專利名稱:一種集成多傳感器的管道爬行智能檢測設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種集成多傳感器的管道爬行智能檢測設(shè)備，包括由嵌入式微處理器組成的主機(jī)電路模塊(2)；由LED照明燈、漏磁檢測探頭、渦流檢測探頭、攝像頭采集模塊、多通道模擬量輸入模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊組成的缺陷信息采集處理接收模塊(1)；電源模塊(3)；由缺陷信息輸出通道和控制信息輸入通道組成的上位機(jī)與下位機(jī)通信模塊(4)；由液晶顯示屏和上位機(jī)控制器組成的上位機(jī)控制模塊(5)；由速度方向控制模塊和探頭轉(zhuǎn)向控制模塊組成的爬行與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(6)。該檢測設(shè)備在可爬行機(jī)構(gòu)上集成多種檢測探頭，實現(xiàn)對難以到達(dá)的需檢測部位的多方面缺陷檢測，并實時控制設(shè)備的運(yùn)動狀態(tài)，實現(xiàn)對缺陷信息的采集、傳輸和給上位機(jī)集中處理。
【專利說明】
一種集成多傳感器的管道爬行智能檢測設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及探傷檢測機(jī)器設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種集成多傳感器的管道爬行智能檢測設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)管道廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、制藥、能源和環(huán)保等行業(yè)，擔(dān)負(fù)著高溫、高壓、易燃、易爆和有毒等介質(zhì)的輸送任務(wù)，一旦發(fā)生泄漏或爆炸，有可能導(dǎo)致災(zāi)難性的事故。為保證壓力管道的安全運(yùn)行，1996年原勞動部頒布了《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》，正式將工業(yè)管道列入監(jiān)察范圍，對有效防止工業(yè)管道的破壞事故發(fā)揮了巨大作用。為確保工業(yè)管道運(yùn)行的安全，需對投入運(yùn)行的管道進(jìn)行定期檢驗。根據(jù)質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布的《在用工業(yè)管道檢驗規(guī)程》，在用工業(yè)管道檢驗分為不停止運(yùn)行的在線檢驗和停止運(yùn)行后的全面檢驗。在線檢驗每年至少一次，全面檢驗是按一定的檢驗周期在在用工業(yè)管道停運(yùn)期間進(jìn)行的較為全面的檢驗。
[0003]在一般工業(yè)、核設(shè)施、石油天然氣、軍事裝備等領(lǐng)域中，管道作為一種有效的物料輸送手段而得到廣泛的應(yīng)用。為提高管道的壽命、防止泄漏等事故的發(fā)生，就必須對管道進(jìn)行有效的檢測維護(hù)，管道機(jī)器人為滿足該需要而產(chǎn)生。管道機(jī)器人是一種可沿細(xì)小管道內(nèi)部或外部自動行走、攜帶一種或多種傳感器及操作機(jī)械，在工作人員的遙控操作或計算機(jī)自動控制下，進(jìn)行一系列管道作業(yè)的機(jī)、電、儀一體化系統(tǒng)。
[0004]目前國內(nèi)已有許多廠家生產(chǎn)管道爬行器，但大多體型笨重，行走、控制不夠靈活，對管道環(huán)境適應(yīng)性不夠，同時目前市場上已有的管道爬行器基本都是只集成了單一的探傷攝像頭，對管道進(jìn)行的缺陷損傷探測十分有限。管道內(nèi)部的缺陷檢測有很多種類型，包括管道內(nèi)壁裂紋、管道內(nèi)壁防腐層脫落、焊縫質(zhì)量等，有些缺陷可以用攝像頭所識別，然而大部分缺陷是管壁內(nèi)部的，不能直接被攝像機(jī)拍到，加上許多缺陷會由于攝像機(jī)視界所限或比較細(xì)小而無法被攝像頭檢測出來，容易導(dǎo)致檢測不夠全面甚至由于遺漏了存在的缺陷而導(dǎo)致發(fā)生管壁破裂或泄漏等工業(yè)安全事故的發(fā)生。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種集成多傳感器的管道爬行智能檢測設(shè)備。
[0006]本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]—種集成多傳感器的管道爬行智能檢測設(shè)備，所述檢測設(shè)備包括缺陷信息采集處理接收模塊1、主機(jī)電路模塊2、電源模塊3、上位機(jī)與下位機(jī)通信模塊4、上位機(jī)控制模塊5和爬行與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)6;
