管道检测机器人及其使用方法与流程

本发明涉及管道施工技术领域，特指一种管道检测机器人及其使用方法。

背景技术：

管道内壁检测是管道维护中的重要步骤，目前通常采用高分辨率便携式x射线检测仪，检测仪在检测过程中利用csi转换屏将x射线转换成可见光，进而利用图像采集器获取射线数字图像和相机图像，并通过网络传输至电脑端，从而对管道内壁锈蚀情况进行分析，然而这种高分辨率便携式x射线管道锈蚀检测仪不仅造价较高，且光学系统调试复杂，对施工人员技术要求较高，不便于实际应用推广，另外检测仪需要安装爬行机构如履带、轮子等，以使得检测仪能够沿管道移动，但这种爬行方式需要排空管道中的液体，较为麻烦，且造成的影响较大。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种管道检测机器人及其使用方法，解决了检测仪造价高且使用复杂的问题，优化了检测机器人的结构和性能，成本低廉，检测高效，且安装、操作简单，便于实际应用推广。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种管道检测机器人，包括：

图像采集舱，该图像采集舱中安装有供采集管壁图像的相机；

位于图像采集舱的一侧的超声舱，该超声舱安装有超声传感器，以供向管壁发射超声波并获取经管壁反射的水声波信号；

连接于图像采集舱和超声舱之间的连接管；以及

套设于图像采集舱且呈伞状的弧形板，且该弧形板的凹陷部分朝向超声舱，通过管道内的水流冲击弧形板，以推顶弧形板并带动图像采集舱和超声舱沿管道移动。

本发明采用管道检测机器人，通过利用超声传感器和相机对管道内壁进行数据采集，并将获取的数据传输给外部的上位机以供分析，相机和超声传感器的成本较为低廉且结构简单，另外管道中的水流推顶弧形板，能够使得整个机器人顺着水流移动，不需要额外的动力，不需要另外设置爬行机构，在管道通水的状态下即可进行检测，解决了检测仪造价高且使用复杂的问题，优化了检测机器人的结构和性能，成本低廉，检测高效，且安装、操作简单，便于实际应用推广。

本发明管道检测机器人的进一步改进在于，该超声舱包括主控室、固定穿设于主控室且供与连接管相连接的密封管、位于主控室的两端且套设于密封管的转盘以及位于主控室内且供驱动转盘转动的驱动件；

该超声传感器安装于转盘，通过驱动件驱动转盘转动，以带动超声传感器转动，进而超声传感器向管壁发射超声波并获取管壁反射的水声波信号，从而对管道的内壁进行360°的检测。

