一种管道内窥检测装置论文和设计

全文摘要

本实用新型公开一种管道内窥检测装置，包括,成像系统和对中机构；成像系统包括通过卡扣连接的头部成像装置和能够旋转的侧向成像装置；对中机构安装在尾部外壳的外周面，对中机构一端与尾部外壳锁紧连接，另一端与管道内壁接触，对中机构能够沿管道内壁上下滑动调整张开半径。有益效果：结构光激光器和成像装置位于视野同侧，可从管道单侧送入，使用方便；结构光投射装置可进行旋转，实现不同角度和位置缺陷和深度检测；采用双成像装置头部成像可直接进行360度环向成像，便于对管道内壁情况快速观察；当需要具体观察测量缺陷或变形部位时，进行侧向成像装置进行尺寸测量。可将常规观察和精密测量进行功能分割，保证功能性的同时降低设备成本。

主设计要求

1.一种管道内窥检测装置，其特征在于，包括,成像系统和对中机构（19）；所述成像系统包括通过卡扣（5）连接的头部成像装置和能够旋转的侧向成像装置；所述对中机构（19）安装在尾部外壳（17）的外周面，对中机构（19）一端与尾部外壳（17）锁紧连接，对中机构（19）另一端与管道内壁接触，对中机构（19）能够沿管道内壁上下滑动调整张开半径。

设计方案

2.根据权利要求1所述的管道内窥检测装置，其特征在于，所述头部成像装置包括头部外壳（3）和安装在头部外壳（3）上的超广角镜头成像（1）和头部辅助照明灯（2）；所述侧向成像装置包括侧向成像装置壳体（6）和安装在侧向成像装置壳体（6）周面的侧向辅助照明灯（7）、侧向镜头及成像装置（8）、结构光激光器（9）、透明护盖（10）和安装在驱动装置外壳（12）内的驱动电机（13）和驱动齿轮（14）；所述驱动齿轮（14）与驱动电机（13）连接，所述驱动齿轮（14）带动侧向成像装置壳体（6）和驱动装置外壳（12）围绕中轴（4）转动。

3.根据权利要求2所述的管道内窥检测装置，其特征在于，所述头部外壳（3）和尾部外壳（17）通过中轴（4）连接；所述中轴穿过侧向成像装置壳体（6）上形成的中轴套筒（11），所述侧向成像装置壳体（6）与头部外壳（3）和尾部外壳（17）同轴，侧向成像装置壳体（6）和驱动装置外壳（12）能够围绕中轴（4）旋转。

4.根据权利要求1所述的管道内窥检测装置，其特征在于，所述对中机构（19）的外径与管道内径相等，对中机构（19）的轴心与管道轴线重合。

5.根据权利要求1所述的管道内窥检测装置，其特征在于，还包括有与驱动装置外壳（12）刚性连接的套盖（15），所述套盖（15）与尾部外壳（17）相互旋转。

6.根据权利要求1所述的管道内窥检测装置，其特征在于，还包括有安装在尾部外壳（17）内周的滑环（16）。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种管道检测装置；特别是涉及一种适用于管道内窥的检测装置。

背景技术

管道是工业生产中用于输送气液介质的主要设备之一，在各行业得到广泛应用。由于输送的介质大多具有易燃、易爆、高温、高压等特点，因此需定期检测其完整性以保障管道的安全运行。运行过程中管道内壁产生的腐蚀、凹坑、变形等缺陷对安全性具有明显影响，对管道内壁进行检测可及早发现此类缺陷，减少事故的发生。

目前对于管道内壁的检测可分为无损检测和视觉检测方法两大类。无损检测方法是指通过射线、超声、漏磁、涡流等技术手段对管道的内壁缺陷进行检测。其中，射线方法仅能够从管道外部进行检测，效率较低，并且难以确定缺陷的深度。超声一般采用导波方法，仅能够确定缺陷在径向方面的位置，而且灵敏度相对较低。漏磁和涡流方法通常采用内检测器的方式进行实施，能够获取较多的缺陷位置信息，但检测结果不够直观，灵敏度同样较低，对缺陷的形状和大小较为敏感。

