CN111664807B - 旋转结构光法管道检测*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种旋转结构光法管道检测***，涉及轮廓检测技术领域，包括行进装置、旋转装置、结构光发生器、工业相机及检测装置；旋转装置设有旋转轴；结构光发生器设置于旋转轴上，用于向钢管的内壁发射结构光；工业相机设置于行进装置上，用于采集钢管的内壁的图像，工业相机的采集区域与结构光发生器的结构光的投射区域一致；检测装置与工业相机电连接。本发明提供的旋转结构光法管道检测***，通过行进装置带动上方的结构光发生器和工业相机沿钢管的轴向移动，实现对钢管内壁的整体检测，工业相机能够将结构光处对应的在钢管内壁轮廓信息进行采集，有效的增大了对钢管的检测范围，保证了检测的全面性。

Description

旋转结构光法管道检测***

技术领域

本发明属于轮廓检测技术领域，更具体地说，是涉及一种旋转结构光法管道检测***。

背景技术

钢管作为一种工业生产中的常用构件，不仅可以用来输送流体和粉状固体，还可以用于制造多种机械零件。在建筑领域中，可以用钢管制造建筑结构网架、支柱或设备支架，上述结构可以减轻架体的整体重量，节省20％-40％的金属用量。大直径钢管还可以用于制造公路或桥梁，采用大直径钢管不但可以节省钢材、简化施工，而且可以大大减少保护层的涂覆面积，进而起到节约投资和维护费用的作用。综上可知，钢管具有广泛的使用空间，对国民经济发展和人类生活品质的提高关系甚大，任何其他类型的钢材都不能完全代替钢管。

为了保证钢管的质量，钢管出厂前需要进行严格的检测。现有的钢管检测技术中，工作人员将连接有钢缆的摄像装置推入钢管内部进行，但该检测方法受钢缆长度的限制，无法进行长尺寸的钢管内部的全面检测，这给钢管内壁的检测带来很大的不便，影响了钢管检测的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转结构光法管道检测***，以解决现有技术中存在的钢管检测不全面、且检测精度差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种旋转结构光法管道检测***，包括行进装置、旋转装置、结构光发生器、工业相机以及检测装置；行进装置用于沿钢管的轴向运动；旋转装置设置于行进装置上，旋转装置设有沿水平方向设置且垂直于行进装置的运行方向的旋转轴；结构光发生器设置于旋转轴上，用于向钢管的内壁发射结构光；工业相机设置于行进装置上，用于采集钢管的内壁的图像，工业相机的采集区域与结构光发生器的结构光的投射区域一致；检测装置与工业相机电连接。

作为本申请另一实施例，行进装置的顶部设有沿水平方向设置的平台，旋转装置、结构光发生器和工业相机分别设有两个，且两个旋转装置、两个结构光发生器和两个工业相机分别对称设置于平台的上下两侧。

作为本申请另一实施例，在垂直于行进装置的行走方向上，平台的两侧还分别设有向外侧延伸的弹性顶撑件，弹性顶撑件的外端设有用于与钢管的内壁滚动配合的导轮。

作为本申请另一实施例，弹性顶撑件包括滑轨、两个交叉杆以及拉簧；滑轨沿行进装置的走向设置于平台的侧边沿上；两个交叉杆的中部通过沿上下方向设置的转轴转动连接，两个交叉杆靠***台的一端分别与滑轨滑动配合；拉簧设置于两个交叉杆之间且位于两个交叉杆靠***台的一侧。

作为本申请另一实施例，滑轨设有背离平台一侧设置的滑动腔，两个交叉杆靠***台的一端分别设有位于滑动腔内且与滑轨滑动配合的滑杆。

作为本申请另一实施例，滑动腔的中部还设有隔断件，两个滑杆分别位于隔断件的两侧。

作为本申请另一实施例，行进装置包括四个升降支杆、两个横管以及四个滚轮；四个升降支杆分别位于平台的下方四角处；两个横管分别沿垂直于行进装置的运行方向设置，其中一个设置于两个升降支杆的下端，另一个设置于另外两个升降支杆的下端；四个滚轮分别转动连接于横管的两端，且至少一个滚轮连接有行进驱动件。