本发明管道检测机器人的进一步改进在于，该转盘靠近主控室的一侧安装有从动磁铁；

该驱动件包括可绕密封管转动且与从动磁铁相对应的主动磁铁以及供驱动主动磁铁转动的电机；

通过电机驱动主动磁铁绕密封管转动，且该主动磁铁吸引从动磁铁，从而从动磁铁带动转盘转动。

本发明管道检测机器人的进一步改进在于，该电机具有向外凸伸的旋转轴；

该驱动件还包括套设于密封管的第一齿轮以及与第一齿轮相啮合且固定套设于旋转轴的第二齿轮，该主动磁铁与第一齿轮固定连接；

通过启动电机，使得旋转轴带动第二齿轮旋转，进而第二齿轮带动第一齿轮转动，从而第一齿轮带动主动磁铁绕密封管转动。

本发明管道检测机器人的进一步改进在于，每一转盘对称设置有两个超声传感器，且超声传感器的探测头朝向管壁。

本发明管道检测机器人的进一步改进在于，该超声舱还包括设置于转盘远离主控室的一侧的密封罩，且该密封罩罩盖住密封管与连接管的连接处。

本发明管道检测机器人的进一步改进在于，该图像采集舱包括：

壳体，该壳体远离超声舱的一端形成有一开口；以及

安装于壳体且封堵住开口的玻璃板，该玻璃板远离超声舱的一侧间隔固设有若干照明灯；

该相机安装于壳体内的，该相机的摄像头朝向玻璃板。

本发明管道检测机器人的进一步改进在于，还包括设置于图像采集舱靠近超声舱的一侧的若干功能舱；

图像采集舱、超声舱和若干功能舱之间均通过连接管连接。

本发明管道检测机器人的进一步改进在于，相机和超声传感器均通过线缆与外部的上位机通讯连接，且该线缆穿设于连接管；

位于远离图像采集舱的功能舱的端部连接有供线缆穿过的牵引管，且该牵引管安装有线缆夹，以夹固线缆。

本发明还提供了一种管道检测机器人的使用方法，包括如下步骤：

提供管道检测机器人，将管道检测机器人置于管道内，该管道内的水流推顶弧形板以带动管道检测机器人沿管道移动；

利用相机采集管壁的图像，利用超声传感器向管壁发射超声波并获取管壁反射的水声波信号，将获取的图像和水声波信号传输至上位机；

根据上位机获取的图像和水声波信号对管道的内壁状况进行分析。

附图说明

图1为本发明管道检测机器人的整体结构立体图。

图2为本发明管道检测机器人中超声舱的整体结构立体图。

图3为本发明管道检测机器人中超声舱的剖视图。

图4为本发明管道检测机器人中主控室的部分剖视图。

图5为本发明管道检测机器人中转盘的放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明采用管道检测机器人，通过利用超声传感器和相机对管道内壁进行数据采集，并将获取的数据传输给外部的上位机以供分析，相机和超声传感器的成本较为低廉且结构简单，另外管道中的水流推顶弧形板，能够使得整个机器人顺着水流移动，不需要额外的动力，不需要另外设置爬行机构，在管道通水的状态下即可进行检测，解决了检测仪造价高且使用复杂的问题，优化了检测机器人的结构和性能，成本低廉，检测高效，且安装、操作简单，便于实际应用推广。下面结合附图对本发明管道检测机器人进行说明。

参阅图1，图1为本发明管道检测机器人的整体结构立体图。下面结合图1，对本发明管道检测机器人进行说明。

如图1所示，本发明管道检测机器人，包括：

图像采集舱11，该图像采集舱11中安装有供采集管壁图像的相机；

位于图像采集舱11的一侧的超声舱12，该超声舱安装有超声传感器1221，以供向管壁发射超声波并获取经管壁反射的水声波信号；

连接于图像采集舱11和超声舱12之间的连接管15；以及

套设于图像采集舱11且呈伞状的弧形板16，且该弧形板16的凹陷部分朝向超声舱12，通过管道内的水流冲击弧形板16，以推顶弧形板16并带动图像采集舱11和超声舱12沿管道移动。

较佳地，该弧形板16与图像采集舱11的外壁之间设置有若干支撑杆，且该弧形板16可使用柔性材料制成。

作为本发明的一较佳实施方式，结合图2和图3所示，该超声舱12包括主控室121、固定穿设于主控室121且供与连接管15相连接的密封管1211、位于主控室121的两端且套设于密封管1211的转盘122以及位于主控室121内且供驱动转盘122转动的驱动件；

超声传感器1221安装于转盘122，通过驱动件驱动转盘122转动，以带动超声传感器1221转动，进而超声传感器1221向管壁发射超声波并获取管壁反射的水声波信号，从而对管道的内壁进行360°的检测。

具体的，结合图4和图5所示，该转盘122靠近主控室121的一侧安装有从动磁铁1222；

该驱动件包括可绕密封管1211转动且与从动磁铁1222相对应的主动磁铁1241以及供驱动主动磁铁1241转动的电机123；

通过电机123驱动主动磁铁1241绕密封管1211转动，且该主动磁铁1241吸引从动磁铁1222，从而从动磁铁1222带动转盘122转动。

具体的，该电机123具有向外凸伸的旋转轴；

该驱动件还包括套设于密封管1211的第一齿轮124以及与第一齿轮124相啮合且固定套设于旋转轴的第二齿轮1231，该主动磁铁1241与第一齿轮124固定连接；

通过启动电机123，使得旋转轴带动第二齿轮1231旋转，进而第二齿轮1231带动第一齿轮124转动，从而第一齿轮124带动主动磁铁1241绕密封管1211转动，这种结构使得转盘122位于主控室121的外部，要驱动转盘122转动时，通过主控室121内的主动磁铁1241驱动主控室121外转盘122上的从动磁铁1222即可，两者不必相接触，因此主控室121可以完全密闭，能够提升主控室121的防水性能。

