一种压力管道内检测用球形摄影摄像装置的制作方法

本发明涉及压力管道内检测领域，尤其是压力管道内检测用的球形摄影摄像装置。

背景技术：

管道作为五大运输方式之一，是输送石油、天然气等关键能源介质的主要手段，对国民经济的发展和稳定起着至关重要的作用，是国民经济的“生命线”。随着“西气东输”、“川气东送”等重大工程的实施和城市化的高速发展，管道运输以其高效率、低成本和安全可靠的优势，越来越显示出强劲的发展潜力。管道堵塞和腐蚀是压力管道使用过程中的常见状况，影响了压力管道的正常运行和安全性。针对管道的无损检测是保障管道安全性的重要手段。由于埋地、架空、带包覆层等压力管道广泛分布于化工、电力等行业，常用的外检测技术在应对不同环境下压力管道的安全检测已有些力不从心，相比之下，从管道内部进行检测更能适应当前管道检测的复杂工况，也是实现量多面广的压力管道定期检验、保障正常运行和本质安全的有效手段。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可实现压力管道内检测用的球形摄影摄像装置，该装置能够满足压力管道内腐蚀与堵塞等隐患的检测要求，从而对压力管道的安全与运行状况进行评估。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种压力管道内检测用球形摄影摄像装置，其特征在于该装置包括由外层球壳和内层球壳组成的双层球壳、安装在双层球壳内的摄像摄影装置、照明装置、控制单元、三轴加速度计、角速度传感器、低频发射器、高效能电池以及数据存储器；所述摄影摄像装置包含若干高分辨率摄像摄影探头；所述双层球壳上均匀布置有若干固定摄像摄影探头用的摄影孔；摄像摄影探头和摄影孔均匀分布在球面上，使视频和图像数据覆盖整个管道；所述双层球壳上均匀布置有若干个照明孔，所述照明装置中的若干个照明灯分别一一布置在照明孔中，以往外发射照明灯光为摄像摄影探头提供照明条件。

所述球形摄影摄像装置外直径小于所检测压力管道的内直径，其行动动力来源于管道内部流体介质的推力，其运动参数通过流体介质流量和流速调节来调整。

所述外层球壳和内层球壳均由两个半球拼接形成。

所述内层球壳的两个半球用硬质材料制成且通过螺纹结构旋紧为一体，起到支撑结构和保护内部的作用，其中旋紧部位嵌有防水用的密封圈。

所述外层球壳的两个半球采用弹性材料制成且通过粘合拼接密封为一体，避免内层球壳直接与管道碰撞而受损。

所述双层球壳上还设有用于安装与取出数据卡的通孔。

所述摄影孔包括内层球壳上固定摄像摄影探头用的柱形孔以及外层球壳上与柱形孔相对应的倒圆台形通孔，倒圆台形通孔上装有保护摄像摄影探头用的透明罩壳。

所述硬质材料为钢材或硬质塑料。

所述弹性材料为橡胶。

所述控制单元与所述摄影摄像装置、照明装置、三轴加速度传感器、角速度传感器、低频发射器、高效能电池以及数据存储器等相连，由所述控制单元控制其他部件获取数据并将数据存储至所述数据存储器；所述低频发射器向外界发射低频电磁波信号，由外界的电磁感应器感应信号实现对所述球形摄影摄像装置的追踪；所述高效能电池为所述球形装置内摄像摄影装置内各部件供电。

本发明的工作原理是：该装置在打开开关后放入待检测管道，开始全管程的高频率拍摄，管道内充满流体，通过检测管道内的流体压力推动该装置行进，并通过控制流量来调整该装置速度。当拍摄完成该装置从管道内取出后，可打开数据卡通孔的密封结构，从数据存储器中取出数据卡，将数据导入电脑专业软件中进行分析，获取探头及各类传感器数据随时间、里程的变化，进而分析压力管道内安全状况，例如同步时间、里程与视频图像信息可获取缺陷定位，以及视频图像信息处理可获得管道大体状况等。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、由于探头均匀分布在整个球壳上，可以实现管道内全部空间的摄影摄像，从而捕捉到管道内腐蚀等方面的整体情况，漏检率低；

2、整个装置体积小，其直径小于管道内径，在运行过程中既能借助流体动力行进，同时不易卡管；

3、整个装置结构紧凑、合理，能实现图像与视频信息的全程采集、数据存储、运动里程记录和缺陷位置定位等功能。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例中内层球壳的结构示意图。

图3为本发明实施例中内层球壳的剖视结构示意图。

图4是图3中A部分的放大结构示意图。

图5是图3中B部分的放大结构示意图。

图6是实施例中摄影摄像装置、控制单元与各传感器相互关系示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示的实施例进一步说明。

