CN1825952A - 全工况水下阳极块焊接摄像检测系统 - Google Patents

全工况水下阳极块焊接摄像检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全工况水下阳极块焊接摄像检测系统，包括水下摄像系统，数据传输系统，图像显示系统，浑水摄像辅助系统，水下照明系统。有机玻璃摄影罩前部横截面呈三角梯形，用于摄影罩充分贴近被摄物体，后部上端设有一个斜面，斜面上密封安装有强射灯，斜面下面垂直面上密封安装有带有铜质防水罩的彩色摄像机，摄影罩空腔内有封闭的介质，强射灯光源的照射方向与彩色摄像机镜头的拍摄方向成30°至60°夹角。本发明针对性强，费用相对低廉，具有水上实时观察及资料永久保存的优点，同时满足传统阳极焊脚和新型阳极焊脚水下焊接的摄像检测要求，且在任何工况下均有清晰图像，使得检测更具真实可靠性，并可向同类型施工检测中推广应用。

Description

全工况水下阳极块焊接摄像检测系统
                        技术领域
本发明涉及一种摄像检测系统，尤其是一种用于水下焊接摄像检测系统。
                        背景技术
在现阶段的海港建设过程中，桩基越来越多采用钢管桩，钢管桩防腐显得愈为重要，目前主要采用焊接水下阳极进行防腐，阳极焊接质量直接影响防腐效果，焊接质量依靠水下摄像进行检查和鉴别。目前应用于港口工程中的水下摄像系统多引进船舶修造业所沿用的船体检测摄像系统，其局限是针对性差且只能在清水条件下作业，而大部分在建港区受自然海况影响水质较为混浊，能满足水下摄像要求的清水期极其短暂，按照常规要满足成像的清晰度就要保证水的高透明度，水质浑浊主要表现为水中有机物颗粒的含量高从而降低水的透明度，而这些微小颗粒对光线的散射和折射作用，使得浑水中拍摄的影像模糊不清。面对这种情况，通常要等到水质透明度高的清水期才能拍摄。因此，普遍存在可摄像作业时间短及成像清晰度低的难题；同时针对新出现的结构更合理的角钢形式的阳极焊脚，传统水下摄像系统已无法完成检测任务。为更好适应工程建设新技术的要求，迫切需要具有针对性的新型水下摄像系统来解决包括浑水期在内的全工况下的摄像检测任务，同时该系统除满足检测传统阳极焊脚外还应满足检测新型角钢焊脚的任务。
                        发明内容
本发明是要解决现有水下焊接检测摄像系统存在可摄像作业时间短和成像清晰度低的技术问题，提供一种全工况条件下的水下阳极块焊接摄像检测系统，该系统具有在任何工况下均有清晰图像以及摄像作业时间不受限止特点，能满足浑水期在内的全工况下的摄像检测阳极焊脚，还能满足检测新型角钢焊脚的任务。
为实现本发明目的所采用的技术方案如下：
一种全工况水下阳极块焊接摄像检测系统，包括水下摄像系统，数据传输系统，图像显示系统，浑水摄像辅助系统，水下照明系统。
水下摄像系统由彩色摄像机、安装在彩色摄像机外的铜质防水罩、开关电源组成；数据传输系统由数据传输线、A/D转换器组成；图像显示系统由计算机和专业摄像实时显示及处理软件组成；其中彩色摄像机电源线接30w/12v开关电源，彩色摄像机视频输出线通过A/D转换器与计算机上的输入接口连接；水下照明系统包括强射灯、安装在强射灯外的铜质防水灯罩、可调式变阻器，120W/12V开关电源；强射灯通过可调式变阻器与开关电源相连接，浑水摄像辅助系统由空腔的有机玻璃摄影罩构成，有机玻璃摄影罩前部横截面呈三角梯形，用于摄影罩充分贴近被摄物体，后部上端设有一个斜面，斜面上密封安装有强射灯，斜面下面垂直面上密封安装有带有铜质防水罩的彩色摄像机，有机玻璃摄影罩空腔内有封闭的介质，强射灯光源的照射方向与彩色摄像机镜头的拍摄方向成30°至60°夹角。
强射灯是100w/12v的强射灯；强射灯光源的照射方向与彩色摄像机镜头的拍摄方向成30°；有机玻璃摄影罩空腔内封闭的介质为空气或清水。
本发明中的摄像机经铜质防水罩的保护密闭安放在有机玻璃的摄影罩内，利用贮满净水的罩内空间形成有效成像距离，由于摄影罩的锥形前罩基本贴合焊缝，故两表面间的浑水通过量很小，保证输出画面的清晰度，拍摄时通过A/D转换器将摄像机拍摄得到的模拟信号转换为数字信号输入计算机，配合专业软件即可在显示器上实时显示出水下所拍摄的画面。
本发明针对性强，费用相对低廉，具有水上实时观察及资料永久保存的优点，同时满足传统阳极焊脚和新型阳极焊脚水下焊接的摄像检测要求，且在任何工况下均有清晰图像，使得检测更具真实可靠性，并可向同类型施工检测中推广应用。
