基于红外热成像和六轴的管道缺陷检测系统

技术领域

本发明属于油气管道缺陷检测技术，具体为一种基于红外热成像和六轴的管道缺陷检测系统。

背景技术

现有的油气管道红外热波成像检测技术，在管道内部进行无线传输红外数据实现缺陷检测。这种通过无线传输的方法只能运用于特定管道里检测，一些管道或者特殊地方无法进行无线传输数据。这导致有些管道检测没法运用。六轴的专利在无人机和机器人领域比较多，在其他领域的应用比较少。目前管道检测方法中，红外热成像通过无线传输到计算机，通过图像处理和gps来判断管道缺陷位置，局限性很大。

发明内容

为了解决现有技术中的上述技术缺陷，本发明提出了一种基于红外热成像和六轴的管道缺陷检测系统。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于红外热成像和六轴的管道缺陷检测系统，包括动力装置系统、电源、单片机模块、六轴模块、存储模块、转台、红外探头以及热源模块，所述电源、单片机模块、六轴模块、存储模块、转台均设置在动力装置系统上，所述红外探头和热源模块设置在转台上；

所述六轴模块、红外探头、存储模块和热源模块均分别与单片机模块连接，所述热源模块用于辐射热量，所述红外探头用于采集红外图像数据并存储到存储模块，所述六轴模块用于在动力装置系统行进时采集六轴数据。

优选地，所述六轴模块包括三轴MEMSS加速度计和三轴MEMS陀螺仪。

优选地，所述热源模块由四个碳纤维灯构成，分别位于转台上的红外探头两侧。

优选地，所述动力装置系统为四轮小车。

本发明还提出了一种基于红外热成像和六轴的管道缺陷检测方法，所述方法包括：

步骤1：将动力装置系统置于管道口，静止状态，开启电源；

步骤2：红外探头、转台、热源模块开始工作。转台在单片机模块操控下向左旋转30度。

步骤3：红外探头采集管道内壁的红外图像信息并保存到存储模块中；

步骤4：转台在单片机模块操控下向右旋转60度；

步骤5：红外探头采集管道内壁的红外图像信息并保存到存储模块中；转台转回起始角度，转台、红外探头、热源模块停止工作；

步骤6：动力装置系统在单片机模块控制下，开启行驶5秒，同时六轴模块工作，采集数据并每隔0.05秒将采集到的数据写入到存储模块中；

步骤7：动力装置系统行驶5秒之后停止运动六轴模块停止工作；

步骤8：重复步骤2-步骤7，直至采集完整条管道的红外图像。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明使用红外热成像和四个碳纤维灯组成的热源模块来实现管道缺陷检测，使用六轴模块来定位缺陷所在位置；

本发明使用存储模块来存储红外热成像数据和六轴数据，整个管道检测完毕之后，将存储设备的数据传到上位机，后期通过图像处理和六轴数据处理，即可判断出被测管道存在的缺陷和管道里的位置，解决了管道无信号的情况。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是本发明的一种红外热成像和六轴的管道缺陷检测系统的结构图。

图2是本发明一实施例的流程图。

图3是本发明一实施例中的上位机处理方式的原理框图。

具体实施方式

容易理解，依据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本发明的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限制或限定。相反，提供这些实施例的目的是为了使本领域的技术人员更透彻地理解本发明。下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的创新构思。

本发明构思为，一种基于红外热成像和六轴的管道缺陷检测系统，包括动力装置系统(1)、电源(2)、单片机模块(3)、六轴模块(4)、存储模块(5)、转台(6)、红外探头(7)以及热源模块(8)，其中：

所述电源(2)、单片机模块(3)、六轴模块(4)、存储模块(5)、转台(6)均设置在动力装置系统(1)上，所述红外探头(7)和热源模块(8)设置在转台(6)上，且热源模块(8)设置在红外探头(7)的两侧。

所述六轴模块(4)、红外探头(7)、存储模块(5)和热源模块(8)均分别与单片机模块(3)连接，所述热源模块(8)用于辐射热量，所述红外探头(7)用于采集红外图像数据并存储到存储模块(5)，所述六轴模块(4)用于在动力装置系统(1)行进时采集六轴数据。

