CN215338427U - 搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，包括车身，所述车身上设置有集成摄像头和多个卡接块，卡接块上分别设置有对车身行走进行限位的限位组件，且限位组件设置在车身的周侧；所述限位组件包括转动设置在卡接块上的连接杆和设置在连接杆背离车身端部的限位件；所述卡接块上设置有将连接杆固定在卡接块上的固定组件；所述卡接块上开设有移动孔，固定组件包括穿设移动孔的固定件和与固定件配合使用的锁紧件，且固定件滑动穿设连接杆。本实用新型有利于降低机器人在遇到管道内壁或障碍物时产生倾斜，甚至倾倒的概率，提高机器人行走时的稳定性，进而有利于提高机器人检测的准确性、精度和效率。

Description

搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人

技术领域

本实用新型涉及排水管道检测机器人的技术领域，具体地，涉及一种搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人。

背景技术

排水管道检测机器人系统，一种可用于排水管道内部摄像检测及测量工作的管道机器人，具有强劲的动力性能，驱动及越障能力强，即使在恶劣的管道条件下也能正常工作。

公开号为CN212804786U的中国实用新型专利文献公开了一种市政排水管道检测机器人，包括移动组件和检测组件，转轴与电机的输出端连接，第一齿轮固定安装在转轴的下端，电机驱动转轴转动，带动第一齿轮转动，第二齿轮设置有两组，且均啮合连接在第一齿轮的两端，第一齿轮带动第二齿轮转动，连接杆固定安装在第二齿轮的下端，刷子固定安装在连接杆的下端，使得刷子通过转动对地面进行清扫，扫除青苔污垢，便于机器人的行走，同时也方便清扫水管内壁，连接水管的一端与外界水源连接，另一端设置在防护罩的内部，喷头固定安装在连接水管的下端，且设置在清洗机构的上端，喷头可向着刷子端喷水，便于冲走刷子清扫下来的污垢，清洗效果好。

针对上述中的相关技术，发明人认为上述机器人在管道内行走时，碰到管道内壁等障碍物容易发生歪斜甚至倾倒，导致检测不准确，甚至重新对排水管道机器人进行操作，检测精度和检测效率较低。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人。

根据本实用新型提供的一种搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，包括车身，所述车身上设置有集成摄像头和多个卡接块，卡接块上分别设置有对车身行走进行限位的限位组件，且限位组件设置在车身的周侧；

所述限位组件包括转动设置在卡接块上的连接杆和设置在连接杆背离车身端部的限位件；

所述卡接块上设置有将连接杆固定在卡接块上的固定组件；

所述卡接块上开设有移动孔，固定组件包括穿设移动孔的固定件和与固定件配合使用的锁紧件，且固定件滑动穿设连接杆。

优选的，所述限位件包括导向轮，且限位件和连接杆转动连接。

优选的，所述限位组件可拆卸设置在车身上。

优选的，所述连接杆包括转动设置在卡接块上的第一连杆和设置在第一连杆背离卡接块端部的第二连杆，第一连杆和第二连杆相对运动连接，且第一连杆上设置有将第二连杆固定在第一连杆上的固锁件。

优选的，所述第一连杆和第二连杆相对伸缩滑动连接。

优选的，所述第一连杆和第二连杆相对转动连接。

优选的，所述集成摄像头包括摄像头和集成摄像头支架，所述集成摄像头支架设置在车身上，摄像头设置在集成摄像头支架上，所述摄像头上设置有超亲水涂层。

优选的，所述车身上设置有为摄像头进行补光的补光灯。

优选的，所述集成摄像头上还包括发射激光的激光器、传感器和芯片；所述激光器和传感器设置在集成摄像头支架上，所述激光经过障碍物折射，折射后的激光射向传感器，所述传感器和芯片电连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、当搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人在行走时，限位件和管道接触，并相对移动，对车身进行限位，车身通过连接杆端部的限位件进行限位，有利于降低机器人在遇到管道内壁或障碍物时产生倾斜，甚至倾倒的概率，提高机器人行走时的稳定性，进而有利于提高机器人检测的准确性、精度和效率；

2、当搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人在行走时，导向轮在管道内对机器人进行限位的同时转动行走，便于机器人的行走；

3、当搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人在行走时，多个限位组件设置在车身的周侧，从多个角度对机器人进行限位，进一步提高了排水管道检测机器人在行走时的稳定性，进而有利于提高机器人检测的准确性、精度和效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例一的CCTV-TOF管道检测机器人第一结构图；