作为本申请另一实施例，升降支杆包括固定杆、套装杆以及升降驱动件；固定杆的上端与平台的底面相连；套装杆套设于固定杆的下端外周，且与固定杆在上下方向上滑动连接并锁定；升降驱动件的上端与固定杆的下端相连，用于驱动固定杆上下移动，升降驱动件设置于套装杆内。

作为本申请另一实施例，旋转结构光法管道检测***还包括控制器，控制器分别与行进驱动件、旋转装置、升降驱动件以及检测装置电连接。

作为本申请另一实施例，平台上设有与控制器电连接的距离传感器，距离传感器设有两个，且两个距离传感器对称设置于平台的上下两侧。

本发明提供的旋转结构光法管道检测***的有益效果在于：与现有技术相比，本发明提供的旋转结构光法管道检测***，通过行进装置带动上方的结构光发生器和工业相机沿钢管的轴向移动，实现对钢管内壁的整体检测，工业相机能够将结构光处对应的在钢管内壁轮廓信息进行采集，并传输至检测装置中进行分析，有效的增大了对钢管的检测范围，保证了检测的全面性，通过旋转装置带动结构光发生器调整摆动角度，使得结构光发生器发出的光线能够准确被工业相机采集到，保证钢管检测的准确性，提高钢管的产品质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的旋转结构光法管道检测***实施例一的俯视局部剖视结构示意图；

图2为图1的主视的结构示意图；

图3为图1的左视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的旋转结构光法管道检测***实施例二的俯视局部剖视结构示意图。

其中，图中各附图标记：

100、行进装置；110、平台；120、升降支杆；121、固定杆；122、套装杆；123、升降驱动件；130、横管；140、滚轮；200、旋转装置；210、旋转轴；300、结构光发生器；400、工业相机；500、控制器；600、弹性顶撑件；610、滑轨；611、隔断件；620、滑杆；621、滑块；630、交叉杆；631、转轴；640、拉簧；650、导轮；710、距离传感器。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图4，现对本发明提供的旋转结构光法管道检测***进行说明。旋转结构光法管道检测***，包括行进装置100、旋转装置200、结构光发生器300、工业相机400以及检测装置；行进装置100的顶部设有平台110，行进装置100用于沿钢管的轴向运动；旋转装置200设置于行进装置100上，且旋转轴210垂直于行进装置100的运行方向；结构光发生器300设置于旋转装置200的输出端上，且用于绕旋转轴210摆动并向钢管的内壁上发射结构光；工业相机400设置于行进装置100上，用于采集钢管内壁上的结构光，工业相机400和结构光发生器300分别位于旋转轴210的两侧；检测装置与工业相机400电连接。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更若干个该特征。在本发明的描述中，“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明提供的一种旋转结构光法管道检测***，与现有技术相比，本发明提供的旋转结构光法管道检测***，通过行进装置100带动上方的结构光发生器300和工业相机400沿钢管的轴向移动，实现对钢管内壁的整体检测，工业相机400能够将结构光发射到钢管内壁对应区域的轮廓信息进行采集，并传输至检测装置中进行分析，实现对钢管内壁质量的精准检测，有效的增大了对钢管的检测范围，保证了检测的全面性，通过旋转装置200带动结构光发生器300调整摆动角度，实现结构光发射角度的调整以便被工业相机400采集到，保证了钢管检测的准确性，提高了钢管的产品质量。

本实施例中，检测装置用于接收工业相机400采集到的信号，并对其进行分析，以判断钢管内壁的质量情况，实现甄别次品的作用。行进装置100用于带动上方的结构光发生器300以及工业相机400沿钢管的轴向移动，实现对钢管长度方向的全面检测，避免传统采用钢丝绳牵引所造成的行进距离不足的问题。行进装置100用于承托工业相机400和结构光发生器300，工业相机400可以采集钢管上半个圆弧位置的图像，实现对钢管的上半个圆弧区域的全面检测，后续可以通过将钢管旋转180°实现对下半个圆弧区域的检测，完成钢管圆周方向的整体检测。在结构光发生器300向钢管的内壁上发射结构光时，需要使结构光投射至钢管内壁的区域与工业相机400能够采集图像信号的区域范围相重合，保证结构光发射角度的准确才能实现工业相机400对钢管内壁对应位置图像信息的有效采集。

