一种小管径油气管道在线可视化内检测装置

技术领域

本发明涉及机电装备领域，具体涉及一种小管径油气管道在线可视化内检测装置。

背景技术

油气资源对经济发展的作用伴随着世界范围内工业化程度的不断提高而变得日益显著，油气管道作为工业发展的“主动脉”，其战略地位同样不可小髻。庞大的油气管网是国家的重要基础设施，在中国经济发展中扮演着举足轻重的角色，其安全稳定的运行对社会与经济的发展有着十分重要的意义。一旦管道发生泄漏，有害物质可能渗透到土壤、河流、湖泊或海洋中，对周围生态环境造成毁灭性影响，对地区经济和居民的生活产生长期不可逆的负面影响，因此定期的管道检测和维护工作必不可少。传统的管道检测和维护方法通常依赖于人工巡检或使用固定式的检测设备，但是此类方法存在许多局限性，例如成本高、设备无法适应复杂管道形状等。同时现有的大多数移动式检测装置只适用于大管径油气管道，装置复杂且使用难度较高，行业对适用于小管径油气管道内检测装置的需求日益增加。

发明内容

针对上述背景技术中存在的问题以及不足，本发明提供一种小管径油气管道在线可视化内检测装置，装置配备稳定精准的伞状制动结构，通过模块化设计实现自动避障与转向，同时具备缺陷检测与图像传输功能，满足复杂特征管道的内检测需求；装置将高灵活度、精确度、稳定性和可变径性能相结合，为小管径油气管道内部缺陷识别和安全维护工作提供了一种高效可靠的解决方案。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种小管径油气管道在线可视化内检测装置，包括照明装置、摄像头、红外热成像仪、激光雷达、弹性连接绳、减震单元、球关节、伸缩杆、滚轮、胶球、套环、环形连接器、弹簧、光纤、金属外壳、前挡板等部件组成。

进一步地，本发明装置所配备的弹性结构具备自由伸缩的特性，弹簧与车轮的联动模块实现了装置的自动变径，帮助装置在移动过程中紧密贴合内壁的同时具备基础的越障能力。

进一步地，本发明装置所采用的一体化结构有效减小了装置的前进阻力，较小的机身体积与较轻的质量降低了装置的运行能耗，为装置的长时间运行和高效检测工作提供了保障，在能源利用上更为经济和环保。

进一步地，本发明装置的不同功能段间通过球关节进行连接，当装置移动至弯管或三通等复杂特征管段，轮式驱动系统能够实现车轮的差速控制，结合弹性连接绳的牵引与球关节的转动实现整体结构的转向，从而为装置提供稳定而高效的移动方式。

进一步地，本发明装置所采用的伞状制动结构能够提供较好的稳定性，帮助装置在复杂特征管道中更容易地实现制动，辅助检测模块高效精准地采集管道缺陷信息。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

1.本发明装置的体积和质量较小，在各种环境下易于携带和部署。一体化设计的特性使得装置在结构上更加紧凑和高效，提高了装置的整体性能和稳定性，同时有效降低了管道内检测成本。

2.本发明装置操作过程简单便利，弹性结构的自动变径功能消除了人工调整的繁琐，使得装置能够在不同特征管道内自主导航，并实现目标位置的精准到达。高度的自动化特性也提高了装置的检测效率，一定程度上减小了用户的操作负担。

3.本发明装置具备高灵活性和高精确度，能够自主导航前往指定目的地，无需依赖人工牵引或外部干预，大大提高了检测效率和工作安全性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的结构正视图。