图2为本发明实施例一的CCTV-TOF管道检测机器人第二结构图；

图3为本发明实施例一为突出显示限位组件结构的剖视图；

图4为本发明实施例一为突出显示限位组件结构的侧视图；

图5为本发明实施例一的CCTV-TOF集成摄像头图；

图6为本发明实施例一的机器人的系统结构图；

图7为本发明实施例二的CCTV-TOF管道检测机器人结构图；

图8为本发明实施例二为突出显示限位组件结构的侧视图。

附图标记：

U型防护条1 连接杆12

CCTV-TOF集成摄像头2 限位件13

LED补光光源3 卡接块14

伸缩架4 移动孔15

车轮5 固定件16

电缆6 锁紧件17

车身7 第一连杆18

集成摄像头支架8 第二连杆19

CCTV摄像头9 固锁件20

TOF-3D成像传感器10 销轴21

激光光源11

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型实施例一公开了一种搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，如图1和图2所示，包括车身7，车身7上设置有多个卡接块14、集成摄像头和多个对车身7行走进行限位的限位组件，且限位组件设置在车身7的周侧。本实施例限位组件设置在车身7的两侧。多个限位组件设置在车身7的周侧，从多个角度对机器人进行限位，提高了排水管道检测机器人在行走时的稳定性，进而有利于提高机器人检测的准确性、精度和效率。

限位组件和卡接块14一一对应设置，限位组件通过卡接块14设置在车身7上，限位组件包括转动设置在卡接块14上的连接杆12和设置在连接杆12背离车身7端部的限位件13。限位件13包括导向轮，且限位件13和连接杆12转动连接。导向轮例如是万向轮。导向轮在管道内对机器人进行限位的同时转动行走，便于机器人的行走。

如图3和图4所示，连接杆12通过一销轴21转动设置在卡接块14上，且卡接块14上设置有将连接杆12固定在卡接块14上的固定组件。卡接块14上开设有移动孔15，且移动孔15呈弧形且围绕销轴21设置。固定组件包括穿设移动孔15的固定件16和与固定件16配合使用的锁紧件17，且固定件16滑动穿设连接杆12。固定件16包括螺栓，锁紧件17包括螺母。连接杆12转动设置在卡接块14上，有利于根据不同规格的管道调整连接杆12和车身7之间的角度，有利于提高排水管道检测机器人的适用性。固定组件结构简单，便于连接杆12的固定。

卡接块14可拆卸设置在车身7上。卡接块14通过四个螺栓固定设置在车身7上，螺栓呈长方形分布在卡接块14上。连接杆12包括转动设置在卡接块14上的第一连杆18和设置在第一连杆18背离卡接块14端部的第二连杆19，第一连杆18和第二连杆19相对伸缩滑动连接，且第一连杆18上设置有固定第二连杆19的固锁件20，固锁件20将第二连杆19抵紧在第一连杆18上。固锁件20包括螺栓。卡接块14可拆卸设置，有利于将限位组件从车身7上拆卸下来，根据不同规格的管道和排水管道检测机器人对限位组件进行安装和拆卸，进一步提高排水管道检测机器人的适用性。第一连杆18和第二连杆19相对伸缩滑动，有利于根据不同规格的管道调整连接杆12的长度，有利于提高排水管道检测机器人的适用性。

如图1和图5所示，集成摄像头包括摄像头、集成摄像头支架8、发射激光的激光器、传感器和芯片，集成摄像头例如是CCTV-TOF集成摄像头2，摄像头例如是CCTV摄像头9，集成摄像头支架8固定设置在车身7上，摄像头设置在集成摄像头支架8上，摄像头上设置有超亲水涂层。激光器例如是激光光源11，传感器包括TOF成像传感器，激光器和传感器设置在集成摄像头支架8上，激光经过障碍物折射，折射后的激光射向传感器，传感器和芯片电连接。

集成摄像头进行防雾处理，在摄像头上设置超亲水涂层。将集成摄像头进行防雾处理：将摄像头表面喷涂均匀的超亲水涂层，增大了水的表面张力，水在其表面无法形成水珠，而是在基材表面摊平呈水膜，保证光线正常穿过，不影响视线，起到防雾的效果，确保检测过程顺利进行。