视觉检测方法采用内窥装置探入管道，可直接通过成像装置对管道内壁的缺陷进行观察，具有检测结果直观、灵敏度高的优点。早期内窥装置仅能观察缺陷形貌，近年来出现的带有对中装置的内窥检测装置可根据获得的平面图像信息，结合成像系统的参数以及管径，计算得到缺陷的面积，但无法提供缺陷深度、管道形变等径向尺度信息。或采用结构光进行深度测量的技术方案，但需从管道两侧分别放入成像装置和结构光激光器，而实际现场通常只允许单侧放入检测装置，因此该方案应用场景极为受限。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服已有技术缺陷，提供一种适合对多种管径管道内壁的可旋转结构光且单侧置入成像装置和结构光激光器的管道内窥检测装置。

本实用新型所采用的技术方案是，一种管道内窥检测装置，包括,成像系统和对中机构；所述成像系统包括通过卡扣连接的头部成像装置和能够旋转的侧向成像装置；所述对中机构安装在尾部外壳的外周面，对中机构一端与尾部外壳锁紧连接，对中机构另一端与管道内壁接触，对中机构能够沿管道内壁上下滑动调整张开半径。

所述头部成像装置包括头部外壳和安装在头部外壳上的超广角镜头成像和头部辅助照明灯；所述侧向成像装置包括侧向成像壳体和安装在侧向成像装置壳体周面的侧向辅助照明灯、侧向镜头及成像装置、结构光激光器、透明护盖和安装在驱动装置外壳内的驱动电机和驱动齿轮；所述驱动齿轮与驱动电机连接，所述驱动齿轮带动侧向成像壳体和驱动装置外壳围绕中轴转动。

所述头部外壳和尾部外壳通过中轴连接；所述中轴穿过侧向成像装置壳体上形成的中轴套筒，所述侧向成像壳体与头部外壳和尾部外壳同轴，侧向成像装置壳体和驱动装置外壳能够围绕中轴旋转。

所述对中机构的外径与管道内径相等，对中机构的轴心与管道轴线重合。

还包括有与驱动装置外壳刚性连接的套盖，所述套盖与尾部外壳相互旋转。

还包括有安装在尾部外壳内周的滑环。

本实用新型的有益效果　1.由于结构光激光器和成像装置位于视野同侧，可从管道单侧送入，使用方便，适合工业现场的实际应用；

2.结构光投射装置可进行旋转，实现不同角度和位置的缺陷的深度检测；

3.对中机构可调整工作半径，适合管径大于对中机构最小张开半径以上的所有管道，以及类似结构管型容器的内壁检测；该装置内窥检测系统具有可拆卸、调节的对中装置，在保证检测器位于管道中轴的同时，能够适用直径大于对中装置最小尺寸的各类管道的检测，通用性较强。

4 采用双成像装置设计，头部成像装置可直接进行360度环向成像，便于对管道内壁情况进行快速观察；当发现需要具体观察测量的缺陷或变形部位时，再通过侧向成像装置进行尺寸测量。这种方式可将常规观察和精密测量进行功能分割，在提高检测效率的同时，各成像系统可针对其主要功能进行优化和设计，保证功能性的同时降低设备成本。

附图说明

图1是本实用新型检测装置的剖面结构示意图。

图中：

1.超广角镜头及成像装置 2.头部辅助照明灯 3.头部外壳

4.中轴 5.卡扣 6.侧向成像装置壳体 7.侧向辅助照明灯

8.侧向镜头及成像装置 9.结构光激光器 10.透明护盖

11.中轴套筒 12.驱动装置外壳 13.驱动电机

14.驱动齿轮 15.套盖 16.滑环

17.尾部壳体 18.尾部插头 19.对中机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

如图1所示，本实用新型一种管道内窥检测装置，包括,成像系统和对中机构19；所述成像系统包括通过卡扣5连接的头部成像装置和能够旋转的侧向成像装置；其中，头部成像系统用于对管道内壁进行广角成像；可旋转的侧向成像及结构光测深系统用于对缺陷进行面积和深度的测量。所述对中机构19安装在尾部外壳17的外周面，对中机构19一端与尾部外壳17锁紧连接，根据需要能够调整锁紧位置，对中机构19另一端与管道内壁接触，对中机构19能够沿管道内壁上下滑动调整张开半径，以适应不同的管道内径。

