[發(fā)明專利]一種智能管道機器人

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010815811.2
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN112066158A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 左忠斌;左達宇
• 申請（專利權(quán)）人: 天目愛視（北京）科技有限公司
• 主分類號: F16L55/38
• 分類號: F16L55/38;F16L55/40;G01B11/00;G01B11/24;F16L101/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了本發(fā)明提供了一種智能管道機器人，包括旋轉(zhuǎn)裝置，旋轉(zhuǎn)裝置上設(shè)置有圖像采集端口；圖像采集端口，用于將管道內(nèi)壁圖像導(dǎo)入圖像采集裝置中；圖像采集裝置，用于采集管道內(nèi)壁圖像；旋轉(zhuǎn)裝置滿足：由于旋轉(zhuǎn)，使得多個圖像采集裝置采集的區(qū)域相互交疊，保證管道內(nèi)壁3D合成。首次提出不需要額外動力的智能管道機器人。為保證后續(xù)三維圖像的合成效果，限定了機器人行進速度和圖像采集的轉(zhuǎn)動速度，并根據(jù)經(jīng)驗進行了優(yōu)化，使得三維合成能夠同時兼顧速度和效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及形貌測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及管道內(nèi)壁形貌測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

管道檢測通常包括電磁法、超聲法，這些方法可以檢測管壁中缺陷裂縫等，但無法檢測管道內(nèi)壁的形貌，特別是無法得到直觀的管道內(nèi)壁的視覺圖像。

目前也存在使用相機進行管道內(nèi)壁視覺檢測的方法，但這種方法僅僅限于二維圖像，但對于封閉的管道，無法判斷其內(nèi)壁三維形貌，從而無法準確測量/檢測管道情況。雖然利用激光掃描或結(jié)構(gòu)光掃描的方法可以獲得管道三維形貌，但其僅能夠得到三維形貌結(jié)構(gòu)，無法獲得真實的圖像情況，對于封閉管道內(nèi)復(fù)雜的情況不易做出判斷，并且任何使用激光裝置的設(shè)備成本都非常高，且對于光學(xué)穩(wěn)定性要求較高，不適合管道這種復(fù)雜的環(huán)境。

另外，由于管道特殊環(huán)境，很多三維采集裝置由于體積較大，無法進入。并且目前三維掃描設(shè)備本身并不能運動，無法掃描整個管道內(nèi)壁。如果不考慮管道特殊環(huán)境將會導(dǎo)致三維采集的精度降低，甚至無法合成三維模型。并且在管道內(nèi)工作時間過長會帶來安全隱患，因此需要提高采集效率，降低采集時間。也就是要同時滿足采集時間短、精度高的要求，目前也無相關(guān)技術(shù)涉及。

雖然目前也有一些管道清理設(shè)備可以進入管道內(nèi)工作，但沒有技術(shù)啟示使其具有圖像采集和三維建模功能。并且這些設(shè)備通常需要額外電源，需要拖電纜進入或頻繁充電，使用極為不方便。且一旦電源故障，將無法行進，擁堵管道。

因此，目前急需解決以下技術(shù)問題：①能夠在管道內(nèi)行走，適合管道復(fù)雜環(huán)境；②能夠同時獲得管道內(nèi)壁三維形貌和圖像紋理信息；③成本低，可靠性高、采集三維精度高、采集時間短。④無需額外能源。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，提出了本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的智能管道機器人。

本發(fā)明提供了一種智能管道機器人，包括

旋轉(zhuǎn)裝置，旋轉(zhuǎn)裝置上設(shè)置有圖像采集端口；

圖像采集端口，用于將管道內(nèi)壁圖像導(dǎo)入圖像采集裝置中；

圖像采集裝置，用于采集管道內(nèi)壁圖像；

旋轉(zhuǎn)裝置滿足：由于旋轉(zhuǎn)，使得多個圖像采集裝置采集的區(qū)域相互交疊，保證管道內(nèi)壁3D合成。

在可選的實施例中：具有一個或多個圖像采集單元，位于旋轉(zhuǎn)裝置內(nèi)。

在可選的實施例中：旋轉(zhuǎn)裝置以預(yù)設(shè)角速度旋轉(zhuǎn)，帶動圖像采集裝置旋轉(zhuǎn)，從而使得圖像采集裝置采集管道內(nèi)壁對應(yīng)位置的圖像。

在可選的實施例中：機器人行進速度、旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動角速度、圖像采集裝置半視場角滿足如下關(guān)系：(θ-β)×v＜m×R×sinβ×w，其中，v為在旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)過程中機器人的行進速度，R為管道半徑，β為圖像采集裝置半視場角，w為旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動角速度，θ為相鄰兩個相機光軸夾角，m為經(jīng)驗系數(shù)。

在可選的實施例中：圖像采集端口周圍設(shè)置有光源。

在可選的實施例中：還包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)裝置進行轉(zhuǎn)動。

在可選的實施例中：還包括平移裝置，平移裝置驅(qū)動圖像采集裝置沿旋轉(zhuǎn)裝置徑向移動。

在可選的實施例中：所述機器人通過行進裝置提供行進動力。