块设置在上位机101内，无线信号发送模块设置在外壳罩4的内部，并且两个摄像头14与无线信号发送模块电性连接，实现两个摄像头14采集的图像通过无线通讯模块实现传输。

固定壳13圆周外壁的上对称设置有两个连接柱15，两个连接柱15分别与两块竖板12转动连接。

第一电机5转动时，带动安装板6绕自身轴线方向实现360°旋转，进而带动安装板6上的双目摄像头组件9实现360°旋转；而第二电机7转动时，带动齿轮箱8旋转，齿轮箱8的输出轴上可以设置有主动齿轮，而连接柱15上可以设置有与主动齿轮啮合的从动齿轮，进而实现固定壳13以及固定壳13内部的两个摄像头14在径向180°方向旋转，实现对两个摄像头14拍摄方向的调节，同时随着图像采集模块3下移达到半封闭空间内部环境实现全面拍摄的效果。

第一电机5和第二电机7均为步进电机，步进电机输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，便于通过上位机101控制第一电机5和第二电机7的转动位置，进而达到控制双目摄像头组件9拍摄角度的调节。

固定壳13的底端端面上设置有和激光传感器20和一圈与上位机101电性连接的照明灯19；照明灯19照亮半封闭空间内部环境，为两个摄像头14提供拍摄光线，使得两个摄像头14采集的图像更为清晰；而激光传感器20的设置，对半封闭空间内部的空间凹凸程度进行检测，达到量化地判断半封闭空间内部缺陷和施工质量的目的。

固定壳13底部的圆周外壁上设置有外螺纹，固定壳13底部螺纹连接有摄像头保护罩16；摄像头保护罩16包括与固定壳13底部螺纹连接的螺纹圈17，螺纹圈17内环固定设置有透镜18，透镜18可以采用高强度耐磨玻璃材质制作，并且可以在透镜18的外端面上粘贴有镜头膜，以实现对透镜18本身的保护，摄像头保护罩16的设置，摄像头14在工作状态时保护摄像头14不被剐蹭和挤压，实现对摄像头14的保护，同时当摄像头保护罩16出现剐蹭或脏物难清洗而导致摄像头14拍摄模糊时，可以快速更换，更好的适用复杂的施工空间环境。

实施例2

如图1～图6所示，本实施例在实施例1的基础上做出进一步地限定，本实施例提供一种用于探测半封闭空间的内窥镜装置，具体改进点在于设置有伸缩三角架22和对中机构23，其他未提及部分请参考实施例1或现有技术。

具体地，内窥镜装置还包括用于固定保护套201顶端的伸缩三角架22。

外壳罩4的上设置有对中机构23，对中结构包括固定环24，固定环24的内环与外壳罩4的圆周外壁可拆卸连接，固定环24的外环上设置有多个支腿25，每个支撑均包括与固定环24的外环固定连接的伸缩杆26，伸缩杆26端部设置有滚珠27，伸缩杆26内部设置有弹簧28。

在对竖直管道进行内部检测时，保护套201为多根相互螺纹连接的钢管，具体操作为：在竖直管道外部架设伸缩三角架22，并将伸缩三角架22调平，将摄像头部件安装在保护套201的底端端部，将对中机构23安装于外壳罩4上，并将安装有摄像头部件的保护套201穿过伸缩三角架22伸入竖直管道内部，对中机构23的滚珠27在弹簧28的作用下与竖直管道的内壁抵紧接触，对中机构23使得摄像头部件位于竖直管道内部的中间位置，在双目摄像头组件9进行摄像方向调节的过程中，可以避免因双目摄像头组件9与竖直管道内壁发生碰撞或剐蹭而出现损坏的情况，保护双目摄像头组件9。

实施例3

本实施例基于实施例2中的内窥镜装置，提供用于探测半封闭空间的内窥镜装置的探测方法，其包括：

步骤1、在半封闭空间外部架设伸缩三角架22，并将伸缩三角架22调平；

步骤2、将摄像头部件安装在保护套201的底端端部，将对中机构23安装于外壳罩4上，并将安装有摄像头部件的保护套201穿过伸缩三角架22伸入半封闭空间内部，对中机构23的滚珠27在弹簧28的作用下与半封闭空间的内壁抵紧接触；在步骤2中，对中机构23对中机构23使得摄像头部件位于半封闭空间内部的中间位置，在双目摄像头组件9进行摄像方向调节的过程中，可以避免因双目摄像头组件9与半封闭空间内壁发生碰撞或剐蹭而出现损坏的情况，保护双目摄像头组件9。

步骤3、向半封闭空间深度方向缓慢移动摄像头部件；在摄像头部件移动过程中，通过上位机101控制第一电机5和第二电机7实现双目摄像头组件9摄像方向的调节，实时采集半封闭空间内部图像；在步骤3中，通过设置有伸缩三角架22，实现缓慢平顺地向半封闭空间深度方向移动摄像头部件，使得摄像头部件采集的图像更加清晰，便于准确地判断出半封闭空间内部缺陷和施工质量。

步骤4、继续移动摄像头部件，直至摄像头部件位于半封闭空间底部，双目摄像头组件9完成半封闭空间图像采集工作，并将采集到的图像信息传输至上位机101，上位机101根据图像信息分析半封闭空间的缺陷，完成半封闭空间探测工作。