图3为本发明制动模组开启时的结构示意图。

图4为本发明制动模组关闭时的结构示意图。

图5为本发明的转向模组示意图。

图6为本发明的环形连接器示意图。

图中：包括1、光纤，2、控制段外壳，3、环形连接器，4、套环，5、制动支撑杆，6、胶球，7、制动伞架，8、制动弹簧，9、制动连接杆，10、滚轮连接杆，11、滚轮，12、避震弹簧，13、控制段连接端头，14、弹性连接绳，15、球关节，16、检测段连接端头，17、检测段外壳，18、检测装置保护壳，19、上部照明装置，20、摄像头，21、红外热成像探头，22、激光雷达，23、下部照明装置，24、制动伞面，25、连接器转轴，26、伞面加固杆，27、伞面转轴，28、制动连接杆转轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本装置主要分为2部分，分别是前端的检测段与后端的控制段。其中前端的检测段安装有摄像头20、红外热成像探头21、激光雷达22、上部照明装置19与下部照明装置23。检测设备均安装在检测装置保护壳18内，其能够保护设备不被污染与破环，提高检测装置的使用寿命，同时检测装置保护壳18有不同材料的替换件，以此来满足不同环境的使用需求。上部照明装置19与下部照明装置23的主要目的是照明管道，辅助检测设备工作。摄像头20的主要作用是捕捉管道内部的实时图像和视频，能够直观地显示管道的缺陷情况。红外热成像探头21是一种检测物体表面温度的传感器，能够识别管道内部的异常温度区域，发现潜在的管道泄漏、裂纹等问题。激光雷达22是一种主动光学传感器，它通过发射激光束并测量其反射的时间来获取目标的三维空间信息；激光雷达22能够扫描管道内部，生成三维点云图，帮助终端构建管道内部模型，同时利用激光雷达22的获取实时数据，内检测装置可以感知周围环境并识别障碍物，避免在移动过程中发生碰撞。后端控制段安装有光纤1、环形连接器3、套环4与制动模组，其中制动模组主要由制动器支撑杆5、胶球6、制动弹簧8、制动连接杆9构成。

如图2所示，当检测装置制动模组开启时，环形连接器3会向前移动到环形阻挡器4处，制动连接杆9与制动伞架7张开制动伞面24，胶球6与管道内壁紧密贴合。

如图3所示，当检测设备发现前方的管道存在异常情况时，制动模组开启，制动连接杆9会绕着制动连接杆转轴28向远离控制端外壳2的方向移动，制动支撑杆5会绕着连接器转轴25向远离控制端外壳2的方向移动，制动弹簧8会弹出并且推动制动伞架7与伞面加固杆26向远离控制端外壳2的方向移动，以此来张开制动伞面，达到内检测装置制动的效果。同时制动伞架7的末端设置有胶球6，其主要作用是避免制动伞架7与管道内壁进行直接接触，以此来起到保护制动伞架7的作用。

如图4所示，当内检测装置在管道正常移动时制动模组关闭，制动弹簧8为压缩状态，同时环形连接器3会向后移动制动，同时支撑杆5、胶球6、制动伞架7与制动连杆9都紧贴控制端外壳2，以此来有效减少装置的前进阻力。

如图5所示，控制端外壳2与检测段外壳17之间通过控制段连接端头13、弹性连接绳14、球关节15与检测段连接端头16相连接。当内检测装置在管道进行拐弯时，检测段连接端头16绕着球关节15做旋转，使检测段外壳17通过管道的弯道，而后继续转向时球控制段连接端头13绕着球关节15做旋转，使控制端外壳2通过管道的弯道。

如图6所示，环形连接器3的主要作用是通过连接器转轴25连接各个角度的制动结构，以此实现各个角度的支撑杆可以同时向前或向后移动，来达到制动模组关闭或开启的目的。

本发明的工作原理

装置管内移动状态如图4所示，所有滚轮与管壁均处于紧密贴合状态，开始移动时制动模组关闭，制动弹簧8为压缩状态，同时环形连接器3会向后移动制动，同时支撑杆5、胶球6、制动伞面24、制动伞架7与制动连杆9都紧贴控制端外壳2。

装置弯道转向状态如图5所示，控制端外壳2与检测段外壳17之间通过控制段连接端头13、弹性连接绳14、球关节15与检测段连接端头16相连接。当内检测装置在管道进行拐弯时，检测段连接端头16绕着球关节15进行旋转，使检测段外壳17通过管道的弯道，而后继续转向时球控制段连接端头13绕着球关节15进行旋转运动使控制端外壳2通过管道的弯道。

装置制动状态如图3所示，制动连接杆9会绕着制动连接杆转轴28向远离控制端外壳2的方向移动，制动支撑杆5会绕着连接器转轴25向远离控制端外壳2的方向移动，制动弹簧8会弹出并且推动制动伞架7与伞面加固杆26向远离控制端外壳2的方向移动，以此来张开制动结构。

装置检测状态如图1所示，装置前端的检测段安装有摄像头20、红外热成像探头21、激光雷达22、上部照明装置19与下部照明装置23。上部照明装置19与下部照明装置23始终处于开启状态，照明管道辅助检测设备工作。摄像头20捕捉管道内部的实时图像和视频，红外热成像探头21帮助管道内检测装置找到存在的异常温度区域，激光雷达22发射激光束扫描管道内部生成三维点云图，帮助终端构建管道内部模型，满足管道内检测的各种需求。