较佳地，该第一齿轮124远离电机123的一侧固定有向外凸伸的安装臂，主动磁铁1241安装在该安装臂上。

具体的，每一转盘122对称设置有两个超声传感器1221，且超声传感器1221的探测头朝向管壁，即主控室121前后有两个转盘122，每个转盘122设置两个超声传感器1221，则每一转盘旋转90°就能覆盖180°的扫描范围，两个转盘就能覆盖360°的扫描范围，这种设置方式能够使得转盘122小范围转动即可实现360°全覆盖，在小范围转动的过程中，线缆14不会出现缠绕打结的问题，能够延长设备的寿命。

较佳地，该超声舱12还包括设置于转盘122远离主控室121的一侧的密封罩125，且该密封罩125罩盖住密封管1211与连接管15的连接处。

进一步的，该图像采集舱11包括：

壳体，该壳体远离超声舱12的一端形成有一开口；以及

安装于壳体且封堵住开口的玻璃板，该玻璃板远离超声舱的一侧间隔固设有若干照明灯；以及

相机安装于壳体内的，该相机的摄像头朝向玻璃板。

较佳地，该相机为ccd相机。

进一步的，还包括设置于图像采集舱11靠近超声舱12的一侧的若干功能舱13；

图像采集舱11、超声舱12和若干功能舱13之间均通过连接管15连接。

较佳地，该功能舱13可以是电源舱、信号控制舱或实现其他功能的舱体。

具体的，该相机和超声传感器1221均通过线缆与外部的上位机通讯连接，且该线缆14穿设于连接管15，线缆14通过密封管1211与超声传感器1221连接，且若干功能舱13也均与线缆14连接；

位于远离图像采集舱11的功能舱13的端部连接有供线缆14穿过的牵引管131，且该牵引管131安装有线缆夹1311，以夹固线缆14，该线缆夹1311能够防止线缆14的外露段被拉拽时，线缆14与相机和超声传感器1221的连接被破坏，保证线缆14能与相机和超声传感器1221稳定连接。

本发明的具体实施方式如下：

将机器人置于管道中，管道中的水流推顶弧形板16，以带动机器人沿管道移动，图像采集舱11的照明灯对管道内壁起到照明作用，相机对管壁进行图像采集，并通过线缆14传输给上位机；

启动电机123使得电机123的旋转轴转动，第二齿轮1231带动第一齿轮124转动，第一齿轮124带动主动磁铁1241绕密封管1211转动，主动磁铁1241吸引从动磁铁1222绕密封管1211转动，从而转盘122转动，这种传动方式能够使得转盘122不与主控室121相连通，能够保证主控室121的防水性能；

转盘122转动，转盘122上的超声传感器1221对管壁进行扫描，并将获取的水声波信号通过线缆14传输给上位机；

上位机根据图像和水声波信号对管道进行模拟重建，并分析寻找瑕疵点，从而实现对管道内壁的检测。

本发明还提供了一种管道检测机器人的使用方法，包括如下步骤：

提供管道检测机器人，将管道检测机器人置于管道内，该管道内的水流推顶弧形板16以带动管道检测机器人沿管道移动；

利用相机采集管壁的图像，利用超声传感器1221向管壁发射超声波并获取管壁反射的水声波信号，将获取的图像和水声波信号传输至上位机；

根据上位机获取的图像和水声波信号对管道的内壁状况进行分析。

本发明提供的使用方法实际实施的具体操作方式如下：

将机器人置于管道中，管道中的水流推顶弧形板16，以带动机器人沿管道移动，图像采集舱11的照明灯对管道内壁起到照明作用，相机对管壁进行图像采集，并通过线缆14传输给上位机；

启动电机123使得电机123的旋转轴转动，第二齿轮1231带动第一齿轮124转动，第一齿轮124带动主动磁铁1241绕密封管1211转动，主动磁铁1241吸引从动磁铁1222绕密封管1211转动，从而转盘122转动，这种传动方式能够使得转盘122不与主控室121相连通，能够保证主控室121的防水性能；

转盘122转动，转盘122上的超声传感器1221对管壁进行扫描，并将获取的水声波信号通过线缆14传输给上位机；

上位机根据图像和水声波信号对管道进行模拟重建，并分析寻找瑕疵点，从而实现对管道内壁的检测。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。