具体地，本发明中红外探头(7)在热源模块(8)启动后，采集的红外图像数据在单片机模块(3)中经过AD采样、非均匀校正、坏元替代、图像处理后写入到存储模块(5)中。在结束检测管道之后，将数据从存储模块(5)中读取出来，在上位机里进行图像处理，进而判断出被测管道内表面是否具有缺陷。

具体地，本发明的六轴模块(4)包括三轴MEMSS加速度计和三轴MEMS陀螺仪。

进一步的实施例中，所述电源(2)用于为单片机模块(3)和动力装置系统(1)供电。

进一步的实施例中，所述热源模块(8)由四个碳纤维灯构成，分别位于转台(6)上的红外探头(7)两侧。

进一步的实施例中，所述动力装置系统(1)为四轮小车。

本发明的工作过程为：所述红外探头(7)在动力装置系统(1)启动并在管道里前进一段时间就停在原地，转台向左转动30度，热源模块(8)开始工作，红外探头(7)采集被测管道内的表面红外图像，将采集到的数据也存储到存储模块(5)中。随后转台(6)向右转动60度，将红外探头(7)采集到的数据也存储到存储模块(5)中，之后转台(6)转至原位。接着动力装置系统(1)继续在管道里前进一段时间，之后停在原地，重复上述采集数据、存储数据步骤。直至当整个管道测量完成时，将存储模块(5)中的数据读取出来，放置在计算机里，通过后期图像处理进而判断出被测管道内表面是否具有缺陷。如果有，则将六轴数据读取出来，与红外图像结合判断动力装置系统(1)的行驶距离，由此判断出缺陷所在位置。本发明只要将动力装置系统(1)放置在管道里，任其运行完一整个管道，随后将存储的数据读取出来即可判断管道缺陷的类型和位置。

一种基于红外热成像和六轴的管道缺陷检测方法，具体步骤如下：

步骤1：将动力装置系统(1)置于管道口，静止状态，开启电源(2)。六轴模块(4)、单片机模块(3)、存储模块(5)、红外探头(7)和热源模块(8)和转台(6)均由电源供电。

步骤2：红外探头(7)、转台(6)、热源模块(8)开始工作。转台(6)在单片机模块(3)操控下向左旋转30度。

步骤3：红外探头(7)采集管道内壁的红外图像信息并保存到存储模块(5)中。

步骤4：转台(6)在单片机模块(3)操控下向右旋转60度。

步骤5：红外探头(7)采集管道内壁的红外图像信息并保存到存储模块(5)中。转台(6)转回起始角度，转台(6)、红外探头(7)、热源模块(8)停止工作。

步骤6：动力装置系统(1)在单片机模块(3)控制下，开启行驶5秒。同时六轴模块(4)工作，采集数据并每隔0.05秒将采集到的数据写入到存储模块(5)中。

步骤7：动力装置系统(1)行驶5秒之后停止运动，处于静止状态。六轴模块(4)停止工作。

步骤8：重复步骤2-步骤7，直到完成工业运输管道缺陷检测。

步骤9：将存储模块(5)中的数据读取出来，放到计算机里。上位机处理红外信息可以得到红外图像，检修人员通过肉眼观察红外图像可以识别出管道内是否存在缺陷。上位机处理六轴信息可以得到动力装置系统(1)行驶距离。两者结合就可以知道管道缺陷具体所在位置。即发现红外图像管道缺陷，再计算出发现缺陷时动力装置系统(1)已经行驶的距离结合。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

应当理解，为了精简本发明并帮助本领域的技术人员理解本发明的各个方面，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时在单个实施例中进行描述，或者参照单个图进行描述。但是，不应将本发明解释成示例性实施例中包括的特征均为本专利权利要求的必要技术特征。

应当理解，可以对本发明的一个实施例的设备中包括的模块、单元、组件等进行自适应性地改变以把它们设置在与该实施例不同的设备中。可以把实施例的设备包括的不同模块、单元或组件组合成一个模块、单元或组件，也可以把它们分成多个子模块、子单元或子组件。