本发明所述的压力管道内检测用球形摄影摄像装置(如图1所示)，包括双层球壳(即外层球壳、内层球壳)以及安装在双层球壳内的摄像摄影装置、照明装置、控制单元、三轴加速度计、角速度传感器、低频发射器、高效能电池、数据存储器等，以实现对压力管道的内检测。

下面以DN220(单位mm，以下同)的压力管道内检测为例，说明球形摄影摄像装置(以下简称球形装置)的具体实施方式。

制作1个Φ110×6外层球壳，球壳由2个半球壳组合而成，其上共开有26个均匀分布的倒圆台形通孔，其上下直径分别为36和24。通孔分布位置示意如图2所示，即在球壳[0，π]的仰角间均布6层布点，依次均匀分布1、5、7、7、5和1个摄像摄影探头(以下简称探头)，其中球顶和球底各分布1个探头，上三层每层均有一点的方位角相同，下三层同理，中间两层布点数相同，均匀错开。内外两层球壳上的通孔均为26个，内层球壳的通孔为圆柱形通孔，直径为Φ20，位置对应于外层球壳上的倒圆台形通孔(即倒圆台形凹槽处)；探头安装在Φ20的孔中，并通过该通孔与内部的电路板相连接。探头安装后，在外层球壳倒圆台形凹槽处盖有透明保护壳，为探头提供了密封和保护的作用。

内层球壳优选钢制球壳，起到支撑结构的作用；外层球壳为弹性材料，用于缓冲球与管道碰撞产生的冲击力，同时为探头提供摄影摄像视角。本发明中内层球壳安装和结构密封示意图见图3、图4、图5，在2个半球壳边缘分别加工内外螺纹，通过螺纹和密封圈实现球壳的对接和密封，其中1个半球壳的底端开有数据卡通孔，用螺纹塞和密封圈实现密封，数据卡通孔对应数据储存器的位置，检测结束时不需打开整个球壳，只需打开螺纹塞，取出储存卡，导出数据分析即可。外层球壳同样分为上下两个半球，套在内层球壳外，并通过将两个球壳通孔布局一一对应来实现安装定位，外层球壳两个半球合拢处采用粘结剂对接粘合，且在内层球壳数据卡通孔处对应留有通孔，便于取出储存卡。

球形装置外直径小于压力管道内径，约为管道内径的50％，利用液态流体推力在压力管道中行进，可有效避免由于压力管道中障碍物造成的卡管。球形装置在启动后，通过压力管道发球筒进入充满流体的待检测管道，开始全管程的高频率拍摄，并通过控制流量来调整球形装置速度。球形装置在管道内行进时，其摄影摄像装置、控制单元与各传感器的相互关系如图6所示。摄影摄像装置中不同探头被设置指向不同方向，以使拍摄到的图像之间不会有空隙，且图像能够覆盖管道内所有空间，所获得的视频图像数据传输至数据存储器内保存。照明装置由众多LED照明元件组成，布置在探头周围，负责为压力管道内的昏暗环境提供照明。当球形装置进入管道后，低频发射器发射低频电频电磁波，由外界电磁感应器进行感应关联，角速度与三轴加速度传感器捕捉记录球形装置运动信息传递给控制单元；所获得的视频图像数据传输至数据存储器内保存。低频发射器用于向外界发射低频电磁波信号；当球形装置进入管道后，由外界的电磁感应器感应信号，跟踪球形装置的踪迹，实现在地面上对管道内运行装置的定位与跟踪；并便于在卡管等情况下及时取出球形装置。高效能电池为球形装置内摄像摄影装置、照明装置、控制单元及各传感器等提供能源，使球形装置能够长距离工作。

控制单元通过导线与摄影摄像装置、照明装置、角速度传感器与三轴加速度传感器、低频发射器、高效能电池以及数据存储器等相连，根据三轴加速度计与角速度传感器获取的球形装置运动速度、运动距离等信息，控制所有探头同时触发曝光、摄影或摄像。

在整个检测过程完成之后，可将球形装置中的储存卡取出，将数据导入电脑，通过专用软件进行解析。在具体处理时，通过将时间、运动里程、视频图像等信息一一对应后，形成沿压力管道管线方向连续的视频与图形信息，通过视频与图形信息的观察分析，观测是否存在表面的腐蚀、介质冲刷造成的冲蚀、表面损伤、壁厚减薄等，判断压力管道内部安全状况。通过与时间、里程的同步分析，分析定位缺陷位置。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施案例，并非对本发明做任何形式上的限制。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。