[0008]其中，所述缺陷信息采集處理接收模塊1、所述電源模塊3、所述上位機(jī)與下位機(jī)通信模塊4和所述爬行與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)6均與所述主機(jī)電路模塊2電氣連接;所述爬行與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)6與所述缺陷信息采集處理接收模塊I機(jī)械連接；
[0009]所述上位機(jī)與下位機(jī)通信模塊4包括缺陷信息輸出通道41和控制信息輸入通道42;所述上位機(jī)控制模塊5包括液晶顯示屏51和上位機(jī)控制器52組成;所述上位機(jī)控制模塊5通過所述上位機(jī)與下位機(jī)通信模塊4與所述主機(jī)電路模塊2信號連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述上位機(jī)控制模塊5對該檢測設(shè)備進(jìn)行速度方向、探頭的選擇和開閉狀態(tài)以及是否需要開啟LED進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置完成后控制信息經(jīng)由所述控制信息輸入通道42給到所述主機(jī)電路模塊2啟動該檢測設(shè)備，該檢測設(shè)備開始按給定的條件開啟指定的探頭或使用多個探頭同時進(jìn)行工作，所述缺陷信息采集處理接收模塊I將探頭檢測的各個數(shù)據(jù)信息經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換模塊處理后傳輸至所述主機(jī)電路模塊2并通過所述缺陷信息輸出通道41傳到所述上位機(jī)控制模塊5經(jīng)過處理后在所述液晶顯示屏51中顯示，根據(jù)在所述液晶顯示屏51中顯示出的管道信息，實時通過所述上位機(jī)控制器52發(fā)出控制信息調(diào)節(jié)檢測設(shè)備的速度方向和探頭轉(zhuǎn)向。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述爬行與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)6包括速度方向控制模塊61和探頭轉(zhuǎn)向控制模塊62，其中速度方向控制模塊61包括前輪611)和依次連接的電機(jī)驅(qū)動模塊612、左電機(jī)613、左驅(qū)動輪615和右電機(jī)614和右驅(qū)動輪616組成；所述探頭轉(zhuǎn)向控制模塊62包括依次連接的舵機(jī)621和探頭622。
[0012]進(jìn)一步地，所述缺陷信息采集處理接收模塊I包括漏磁檢測探頭12、渦流檢測探頭13、攝像頭采集模塊14、多通道模擬量輸入模塊15以及AD轉(zhuǎn)換模塊16，其中所述漏磁檢測探頭12、所述渦流檢測探頭13和所述攝像頭采集模塊14固定在所述探頭轉(zhuǎn)向控制模塊62上，將采集到的信息通過所述多通道模擬量輸入模塊15和經(jīng)過所述AD轉(zhuǎn)換模塊16的AD轉(zhuǎn)換后送到所述主機(jī)電路模塊2，繼而通過所述上位機(jī)與下位機(jī)通信模塊4的缺陷信息輸出通道41傳到所述上位機(jī)控制模塊5進(jìn)行處理并由所述液晶顯示屏51將信息顯示出來。
[0013]進(jìn)一步地，所述缺陷信息采集處理接收模塊I還包括LED照明燈11，所述LED照明燈I用于輔助所述攝像機(jī)采集模塊14進(jìn)行在黑暗環(huán)境下對管道缺陷的拍攝。
[0014]進(jìn)一步地，所述漏磁檢測探頭12、所述渦流檢測探頭13以及所述攝像頭采集模塊14受所述上位機(jī)控制模塊5并行控制，選擇打開其中一個或同時打開若干個探頭。
[0015]進(jìn)一步地，所述缺陷信息輸出通道41和所述控制信息輸入通道42均分別與所述主機(jī)電路模塊2和上位機(jī)控制模塊5信號連接，上述通道根據(jù)不同的管道環(huán)境選擇無線通信方式或者有線電纜方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0016]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0017](I)本管道爬行智能檢測設(shè)備綜合地應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制理論和數(shù)字信號處理技術(shù)等多學(xué)科知識，集成了管道內(nèi)可能的多種缺陷參數(shù)的測量；
