CN204630951U - 管道在线检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种管道在线检测装置，包括管道机器人，还包括安装在管道机器人上的摄像机、激光投影仪和曲面镜；摄像机、激光投影仪和曲面镜沿管道轴线方向并列安装，其中摄像机透镜的中心与曲面镜的中心共线；摄像机上的存储模块与计算机连接。曲面镜为双曲面凸镜。摄像机的镜头采用针孔摄像头。摄像机的感光器件为CCD。摄像机中的存储模块通过数据线与计算机连接。摄像机中的存储模块通过无线网络与计算机连接。本实用新型的有益效果是：在线检测管道内部瑕疵，检测准确度高，应用范围广，适用于钢管、水泥管等各种管道，并且受粉尘、噪声、油污等影响小；标定过程简单，成本低，体积小，不需要摄像机同步，不需要图像拼接，成像及图像处理过程简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及基于折反射技术的成像装置，特别是一种在役管道的在线检测装置。
背景技术
工业管道系统广泛应用于冶金、石油、化工以及城市水暖供应等领域。工业管道的工作环境非常恶劣，容易发生腐蚀，疲劳破坏可能会使管道内部的潜在缺陷发展成破损而引起泄漏事故等。因此，管道的监测、诊断和维护成为保障管道系统安全、畅通和高效运营的关键。
无损检测是管道在役和在线检测的发展方向，可应用的无损检测方法包括射线检测法、电磁超声波检测法和CCD检测法等。其中：射线检测法对设备庞大，过程复杂，对人体有伤害，价格昂贵；电磁超声波检测法有用信号非常微弱，需要放大1000倍以上，且有用信号容易被噪声信号淹没而难以提取。上述两种方法难以应用于工业管道现场。现有的CCD检测法一般采用摄像机直接成像，或者采用普通镜面反射，采用LED作为照明光源，具有成像质量差、测量精度低、设备寿命短等局限性。
实用新型内容
本实用新型是针对现有管道的CCD检测法存在的缺陷，提供一种结构简单，测量精度高的管道在线检测装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种管道在线检测装置，包括运行在管道中的管道机器人，还包括安装在管道机器人上的摄像机、激光投影仪和曲面镜；摄像机、激光投影仪和曲面镜沿管道轴线方向并列安装，其中摄像机透镜的中心与曲面镜的中心共线；摄像机上的存储模块与计算机连接。
作为优选方案：曲面镜为为双曲面凸镜。
作为优选方案：摄像机的镜头采用针孔摄像头。
作为优选方案：摄像机的感光器件为CCD。
作为优选方案：摄像机中的存储模块通过数据线与计算机连接。
作为优选方案：摄像机中的存储模块通过无线网络与计算机连接。
本实用新型的有益效果是：在线检测管道内部瑕疵，检测准确度高，应用范围广，适用于钢管、水泥管等各种管道，并且受粉尘、噪声、油污等影响小；标定过程简单，成本低，体积小，不需要摄像机同步，不需要图像拼接，成像及图像处理过程简单。
附图说明
图1是本实用新型的结构组成示意图。
图2是本实用新型的检测原理图。
图3是本实用新型的光学几何图。
图中：1摄像机，2曲面镜，3激光投影仪，4投影到管壁的激光环，5摄像头透镜入射孔，6成像平面，7管道机器人；
V-焦点(0,0)，W-实际物点，P-针孔(0,c)，MN-入射点法线，M-镜像点(rm,zm)。
具体实施方式
下文结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
见图1-2，本新型所公开的这种管道在线检测装置，包括1摄像机，2曲面镜，3激光投影仪，4投影到管壁的激光环，5摄像头透镜入射孔，6成像平面。摄像机、激光投影仪和曲面镜沿管道轴线方向并列安装在管道机器人7上，其中摄像机透镜的中心与曲面镜的中心共线。摄像机上的存储模块采用无线传输或有线传输的形式与计算机连接。
激光投影仪用于提供用于管道检测的结构化光源，如图所示，光源为一个激光光环。
曲面镜为为双曲面凸镜，用于扩大视场，将管壁上的激光光环反射给摄像机，摄像机检测的视野范围取决于曲面镜的曲率。
摄像机的镜头采用针孔摄像头，用于拍摄图像。摄像机的感光器件为CCD。
摄像机、激光投影仪和曲面镜构成一套折反射传感器，将成像信息传输给计算机，通过对成像光环形状和一致性的分析计算，可用于检测管道内壁的状况，并可用于测量缺陷或者瑕疵的尺寸。
整套装置被安装在管道机器人上且与管道轴线同向，机器人在管道中运动。激光投影仪发射出激光，打在管壁形成激光环作为检测系统的照明光源。光源照射到的管壁部分在曲面镜上成像，然后经曲面镜反射通过摄像机的镜头透镜成像孔折射，在摄像机的CCD成像面上成像。图2示出了管壁瑕疵的光轨迹以及成像原理，这里u是摄像机的焦距，是曲面镜镜面上入射点的坐标， c是镜面焦点到摄像机镜头中心的距离。
如图3所示，通过物理原理和数学推导计算出反射折射后的成像与被成像点之间的像素关系，进而计算管壁瑕疵的尺寸。摄像机的中心和曲面镜的中心同轴，基于投影几何图，摄像机焦距即从镜头中心到CCD的距离为u，是成像平面上极小的点。这个极小点的像素是真实的一个立体角的图像，则作为中心点的函数的传感器的分辨率是。以下为各参数计算方法公式表