车身7上设置有为摄像头进行补光的补光灯，即补光光源。该排水管道检测机器人还包括补光光源，补光光源包括LED补光光源3。补光光源为摄像头视野进行补光。

该排水检测机器人还包括TOF图像数据处理系统和综合分析系统，集成摄像头包括摄像头、激光光源11、TOF成像传感器、集成摄像头支架8和芯片，摄像头设置在集成摄像头支架8上。集成摄像头包括CCTV-TOF集成摄像头2，TOF图像数据处理系统包括TOF-3D图像数据处理系统，摄像头包括CCTV摄像头9，TOF成像传感器包括TOF-3D成像传感器10。CCTV-TOF集成摄像头2安装在集成摄像头支架8上，集成摄像头包含CCTV摄像头9、TOF-3D成像传感器10和激光光源11。

该排水管道检测机器人还包括伸缩架4。伸缩架4调整摄像头的高度和角度，控制摄像头的视野和TOF成像传感器的位置。伸缩架4包括一级支架和二级支架。伸缩架4由液压驱动的，伸缩架4由两级顺序伸缩支架组成，一级支架用于角度开合调整，伸缩架4以与机身连接点为轴，绕轴可前后转动，摄像机头本身可左右转动，联动可实现摄像机头的多方位观察角度。二级支架主要用于调整摄像头的高度,针对不同管道可调节镜头与管壁的距离，实现图像的清晰传播和局部位置的精细观察。

激光光源11发射激光，激光在排水管道内传导遇到障碍物并折回。激光可以在真空中传播不需要介质，遇到障碍物会返回。TOF成像传感器采集排水管道内折回的激光，并将排水管道内折回的激光转化为电信号，进而将电信号转化为数字信号，将数字信号传输至芯片。

芯片缓存数字信号数据，将数据暂存并把数据发送至TOF图像数据处理系统。缓存模块将芯片收集的数字信号数据暂时存储并把数据通过控制器发送至终端上的TOF图像数据处理系统。数字信号在传输过程中不仅具有较高的抗干扰性，还可以通过压缩，占用较少的带宽，实现在相同的带宽内传输更多、更高视频等数字信号的效果。此外，数字信号还可用来存储，并可直接用于计算机处理。TOF图像数据处理系统对数据进行处理，并将处理后的数据传输至综合分析系统。摄像头录制信息。综合分析系统将处理后的数据和摄像头录制的信息进行综合叠加。该排水管道检测机器人包括总控制系统，TOF图像数据处理系统和总控制系统安装在终端上；总控制系统包括控制器，芯片包括缓存模块，数字信号传输至缓存模块，缓存模块缓存大量数据保证数据传输质量，缓存模块将TOF收集的大量数据暂时存储，并把数据通过控制器发送至终端上的TOF图像数据处理系统。缓存模块将大量回传的信息在缓存模块暂时存储。

该排水管道检测机器人还包括终端和车轮5，终端控制车轮5的前进方向和前进速度。终端包括电脑笔记本终端。

该排水管道检测机器人包括车身7和电缆6，U型防护条1和伸缩架4设置在车身7上，通过电缆6传输视频和TOF信号到笔记本终端，笔记本终端可以实时观看CCTV视频，和TOF的模拟图像并且综合数据处理信息在笔记本终端。

TOF成像传感器包括多个快门，快门在不同时间采集反射光线，即快门在不同时间采集管道内折回的激光。TOF成像传感器是TOF的相机的核心，比普通图像传感器更复杂，它包含4个快门，用来在不同时间采样反射光线。控制单元相机的电子控制单元触发的光脉冲序列与芯片电子快门的开/闭精确同步，并对传感器电荷执行读出和转换，将它们引导至分析单元和数据接口。

如图1和图6所示，将CCTV-TOF系统的整体结构进行了简单的介绍，本管道检测机器人两大部分组成：管道机器人及硬件操作系统和数据处理的软件系统组成。通过将CCTV模块和TOF数据采集系统整合，软件分析系统整合，得到具有全新功能的管道检测机器人，能够出具包含TOF检测分析报告和CCTV视频的综合管道检测报告。

本发明的管道探测机器人在CCTV机器人上新增A、B系统：A、TOF-3D图像采集系统，包含TOF摄像机激光光源11、TOF-3D成像传感器10，芯片(信息储存处理转输)等。将CCTV-TOF集成摄像头2和芯片搭载在CCTV管道检测机器人上。B、TOF-3D图像数据处理模块。将此模块安装在操作机器人的电脑笔记本终端。

总控制系统含总控制模块和总控制器，总控制模块在主机里，总控制器是操作硬件。

CCTV-TOF检测机器人包含TOF-3D数据摄像采集系统、TOF-3D图像数据处理系统(包括控制模块，信息存储模块、信息传输模块)、CCTV数据采集系统、车身行走和操作系统、综合分析系统(综合信息处理模块)。