[0018](2)本管道爬行智能檢測設(shè)備具備機(jī)械爬行機(jī)構(gòu)和探頭轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，可以通過上位機(jī)對其進(jìn)行控制，能夠到達(dá)一般探頭到達(dá)不了的地方進(jìn)行缺陷檢測，同時具備雙機(jī)械結(jié)構(gòu)，對管道環(huán)境具備更大的適應(yīng)性；
[0019](3)本管道爬行智能檢測設(shè)備以嵌入式系統(tǒng)模塊為核心，結(jié)合上位機(jī)控制模塊，利用信息通道向連接實現(xiàn)對爬行器的遠(yuǎn)程控制；
[0020](4)本管道爬行智能檢測設(shè)備集成了多個管道缺陷檢測探頭，能夠同時對管道進(jìn)行多種缺陷信息的分析采集，得到對管道信息的更加詳細(xì)和可靠的信息。
【附圖說明】

[0021]圖1是本實用新型中公開的集成多傳感器的管道爬行智能檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0022]圖2是本實用新型公開的集成多傳感器的管道爬行智能檢測設(shè)備中爬行與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0023]1-缺陷信息采集處理接收模塊，2—主機(jī)電路模塊，3—電源模塊，4一上位機(jī)與下位機(jī)通信模塊，5—上位機(jī)控制模塊，6—爬行與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，I1-LED照明燈，12—漏磁檢測探頭，13—渦流檢測探頭，14—攝像頭采集模塊，15—多通道模擬量輸入模塊，16—AD轉(zhuǎn)換模塊，41-缺陷信息輸出通道，42-控制信息輸入通道，51--液晶顯示屏，52-上位機(jī)控制器，61 —速度方向控制模塊，62—探頭轉(zhuǎn)向控制模塊。
【具體實施方式】
[0024]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本實用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0025]實施例
[0026]圖1是本實施例中公開的一種集成多傳感器的管道爬行智能檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意框圖。如圖1所示，本智能化多傳感集成測控裝置由缺陷信息采集處理接收模塊1、主機(jī)電路模塊2、電源模塊3、上位機(jī)與下位機(jī)通信模塊4、上位機(jī)控制模塊5和爬行與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)6組成。
[0027]其中，缺陷信息采集處理接收模塊1、電源模塊3、上位機(jī)與下位機(jī)通信模塊4、上位機(jī)控制模塊5和爬行與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)6均與主機(jī)電路模塊2電氣連接。
[0028]操作者在上位機(jī)控制模塊5的上位機(jī)控制器52設(shè)置好初始參數(shù)后，生成的控制信息經(jīng)過上位機(jī)與下位機(jī)通信模塊4的控制信息輸入通道42傳輸?shù)街鳈C(jī)電路模塊2，主機(jī)電路模塊2接收控制信息后，啟動設(shè)備，并根據(jù)控制信息控制爬行與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)6運(yùn)行軌跡，然后通過缺陷信息采集處理接收模塊I進(jìn)行信息采集。
[0029 ]上述電源模塊3為各模塊電路提供5V輸出電源。
[0030]缺陷信息采集處理接收模塊I包括LED照明燈11、漏磁檢測探頭12、渦流檢測探頭
13、攝像頭采集模塊14、多通道模擬量輸入模塊15、AD轉(zhuǎn)換模塊161ED照明燈11輔助攝像機(jī)采集模塊14進(jìn)行在黑暗環(huán)境下對管道缺陷的拍攝。漏磁檢測探頭12、渦流檢測探頭13和攝像頭采集模塊14固定在爬行器的探頭轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)62上，漏磁檢測探頭12、渦流檢測探頭13和攝像頭采集模塊14采集到的信息通過多通道模擬量輸入模塊15和經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換模塊16的AD轉(zhuǎn)換后送到主機(jī)電路模塊2，繼而通過上位機(jī)與下位機(jī)通信模塊4的缺陷信息輸出通道41傳到上位機(jī)控制模塊5進(jìn)行處理并由液晶顯示屏51將信息顯示出來。