工业相机400与结构光发生器300设置在行进装置100上且对应钢管的轴线上的不同位置处。本实施例中，为了使结构光发生器300发射的结构光投射的区域与工业相机400的采集区域对应，将工业相机400设置在旋转装置200远离结构光发生器300的一侧。当旋转装置200静止时，结构光发生器300的发生方向为向上的状态，当需要进行检测时，旋转轴210带动结构光发生器300逆时针摆动，结构光发生器300的发射方向逐渐在旋转装置200的带动下向靠近工业相机400一侧的钢管顶壁上投射，便于实现结构光投射区域与工业相机400采集区域的有效对应，实现准确的检测效果。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图4，作为本申请另一实施例，行进装置100的顶部设有沿水平方向设置的平台110，旋转装置200、结构光发生器300和工业相机400分别设有两个，且两个旋转装置200、两个结构光发生器300和两个工业相机400分别对称设置于平台110的上下两侧。为了实现对钢管内壁上半个圆弧区域和下半个圆弧区域的同步检测，提高钢管内壁的检测效率，在平台110的上方和下方对称设置了两个工业相机400、两个旋转装置200和两个结构光发生器300，上述上下下两组构件在行进装置100行进的过程中可以进行同步检测，以同时可完成钢管内壁圆周方向的全面检测，有效的提高了钢管的检测效率，保证了全面的检测效果。

结构光发生器300与旋转装置200的旋转轴210通过连杆相连，连杆与结构光发生器300的远离发射端口的一侧板面相连。结构光的发光平面平行于旋转装置200的旋转轴210，能够绕旋转轴210的轴线发生摆动，进而实现结构光的发射角度与钢管轴线之间夹角的变化，以便结构光发生器300能够将结构光准确的投射到工业相机400能够采集到的钢管内壁的对应区域上，工业相机400将该区域的图像信息传输给检测装置，经检测装置分析得到钢管内壁质量的具体结果。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图4，在垂直于行进装置100的行走方向上，平台110的两侧还分别设有向外侧延伸的弹性顶撑件600，弹性顶撑件600的外端设有用于与钢管的内壁滚动配合的导轮650。位于平台110两侧的弹性顶撑件600能够对行进装置100的走向进行有效的限定，由于行进装置100是按直线方向进行的，如果初始行进方向发生出现细微偏差，在后续的长尺寸钢管内运行时，便会累积成较大的位置偏移量。弹性顶撑件600通过外端的导轮650能够与钢管的内壁形成弹性抵接作用，便于均衡行进装置100两侧的受力，避免行进装置100向轴向一侧偏移量逐渐变大的问题，进而保证时刻对钢管的内壁圆周方向进行全面检测的效果。

弹性顶撑件600可以采用固定在平台110上的直杆结合套装在直杆的外端的套管的形式，直杆的外端和套管的内壁之间设有弹性元件，导轮650设置于套管的外端。自然状态下，弹性元件处于伸长状态，导轮650至平台110中心线的距离大于钢管的内径；需要进行钢管检测时，压缩弹性元件至套管外端的导轮650能够进入钢管内，行进时，弹性元件处于受压状态，导轮650与钢管内壁滚动配合。弹性顶撑件600的弹性顶撑可以避免其对钢管内壁的刚性破坏，既能实现顶撑作用，又可以对钢管的内壁实现有效的保护。

弹性顶撑件600在钢管的径向方向上具有一定的向外伸展的弹力，在行进装置100运行过程中，当行进装置100逐渐发生偏移时，平台110一侧的弹性顶撑件600向靠近钢管内壁的一侧偏移，此时，弹性顶撑件600的外端会受到较大的顶推力，另一侧的弹性顶撑件600则逐渐向远离该测钢管内壁的方向运动，与钢管内壁的之间的顶撑力变小，在平台110两侧顶推力变化的情况下，行进装置100会向钢管的轴线位置纠正，实现自动纠偏的效果，保证结构光的发射位置的准确性。