搭载TOF传感器单元和信息处理系统的CCTV管道机器人，该机器人包含CCTV-TOF集成摄像头2，CCTV-TOF集成摄像头2上包含TOF摄像机激光光源11、成像传感器和芯片(信息储存处理转输)等。

该机器人包含TOF的数据处理系统、总控制系统和专业软件。3D-TOF图像传感器处理系统是计算单元，包含检测信息定位模块、检测信息处理模块和检测信息传输模块。检测信息定位模块：定位管道的地理坐标，机器人在管道中的行进位置。检测信息处理模块：将管道内折回的激光转换成电信号，再转换成数字信号。检测信息传输模块：将数字信号传输至综合信息处理系统。

总控制系统在笔记本终端上，协调控制数据的采集，缓存，数据传输、分析处理。专业软件实现数据和视频的呈现，生成测评报告。专业软件通用是CCTV自带的显示软件。

当搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人在使用时，将卡接块14安装在车身7上，使第一连杆18在卡接块14上转动，进而第一连杆18带动固定件16在移动孔15内移动，第一连杆18调整到合适位置，进而固定件16和锁紧件17配合夹紧卡接块14固定第一连杆18，第二连杆19和第一连杆18相对滑动，如此将连接杆12调整到合适长度，进而固锁件20将第二连杆19抵紧在第一连杆18上，至此，将排水管道检测机器人放入排水管道行走，车身7通过连接杆12端部的限位件13进行限位，同时补光灯为摄像头进行补光，集成摄像头对信息进行采集检测。车身7通过连接杆12端部的限位件13进行限位，有利于降低机器人在遇到管道内壁或障碍物时产生倾斜，甚至倾倒的概率，提高机器人行走时的稳定性，进而有利于提高机器人检测的准确性、精度和效率。

本发明实施例二还公开了一种搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，如图7和图8所示，与实施例一的不同之处在于，第一连杆18和第二连杆19相对转动，第一连杆18背离卡接块14的端部和第二连杆19靠近卡接块14的端部的连接处为铰接点。固锁紧固定第一连杆18和第二连杆19的方式为螺栓和螺母配合锁紧。当排水管道检测机器人在使用时，第一连杆18和第二连杆19相对转动，根据不同规格的管道将连接杆12调整到合适的位置，进而通过固锁件20将第一连杆18和第二连杆19夹紧在一起，有利于根据不同规格的管道调整管道和车身7之间的距离，有利于适用不同规格的管道，进而提高排水管道检测机器人的适用性。

本发明实施例三还公开了一种搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人检测方法，即一种将TOF和CCTV排水管道检测技术结合的管道检测方法，如图1和图2所示，包括如下步骤，即CCTV-TOF管道检测机器人管道检测实施过程：管道检测前期步骤：进行管道检测的前期工作，包括收集资料、现场踏勘、仪器自检、设立安全标志、管道封堵与清淤工作。

管道检测准备步骤：开始检测时，打开排水管道检测机器人电源，将排水管道检测机器人放入待检测管段起点，开启集成摄像头，打开补光光源，用终端控制车轮5的前进方向和前进速度，并利用伸缩架3调整摄像头的高度，调整摄像头的角度，控制摄像头视野和TOF成像传感器的位置。开始检测时，打开管道检测机器人电源，将管道机器人放入待检测管段起点，开启包含TOF-3D数据采集和CCTV视频采集的集成摄像头，打开LED补光光源3，用笔记本终端控制管道机器人的车轮5的前进方向、前进速度，并利用伸缩架3调整摄像头的高度，调整摄像头的角度，控制CCTV视野和TOF传感器的位置。机器人下管道后调整角度后，同时开启CCTV摄像头和TOF传感器，CCTV摄像头开启之后开始录制。

管道数据采集步骤：激光光源11发射激光，TOF成像传感器将管道内折回的激光转换成电信号，电信号转换成数字信号后传输至缓存模块，缓存模块把数据通过控制器发送至终端上的TOF图像数据处理系统，TOF图像数据处理系统将处理后的数据传输至综合分析系统与摄像头录制的信息进行综合叠加，得到叠加信息。TOF-3D数据采集系统开始工作，激光光源11发射激光，TOF-3D成像传感器10将管道内折回的激光转换成电信号，再转换成数字信号后传输至缓存模块(在CCTV-TOF集成摄像头2中的芯片上)，再把数据通过控制器发送至笔记本终端上的TOF-3D图像数据处理系统，经处理后的信息传输至综合分析系统与CCTV录制的信息进行综合叠加。在整个过程中，采集，缓存，数据传输等各个部分都是在总控制系统(在笔记本终端上)的控制下协调工作。