[0031 ]禍流檢測探頭13、攝像頭米集模塊14和漏磁檢測探頭12二者是并行的關(guān)系，通過上位機(jī)控制模塊5選擇打開其中一個或同時打開幾個個探頭。在攝像頭采集模塊13打開時，可以根據(jù)管道內(nèi)部亮度選擇打開LED照明燈U。根據(jù)攝像頭采集模塊14實時采集的管道內(nèi)部信息不僅可以查看管道內(nèi)壁可見的缺陷，同時，可以通過顯示出的管道內(nèi)部環(huán)境來指引操作者選擇進(jìn)一步的操作，操作者可以通過在上位機(jī)控制模塊5輸入新的控制信息，操縱爬行與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)6中的速度方向控制器61和探頭轉(zhuǎn)向控制器62做不同的運(yùn)動實現(xiàn)對缺陷的進(jìn)一步探索或在管道中按指定方向前進(jìn)和檢測。
[0032]上位機(jī)與下位機(jī)通信模塊4分為兩路，分別為缺陷信息輸出通道41和控制信息輸入通道42，控制信息輸出模塊和缺陷信息輸入模塊均與主機(jī)電路模塊和上位機(jī)控制模塊信號連接。該通信模塊根據(jù)不同的管道環(huán)境可選擇不同的載體，如果管道為非金屬材質(zhì)且長度有限則可選擇無線通信模塊，若管道為金屬材質(zhì)、長度較長或需要保證通信質(zhì)量，則可選擇用有線傳輸電纜的方式。
[0033]圖2是爬行與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)6的具體實施圖，爬行與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)6由速度方向控制模塊61和探頭轉(zhuǎn)向控制模塊62組成。其中，速度方向控制模塊61由做左電機(jī)613和右電機(jī)614兩個直流電機(jī)驅(qū)動，兩個直流電機(jī)分別帶動左驅(qū)動輪615和右驅(qū)動輪616兩個驅(qū)動輪，通過主機(jī)電路模塊2輸出的PWM脈寬調(diào)制波控制兩個直流電機(jī)，控制兩個電機(jī)的速度的不同的變化實現(xiàn)本管道爬行智能檢測設(shè)備的速度和方向的變化;探頭轉(zhuǎn)向控制模塊62中，探頭622由舵機(jī)621控制轉(zhuǎn)向。速度方向控制模塊61和探頭轉(zhuǎn)向控制模塊62接收來自主機(jī)電路模塊2的信號。
[0034]本管道爬行智能檢測設(shè)備的工作原理是:本管道爬行智能檢測設(shè)備上電工作后，首先通過在上位機(jī)控制模塊5對設(shè)備進(jìn)行速度方向、探頭的選擇和開閉狀態(tài)以及是否需要開啟LED進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置完成后控制信息經(jīng)由控制信息輸入通道42給到主機(jī)電路模塊2啟動設(shè)備，設(shè)備開始按給定的條件開啟指定的探頭或使用多個探頭同時進(jìn)行工作，缺陷信息檢測接收模塊I將探頭檢測的各個數(shù)據(jù)信息經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換模塊處理后傳輸至主機(jī)電路模塊2(嵌入式微處理器)并通過缺陷信息輸出通道41傳到上位機(jī)控制模塊5經(jīng)過處理后在液晶顯示屏51中顯示，根據(jù)在液晶顯示屏51中顯示出的管道信息，操作者可以實時通過上位機(jī)控制器52發(fā)出控制信息調(diào)節(jié)設(shè)備速度方向和探頭轉(zhuǎn)向，引導(dǎo)設(shè)備向所需要探測的地方前進(jìn)或?qū)θ毕葸M(jìn)行多角度和更細(xì)致的分析。
[0035]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種集成多傳感器的管道爬行智能檢測設(shè)備，其特征在于，所述檢測設(shè)備包括缺陷信息采集處理接收模塊(I)、主機(jī)電路模塊(2)、電源模塊(3)、上位機(jī)與下位機(jī)通信模塊(4)、上位機(jī)控制模塊(5)和爬行與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(6); 其中，所述缺陷信息采集處理接收模塊(I)、所述電源模塊(3)、所述上位機(jī)與下位機(jī)通信模塊(4)和所述爬行與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(6)均與所述主機(jī)電路模塊(2)電氣連接;所述爬行與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(6)與所述缺陷信息采集處理接收模塊(I)機(jī)械連接； 