在弹性顶撑件600的外端设置的导轮650，能够与钢管内壁之间产生滚动配合，便于降低行进装置100在行进过程中收到的阻力，减小行进装置100的动能损耗。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图4，弹性顶撑件600包括滑轨610、两个交叉杆630以及拉簧640；滑轨610沿行进装置100的走向设置于平台110的侧边沿上；两个交叉杆630的中部通过沿上下方向设置的转轴631转动连接，两个交叉杆630靠***台110的一端分别与滑轨610滑动配合；拉簧640设置于两个交叉杆630之间且位于两个交叉杆630靠***台110的一侧。本实施例中，通过交叉设置的交叉杆630以及设置于交叉杆630之间的拉簧640实现导轮650与钢管内壁之间的抵接。当行进装置100发生的行进路线发生偏斜时，偏斜一侧的交叉杆630外端的导轮650与钢管内壁之间的顶撑力变大，两个交叉杆630分别分别绕转轴631向夹角变大的方向转动的趋势，但是在拉簧640的拉力作用下，减缓了上述变化趋势。另外，另一侧的交叉杆630与内壁之间的顶撑力变小，在拉簧640对交叉杆630拉紧的作用下，平台110会向反向恢复，实现行进方向的自动纠偏。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图3，滑轨610设有背离平台110一侧设置的滑动腔，两个交叉杆630靠***台110的一端分别设有位于滑动腔内且与滑轨610滑动配合的滑杆620。滑轨610的滑动腔的开口朝向钢管的内壁，交叉杆630的端部设有位于滑动腔内，且与滑轨610滑动配合的部件。

进一步的，请参阅图4，可以在滑动腔内设置滑块621，滑块621的中部设有用于与交叉杆630的端部转动连接的小轴，两个交叉杆630的夹角发生变化时，滑块621对应可以在滑轨610中发生移动，且交叉杆630和滑块621之间的小轴能够保证交叉杆630与滑块621之间相对位置的对应变化，保证滑动配合的顺畅。

当平台110行进时发生行进方向的歪斜时，平台110一侧的交叉杆630受到钢管内壁的压力，两个交叉杆630之间的夹角变大，此时拉簧640通过自身的拉力使两个交叉杆630之间的夹角变大的幅度大大降低，进而避免平台110过度偏离钢管轴线，实现有效的纠偏作用，以此保证上方结构光发生器300的发射角度准确，保证工业相机400对钢管内壁全面的图像采集效果。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图4，滑动腔的中部还设有隔断件611，两个滑杆620分别位于隔断件611的两侧。两个交叉杆630分别位于隔断件611的两侧，隔断件611的设置能够对交叉杆630的内端的极限位置进行有效的限定，避免两个交叉杆630集中在一起影响交叉杆630之间开合角度变化的问题。

进一步的，隔断件611位于滑轨610的轴向中心，对两侧的交叉杆630进行分隔，便于使弹性顶撑件600位于行进装置100的运行向的中部，进而保证对平台110的有效纠偏，提高工业相机400图像采集的全面准确。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2至图3，行进装置100包括四个升降支杆120、两个横管130以及四个滚轮140；四个升降支杆120分别位于平台110的下方四角处；两个横管130分别沿垂直于行进装置100的运行方向设置，其中一个设置于两个升降支杆120的下端，另一个设置于另外两个升降支杆120的下端；四个滚轮140分别转动连接于横管130的两端，且至少一个滚轮140连接有行进驱动件。本实施中，通过四个升降支杆120对平台110进行有效支撑，升降支杆120可以进行上下方向上的高度调整，以便使平台110的板面与钢管的轴线重合，避免平台110板面歪斜造成的检测误差。升降支杆120可以采用液压缸、齿轮齿条机构或丝杠结构进行高度方向的有效调节。下方的横管130用于将两个升降支杆120的下端进行可靠的连接，保证行进装置100的整体稳定性。横管130两端的滚轮140在行进驱动件的驱动下带动滚轮140缓慢移动，进而实现沿钢管轴线进行检测的效果。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2至图3，升降支杆120包括固定杆121、套装杆122以及升降驱动件123，固定杆121的上端与平台110的底面相连；套装杆122套设于固定杆121的下端外周，且与固定杆121在上下方向上滑动连接并锁定；升降驱动件123的上端与固定杆121的下端相连，用于驱动固定杆121上下移动，升降驱动件123设置于套装杆122内。利用升降驱动件123驱动固定杆121实现平台110高低位置的有效调整，保证上方的结构光发生器300及工业相机400能够处于合理的高度，便于采集更加全面的图像信息。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，旋转结构光法管道检测***还包括控制器500，控制器500分别与行进驱动件、旋转装置200、升降驱动件123以及检测装置电连接。平台110上设有与控制器500电连接的距离传感器710，距离传感器710设有两个，且两个距离传感器710对称设置于平台110的上下两侧。当需要行进时，通过控制器500向行进驱动件发送信号即可实现行进装置100的自动运行。利用上下两个距离传感器710分别检测平台110上表面至钢管内壁顶部的距离以及平台110下表面至钢管内壁底部的距离，并将距离参数值传输给控制器500，控制器500根据预设程序向升降驱动件123发出控制指令，升降驱动件123驱动套装杆122上下移动至达到预设高度，使平台110上表面至钢管内壁顶部的距离以及平台110下表面至钢管内壁底部的距离相等，进而保证平台110上方和下方的工业相机400分别能够采集到钢管的上半个圆弧和下半个圆弧区域的图像信息，实现对钢管内壁的全面检测。工业相机400将拍摄到的图像信息传给检测装置进行分析处理，获取钢管内壁状态信息，构建钢管内部轮廓。