                            附图说明
图1是本发明的系统示意图；
图2是有机玻璃摄影罩的主视图；
图3是图2的左视图；
图4是图2的俯视图；
图5是本发明的应用示意图。
                        具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的描述。
如图1所示，全工况水下阳极块焊接摄像检测系统包含五个子系统分别是水下摄像系统，数据传输系统，图像显示系统，浑水摄像辅助系统，水下照明系统。
水下摄像系统由带有铜质防水罩的650线彩色摄像机1、30w/12v开关电源10、摄像机电源线2组成；
浑水摄像辅助系统是由有机玻璃摄影罩11构成；
数据传输系统由数据传输线3和A/D转换器6组成；
图像显示系统包括一台计算机7和专业摄像实时显示及处理软件；
水下照明系统由带有铜质防水灯罩的100w/12v强射灯4、可调式变阻器8、射灯电源线5、120W/12V开关电源9组成。
其中彩色摄像机电源线2接30w/12v开关电源10，彩色摄像机视频输出线3通过A/D转换器6与计算机7上的输入接口连接；强射灯4通过可调式变阻器8与120W/12V开关电源9相连接。
为了提高成像清晰度，按照常规要满足成像的清晰度就要保证水的高透明度，水质浑浊主要表现为水中有机物颗粒的含量高从而降低水的透明度，而这些微小颗粒对光线的散射和折射作用，使得浑水中拍摄的影像模糊不清。面对这种情况，通常要等到水质透明度高的清水期才能拍摄。另外在相同的拍摄条件下，水下摄像机离被摄物体的拍摄距离越近，光在水中的传输过程受到水的散射作用就越小，拍摄的影像也就越清晰，据此选择近距离拍摄(当然最小拍摄距离应在摄影镜头的最近拍摄距离内，否则也会因对焦不准而造成影像模糊)。具体操作为加装摄影辅助装置，即在摄像机的镜头前安装一个耐压或轻度耐压的透明摄影罩11(视作业水深确定)，摄影罩11内封闭空腔内的介质为空气或清水，就使得光线从被摄物体到镜头的传输过程中，缩短在浑水中的路径，从而减小了水的散射和折射作用，提高了影像的清晰度，为鉴别焊接质量提供更为直接的依据。
如图2至图4所示，为了拍摄非平面形状的角钢阳极焊脚，保证摄影罩能充分贴近被摄物体，将与被摄物体接触的摄影罩前罩面收窄。有机玻璃摄影罩11前部横截面做成三角梯形14，后部上端设有一个斜面12。图1所示，斜面12上密封安装有强射灯4，斜面12下面垂直面13上密封安装有带有铜质防水罩的彩色摄像机1。
水下照明要满足全工况下的摄像要求，必须保证水中光线合乎摄影要求，采用变阻式水下射灯进行照明调节。当光源的照射方向与镜头的拍摄方向为同向(顺光)时，镜头前的水中颗粒对影像清晰度影响较大，当光源的照射方向与镜头的拍摄方向成30°～60°夹角(侧光)时，影像较清晰。本发明取30°夹角的侧光。
本发明的工作原理：
摄像机1经铜质防水罩的保护密闭安放在有机玻璃的摄影罩11内，利用贮满净水的罩内空间形成有效成像距离，由于摄影罩11的锥形前罩基本贴合焊缝，故两表面间的浑水通过量很小，保证输出画面的清晰度，拍摄时通过A/D转换器6将摄像机1拍摄得到的模拟信号转换为数字信号输入计算机7，配合专业软件即可在显示器上实时显示出水下所拍摄的画面。
本发明的具体实施过程：
在下水摄像前应检查所有电源及数据传输线路是否完好无损，同时查验安装摄像机1及照明射灯4的防护罩的密封性能，确保设备下水后具有可靠的电绝缘性及防水性，防止影响设备的正常工作。若设备检查情况良好，即可在有机玻璃罩11内注满清水(水质应达到饮用水标准)，然后将防水射灯罩及防水摄像机罩安装在指定位置，该步骤也必须满足密封要求，防止外部浑水通过安装间隙进入摄影罩11内影响水质透明度从而降低图像清晰度。
将A/D转换器6上相应接口分别与摄像机1数据线的普通接口及计算机上的1394接口连接，待摄像设备及电脑启动后即可完成由模拟信号到数字信号的转换，辅助专业软件可同时完成水下画面实时显示以及资料存档处理。
水下摄像检测时，由潜水员手持仪器，下潜到待摄焊缝处，将摄影罩11的两条前罩棱边线分别与钢管桩及阳极的角钢焊脚相接触(图5)，此时待摄焊缝即在摄像机11的成像范围内，通过摄像机11的自动调焦，配合调节水下射灯4的亮度即可达到最佳拍摄状态，该焊缝拍摄完成后即重新选择新的焊缝进行同样操作。