在成像孔与对应的立体角：见公式1；
光学轴VP和连接与成像孔中心P与中心的连线的角：见公式2；
则传统摄像机的分辨率：见公式3；
在曲面镜的镜面成像的面积：见公式4；公式4中是镜面上点 处的法线与连接点和摄像机成像孔的连线之间的角度。
由于镜面的反射，经过折反射摄像机的真实图像的立体角：见公式5；
折反射摄像机的分辨率：见公式6。
摄像机的焦距与镜面的形状对装置的分辩率及视野有直接的、确定的影响。增加摄像机的焦距将提高装置的分辨率，但会减小摄像机的视野宽度。降低镜面曲率将提高装置的分辨率，但会减小影响视野宽度。
根据上述部件配置方法和计算公式，针对管道的实际尺寸和检测效果的需求，装置可对上述参数进行准确的调节，使得在可接受的检测区域范围内，检测精度达到最优。
以上实施例仅仅起到解释本实用新型技术方案的作用，本实用新型所要求的保护范围并不局限于上述实施例所述的实现方法和具体实施步骤。因此，仅对上述实施例中具体的成像模型、公式及算法进行简单替换，但其实质内容仍与本文所述方法相一致的技术方案，均应属于本申请的保护范围。
Claims (6)
1.一种管道在线检测装置，包括运行在管道中的管道机器人，其特征在于，还包括安装在管道机器人上的摄像机、激光投影仪和曲面镜；摄像机、激光投影仪和曲面镜沿管道轴线方向并列安装，其中摄像机透镜的中心与曲面镜的中心共线；摄像机上的存储模块与计算机连接。
2.根据权利要求1所述的管道在线检测装置，其特征在于，所述曲面镜为为双曲面凸镜。
3.根据权利要求1所述的管道在线检测装置，其特征在于，所述摄像机的镜头采用针孔摄像头。
4.根据权利要求1所述的管道在线检测装置，其特征在于，所述摄像机的感光器件为CCD。
5.根据权利要求1所述的管道在线检测装置，其特征在于，摄像机中的存储模块通过数据线与计算机连接。
6.根据权利要求1所述的管道在线检测装置，其特征在于，摄像机中的存储模块通过无线网络与计算机连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520389234.XU CN204630951U (zh) | 2015-06-09 | 2015-06-09 | 管道在线检测装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201520389234.XU CN204630951U (zh) | 2015-06-09 | 2015-06-09 | 管道在线检测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN204630951U true CN204630951U (zh) | 2015-09-09 |
Family
ID=54049968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201520389234.XU Active CN204630951U (zh) | 2015-06-09 | 2015-06-09 | 管道在线检测装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN204630951U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108413261A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-08-17 | 清华大学深圳研究生院 | 一种漂浮式管道诊断装置 |
| CN108627525A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-10-09 | 上海建工集团股份有限公司 | 管道内壁裂纹检测装置及方法 |
| CN109186487A (zh) * | 2018-08-17 | 2019-01-11 | 芜湖安普机器人产业技术研究院有限公司 | 一种管道椭圆度自动检测设备及其检测方法 |
| RU2818406C1 (ru) * | 2023-06-14 | 2024-05-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" | Устройство для автоматизированной диагностики технического состояния трубопроводов |
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2015
- 2015-06-09 CN CN201520389234.XU patent/CN204630951U/zh active Active
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