进一步的，控制器500设有交互界面，工作人员可以通过该界面设置行进装置100的行进速度及行进位移等参数，从而控制行进装置100的运动；检测装置接收钢管内壁的图像信息，并将钢管内壁检测情况显示在界面中，及时发现钢管内壁的破损、腐蚀情况。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.旋转结构光法管道检测***，其特征在于，包括：

行进装置，用于沿钢管的轴向运动；

旋转装置，设置于所述行进装置上，所述旋转装置设有沿水平方向设置且垂直于所述行进装置的运行方向的旋转轴；

结构光发生器，设置于所述旋转轴上，用于向所述钢管的内壁发射结构光；

工业相机，设置于所述行进装置上，用于采集所述钢管的内壁的图像，所述工业相机的采集区域与所述结构光发生器的结构光的投射区域一致；以及

检测装置，与所述工业相机电连接；

所述行进装置的顶部设有沿水平方向设置的平台，所述旋转装置、所述结构光发生器和所述工业相机分别设有两个，且两个所述旋转装置、两个所述结构光发生器和两个所述工业相机分别对称设置于所述平台的上下两侧；

在垂直于所述行进装置的行进方向上，所述平台的两侧还分别设有向外侧延伸的弹性顶撑件，所述弹性顶撑件的外端设有用于与所述钢管的内壁滚动配合的导轮；

所述弹性顶撑件包括：

滑轨，沿所述行进装置的走向设置于所述平台的侧边沿上；

两个交叉杆，中部通过沿上下方向设置的转轴转动连接，两个所述交叉杆靠近所述平台的一端分别与所述滑轨滑动配合；以及

拉簧，设置于两个所述交叉杆之间且位于两个所述交叉杆靠近所述平台的一侧；

所述滑轨设有背离所述平台一侧设置的滑动腔，两个所述交叉杆靠近所述平台的一端分别设有位于所述滑动腔内且与所述滑轨滑动配合的滑杆；

所述滑动腔的中部还设有隔断件，两个所述滑杆分别位于所述隔断件的两侧。

2.如权利要求1所述的旋转结构光法管道检测***，其特征在于，所述行进装置包括：

四个升降支杆，分别位于所述平台的下方四角处；

两个横管，分别沿垂直于所述行进装置的运行方向设置，其中一个设置于两个所述升降支杆的下端，另一个设置于另外两个所述升降支杆的下端；以及

四个滚轮，分别转动连接于所述横管的两端，且至少一个滚轮连接有行进驱动件。

3.如权利要求2所述的旋转结构光法管道检测***，其特征在于，所述升降支杆包括：

固定杆，上端与所述平台的底面相连；

套装杆，套设于所述固定杆的下端外周，且与所述固定杆在上下方向上滑动连接并锁定；以及

升降驱动件，上端与所述固定杆的下端相连，用于驱动所述固定杆上下移动，所述升降驱动件设置于所述套装杆内。

4.如权利要求3所述的旋转结构光法管道检测***，其特征在于，所述旋转结构光法管道检测***还包括控制器，所述控制器分别与所述行进驱动件、所述旋转装置、升降驱动件以及所述检测装置电连接。

5.如权利要求4所述的旋转结构光法管道检测***，其特征在于，所述平台上设有与所述控制器电连接的距离传感器，所述距离传感器设有两个，且两个所述距离传感器对称设置于所述平台的上下两侧。

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