上述方法中，通过第一电机5和第二电机7对双目摄像头组件9在轴向360°和径向180°摄像方向的调节，可以准确对半封闭空间内部环境实现全面拍摄，进而可以直观、清晰、量化地观察和检测半封闭空间内部环境，实现准确的判断半封闭空间内部缺陷和施工质量。

Claims (10)

1.一种用于探测半封闭空间的内窥镜装置，其特征在于，包括交互控制模块、连接模块和图像采集模块；

所述交互控制模块包括上位机；

所述连接模块包括保护套，所述保护套内设置有信号传输数据线和电源线；

所述图像采集模块包括摄像头部件，所述摄像头部件通过所述信号传输数据线和电源线与上位机电性连接；

摄像头部件包括与所述保护套端部可拆卸连接的外壳罩，所述外壳罩内设置有固定设置有第一电机，所述第一电机的输出端竖直设置，第一电机的输出端设置有安装板，所述安装板上设置有第二电机，所述第二电机的输出端连接有齿轮箱，所述齿轮箱的输出端水平设置，齿轮箱的输出端连接有用于采集图像的双目摄像头组件；

第一电机、第二电机和所述双目摄像头组件均通过信号传输数据线和电源线与上位机电性连接。

2.根据权利要求1所述的用于探测半封闭空间的内窥镜装置，其特征在于，所述交互控制模块还包括壳体，所述壳体内设置有所述上位机和与上位机电性连接的CPU模块和SD卡模块；壳体外壁上设置有多个与CPU模块电性连接的USB接口。

3.根据权利要求1所述的用于探测半封闭空间的内窥镜装置，其特征在于，所述第一电机和第二电机均为步进电机。

4.根据权利要求3所述的用于探测半封闭空间的内窥镜装置，其特征在于，所述第一电机的尾部通过固定板与所述外壳罩内壁固定连接；所述安装板呈圆板结构，安装板位于所述固定板的下方，安装板的圆周外壁上设置有滑环，所述滑环的外圈与外壳罩内壁固定连接，内圈与安装板圆周外壁固定连接；

安装板的下端面竖直间隔设置有两块竖板，所述第二电机和齿轮箱设置于安装板的下端面并位于两块所述竖板之间；

双目摄像头组件包括固定壳，所述固定壳呈底部为开口的圆柱结构，所述固定壳内固定设置有两个摄像头，两个所述摄像头的摄像方向朝向固定壳底部，两个摄像头通过所述信号传输数据线和电源线与上位机电性连接；

固定壳圆周外壁的上对称设置有两个连接柱，所述两个连接柱分别与两块竖板转动连接。

5.根据权利要求4所述的用于探测半封闭空间的内窥镜装置，其特征在于，所述固定壳底部的圆周外壁上设置有外螺纹，固定壳底部螺纹连接有摄像头保护罩；所述摄像头保护罩包括与固定壳底部螺纹连接的螺纹圈，所述螺纹圈内环固定设置有透镜。

6.根据权利要求5所述的用于探测半封闭空间的内窥镜装置，其特征在于，所述固定壳的底端端面上设置有激光传感器和一圈与所述上位机电性连接的照明灯。

7.根据权利要求6所述的用于探测半封闭空间的内窥镜装置，其特征在于，所述保护套为软管，保护套的端部设置有螺纹连接接头，所述外壳罩的圆周外壁上设置有与所述螺纹连接接头配合的外螺纹。

8.根据权利要求6所述的用于探测半封闭空间的内窥镜装置，其特征在于，所述保护套为多根相互螺纹连接的钢管，保护套端部设置有内螺纹，所述外壳罩的圆周外壁上设置有与内螺纹配合的外螺纹。

9.根据权利要求8所述的用于探测半封闭空间的内窥镜装置，其特征在于，还包括用于固定保护套顶端的伸缩三角架；

所述外壳罩的上设置有对中机构，所述对中结构包括固定环，所述固定环的内环与外壳罩的圆周外壁可拆卸连接，固定环的外环上设置有多个支腿，每个所述支撑均包括与固定环的外环固定连接的伸缩杆，所述伸缩杆端部设置有滚珠，伸缩杆内部设置有弹簧。

10.一种根据权利要求9所述的用于探测半封闭空间的内窥镜装置的探测方法，其特征在于，包括：

步骤1、在半封闭空间外部架设伸缩三角架，并将伸缩三角架调平；

步骤2、将摄像头部件安装在保护套的底端端部，将对中机构安装于外壳罩上，并将安装有摄像头部件的保护套穿过伸缩三角架伸入半封闭空间内部，对中机构的滚珠在弹簧的作用下与半封闭空间的内壁抵紧接触；

步骤3、向半封闭空间深度方向缓慢移动摄像头部件；在摄像头部件移动过程中，通过上位机控制第一电机和第二电机实现双目摄像头组件摄像方向的调节，实时采集半封闭空间内部图像；

步骤4、继续移动摄像头部件，直至摄像头部件位于半封闭空间底部，双目摄像头组件完成半封闭空间图像采集工作，并将采集到的图像信息传输至上位机，上位机根据图像信息分析半封闭空间的缺陷，完成半封闭空间探测工作。

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