Claims (4)

1.一种全工况水下阳极块焊接摄像检测系统，包括水下摄像系统，数据传输系统，图像显示系统，浑水摄像辅助系统，水下照明系统，其中水下摄像系统由带有铜质防水罩的彩色摄像机(1)、开关电源(10)组成；数据传输系统由数据传输线(3)、A/D转换器(6)组成；图像显示系统由计算机(7)和专业摄像实时显示及处理软件组成；其中彩色摄像机电源线(2)接30w/12v开关电源(10)，彩色摄像机视频输出线(3)通过A/D转换器(6)与计算机(7)上的输入接口连接；水下照明系统包括带有铜质防水灯罩的强射灯(4)、120W/12V开关电源(9)，其特征在于，还包括可调式变阻器(8)；所述强射灯(4)通过可调式变阻器(8)与120W/12V开关电源(9)相连接，所述浑水摄像辅助系统由空腔的有机玻璃摄影罩(11)构成，有机玻璃摄影罩(11)前部横截面呈三角梯形(14)，用于摄影罩充分贴近被摄物体，后部上端设有一个斜面(12)，斜面(12)上密封安装有强射灯(4)，斜面(12)下面垂直面(13)上密封安装有彩色摄像机(1)，有机玻璃摄影罩(11)空腔内有封闭的介质；所述强射灯(4)光源的照射方向与所述彩色摄像机(1)镜头的拍摄方向成30°至60°夹角。
2.根据权利要求1所述的全工况水下阳极块焊接摄像检测系统，其特征在于，所述强射灯(4)是100w/12v的强射灯。
3根据权利要求1所述的全工况水下阳极块焊接摄像检测系统，其特征在于，所述强射灯(4)光源的照射方向与所述彩色摄像机(1)镜头的拍摄方向成30°。
4.根据权利要求1所述的全工况水下阳极块焊接摄像检测系统，其特征在于，所述有机玻璃摄影罩(11)空腔内封闭的介质为空气或清水。
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