所述头部成像装置可直接进行360度环向成像，便于对管道内壁情况进行快速观察，包括头部外壳3和安装在头部外壳3上的超广角镜头成像1和头部辅助照明灯2；所述侧向成像装置当发现需要具体观察测量的缺陷或变形部位时，再通过侧向成像装置进行尺寸测量。这种方式可将常规观察和精密测量进行功能分割，在提高检测效率的同时，各成像系统可针对其主要功能进行优化和设计，保证功能性的同时降低设备成本，包括侧向成像壳体6和安装在侧向成像装置壳体6周面的侧向辅助照明灯7、侧向镜头及成像8、结构光激光器9、透明护盖10、套盖15和安装在驱动装置外壳12内的驱动电机13和驱动齿轮14；所述驱动齿轮14与驱动电机13连接，所述驱动齿轮14带动侧向成像壳体（6）和驱动装置外壳12围绕中轴转动；所述套盖15与驱动装置外壳12刚性连接，用于保持驱动装置外壳12在纵向方向与尾部外壳17相互连接而不至于脱落，套盖15可一同与尾部外壳17相互旋转。

所述头部外壳3和尾部外壳17通过中轴4连接，两者安装后保持相对固定；所述中轴穿过侧向成像装置壳体6上形成的中轴套筒11，所述侧向成像壳体6与头部外壳3和尾部外壳17同轴，中轴4的下端部和尾部外壳17的内壁安装有滑环16；侧向成像装置壳体6和驱动装置外壳12能够围绕中轴4旋转。所述对中机构19的外径与管道内径相等，并具备锁死功能，对中机构19的轴心与管道轴线重合。滑环16将能够旋转的侧向成像装置中的通信和供电线路以电气形式连接至尾部外壳内部，最终与头部成像装置的线缆共同连接至尾部插头。滑环可保持一侧线缆的触点随侧向成像装置旋转的同时，另一侧的输出触点相对固定，避免出现线缆缠绕导致的接触不良和旋转受限问题。

下面对本实用新型的工作原理和使用作进一步说明：

所述超广角镜头及成像装置对管道内壁进行全角度成像，通过中轴内部和尾部插头18将图像传至外部；所述结构光激光器发射的结构光经过透明护盖投射到管道内壁；所述侧向成像装置对管道内壁和投射的结构光进行成像，并通过滑环和尾部插头将图像传送到外部计算机进行处理；所述驱动电机可通过驱动齿轮使成像装置壳体旋转运动，控制结构光束和侧向成像装置的角度。

使用时，检测装置首先调节对中机构使其外径等于管道内径，以保证放入后装置轴心与管道轴线重合。实施检测时，超广角镜头及成像装置在辅助照明灯的照射下对管道内壁进行360度周向成像，将图像数据传至上位计算机，可以快速观察内壁腐蚀情况。

当快速观察发现管道内壁缺陷时，通过沿轴向移动检测装置以及驱动电机调整侧向成像系统正对至缺陷部位进行成像，根据光学系统参数此时可测量出缺陷的平面尺寸和面积信息；然后打开结构光激光器，将光束投射至拟测深缺陷处，此时光束形状将随管道内壁外观轮廓变化，侧向成像装置对结构光束进行成像并传至上位计算机进行处理，基于预先标定的成像系统参数、管壁内径和几何空间变换模型可计算得到光束对应的内壁轮廓轴向尺度信息，两者综合可实现管道内壁缺陷三维信息的测量。

由于采用侧向成像装置和结构光测深系统，可测量管道内壁形状和缺陷深度，结合内窥成像装置提供缺陷的三维信息；另外，内窥检测系统具有可拆卸、调节的对中装置，在保证检测器位于管道中轴的同时，能够适用直径大于对中装置最小尺寸的各类管道的检测，通用性较强。

值得指出的是，本实用新型的保护范围并不局限于上述具体实例方式，根据本实用新型的基本技术构思，也可用基本相同的结构，可以实现本实用新型的目的，如，可通过反射镜与结构光激光器配合实现侧向结构光的投射，但其对精密度具有较高要求，成本会高于本装置。只要本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本实用新型的保护范围。

设计图

一种管道内窥检测装置论文和设计

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