所述上位機(jī)與下位機(jī)通信模塊(4)包括缺陷信息輸出通道(41)和控制信息輸入通道(42);所述上位機(jī)控制模塊(5)包括液晶顯示屏(51)和上位機(jī)控制器(52)組成;所述上位機(jī)控制模塊(5)通過所述上位機(jī)與下位機(jī)通信模塊(4)與所述主機(jī)電路模塊(2)信號連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成多傳感器的管道爬行智能檢測設(shè)備，其特征在于， 所述上位機(jī)控制模塊(5)對該檢測設(shè)備進(jìn)行速度方向、探頭的選擇和開閉狀態(tài)以及是否需要開啟LED進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置完成后控制信息經(jīng)由所述控制信息輸入通道(42)給到所述主機(jī)電路模塊(2)啟動該檢測設(shè)備，該檢測設(shè)備開始按給定的條件開啟指定的探頭或使用多個探頭同時進(jìn)行工作，所述缺陷信息采集處理接收模塊(I)將探頭檢測的各個數(shù)據(jù)信息經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換模塊處理后傳輸至所述主機(jī)電路模塊(2)并通過所述缺陷信息輸出通道(41)傳到所述上位機(jī)控制模塊(5)經(jīng)過處理后在所述液晶顯示屏(51)中顯示，根據(jù)在所述液晶顯示屏(51)中顯示出的管道信息，實時通過所述上位機(jī)控制器(52)發(fā)出控制信息調(diào)節(jié)檢測設(shè)備的速度方向和探頭轉(zhuǎn)向。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種集成多傳感器的管道爬行智能檢測設(shè)備，其特征在于， 所述爬行與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(6)包括速度方向控制模塊(61)和探頭轉(zhuǎn)向控制模塊(62)，其中速度方向控制模塊(61)包括前輪(611)和依次連接的電機(jī)驅(qū)動模塊(612)、左電機(jī)(613)、左驅(qū)動輪(615)和右電機(jī)(614)和右驅(qū)動輪(616)組成;所述探頭轉(zhuǎn)向控制模塊(62)包括依次連接的舵機(jī)(621)和探頭(622)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種集成多傳感器的管道爬行智能檢測設(shè)備，其特征在于， 所述缺陷信息采集處理接收模塊(I)包括漏磁檢測探頭(12)、渦流檢測探頭(13)、攝像頭采集模塊(14)、多通道模擬量輸入模塊(15)以及AD轉(zhuǎn)換模塊(16)，其中所述漏磁檢測探頭(12)、所述渦流檢測探頭(13)和所述攝像頭采集模塊(14)固定在所述探頭轉(zhuǎn)向控制模塊(62)上，將采集到的信息通過所述多通道模擬量輸入模塊(15)和經(jīng)過所述AD轉(zhuǎn)換模塊(16)的AD轉(zhuǎn)換后送到所述主機(jī)電路模塊(2)，繼而通過所述上位機(jī)與下位機(jī)通信模塊(4)的缺陷信息輸出通道(41)傳到所述上位機(jī)控制模塊(5)進(jìn)行處理并由所述液晶顯示屏(51)將信息顯示出來。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種集成多傳感器的管道爬行智能檢測設(shè)備，其特征在于， 所述缺陷信息采集處理接收模塊(I)還包括LED照明燈(11)，所述LED照明燈(11)用于輔助所述攝像機(jī)采集模塊(14)進(jìn)行在黑暗環(huán)境下對管道缺陷的拍攝。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種集成多傳感器的管道爬行智能檢測設(shè)備，其特征在于， 所述漏磁檢測探頭(12)、所述渦流檢測探頭(13)以及所述攝像頭采集模塊(14)受所述上位機(jī)控制模塊(5)并行控制，選擇打開其中一個或同時打開若干個探頭。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成多傳感器的管道爬行智能檢測設(shè)備，其特征在于， 所述缺陷信息輸出通道(41)和所述控制信息輸入通道(42)均分別與所述主機(jī)電路模塊(2)和上位機(jī)控制模塊(5)信號連接，上述通道根據(jù)不同的管道環(huán)境選擇無線通信方式或者有線電纜方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
【文檔編號】G05B19/042GK205721190SQ201620199332
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月15日
【發(fā)明人】洪曉斌, 林曉輝, 馬楊煬
【申請人】華南理工大學(xué)