管道恢复步骤：检测完成后提出排水管道检测机器人，解除管道封堵，恢复路面行驶。

检测报告上传步骤：终端采用数据处理系统，数据处理系统将叠加信息自动处理分析后，形成检测报告，并将检测报告上传至当地的管网GIS系统。笔记本终端的数据处理系统将CCTV和TOF数据自动处理分析后，形成检测报告，检测报告含TOF信息的分析的文本、图像和CCTV视频两部分。将检测信息上传至当地的管网GIS系统。一份TOF的分析报告，一份CCTV视频，以后系统更新后可能会对两份信息进行耦合分析，比如检测结果不一致时的分析，目前是各自输出。

本发明所属技术应用排水管道检测领域。TOF是Time Of Flight的简写，直译为飞行时间，顾名思义就是根据光信号在目标物体和传感器之间的传播时间以及光的传播速度来完成目标物体之间距离的算。飞行时间三维测距仪器的图像传感器拥有独特的功能，每一个像素都是一个完整的解调接收器，因此不再需要激光扫描仪逐个点扫描后组合成三维图像，而是各个像素并行工作直接完成三维信息的实时测量。

TOF技术有如下优点：与其他距离传感器(例如超声波或激光)相比，飞行时间传感器能够非常快速地组成场景的3D图像，短时间内精准地检测物体。TOF检测不受湿度，气压和温度的影响，尤其适合于潮湿的地下管道内环境。TOF传感器使用激光，能够高精度地测量长距离管道。TOF传感器具有灵活性，能够检测各种形状和大小的近距离和远距离物体。

TOF的数据成像是迅速的，在笔记本终端利用配套的专用软件可同步观察CCTV和TOF3D模拟成像，根据现场情况可调整机器人的行进速度角度等。该处理系统可在线传输检测时时情况，方便远端客户观看。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，其特征在于，包括车身(7)，所述车身(7)上设置有集成摄像头和多个卡接块(14)，卡接块(14)上分别设置有对车身(7)行走进行限位的限位组件，且限位组件设置在车身(7)的周侧；

所述限位组件包括转动设置在卡接块(14)上的连接杆(12)和设置在连接杆(12)背离车身(7)端部的限位件(13)；

所述卡接块(14)上设置有将连接杆(12)固定在卡接块(14)上的固定组件；

所述卡接块(14)上开设有移动孔(15)，固定组件包括穿设移动孔(15)的固定件(16)和与固定件(16)配合使用的锁紧件(17)，且固定件(16)滑动穿设连接杆(12)。

2.根据权利要求1所述的搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，其特征在于，所述限位件(13)包括导向轮，且限位件(13)和连接杆(12)转动连接。

3.根据权利要求1所述的搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，其特征在于，所述限位组件可拆卸设置在车身(7)上。

4.根据权利要求1所述的搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，其特征在于，所述连接杆(12)包括转动设置在卡接块(14)上的第一连杆(18)和设置在第一连杆(18)背离卡接块(14)端部的第二连杆(19)，第一连杆(18)和第二连杆(19)相对运动连接，且第一连杆(18)上设置有将第二连杆(19)固定在第一连杆(18)上的固锁件(20)。

5.根据权利要求4所述的搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，其特征在于，所述第一连杆(18)和第二连杆(19)相对伸缩滑动连接。

6.根据权利要求4所述的搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，其特征在于，所述第一连杆(18)和第二连杆(19)相对转动连接。

7.根据权利要求1所述的搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，其特征在于，所述集成摄像头包括摄像头和集成摄像头支架(8)，所述集成摄像头支架(8)设置在车身(7)上，摄像头设置在集成摄像头支架(8)上，所述摄像头上设置有超亲水涂层。

8.根据权利要求7所述的搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，其特征在于，所述车身(7)上设置有为摄像头进行补光的补光灯。

9.根据权利要求7所述的搭载飞行时间模块的排水管道检测机器人，其特征在于，所述集成摄像头上还包括发射激光的激光器、传感器和芯片；所述激光器和传感器设置在集成摄像头支架(8)上，所述激光经过障碍物折射，折射后的激光射向传感器，所述传感器和芯片电连接。

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