[发明专利]具有导航功能的管道镜

说明书

本发明涉及一种管道镜，具体为具有导航功能的管道镜，其包括设有探测头及传感器的探测管和至少一个传感器、第一图像处理器、模型存储单元、位姿计算器、第二图像处理器、导航图像计算器和显示器。传感器用于接收探测管的信号并生成对应的感应信号。第一图像处理器用于根据探测头捕获的第一图像信号计算得到第一图像。模型存储单元用于存储被检测机械装置的预设模型。位姿计算器用于根据感应信号计算得到探测头的初始位姿。第二图像处理器用于调整初始位姿至导航位姿，以满足第一图像和第二图像之间的偏差落入允许范围。导航图像计算器用于根据导航位姿和预设模型计算得到导航图像。显示器用于显示导航图像。本发明还揭示一种用于导航管道镜的探测头的方法。

技术领域

本发明涉及一种管道镜(Borescope)，特别涉及一种精确定位管道镜的探测头在被检测机械装置中的位置的管道镜及其导航方法。

背景技术

管道镜(工业内窥镜)广泛应用于机械装置例如航空发动机、工业汽轮机、内燃机或汽车发动机的检测。考虑到安全和维护需求，需要定期检查机械装置的内部元件是否发生故障。

柔性管道镜常用于检测机械装置复杂的内表面结构。在一些情况下，管道镜的柔性探测管的一端设置探测头，该探测头可包括微型摄像机和光源以便于在被检测机械装置的黑暗空间内捕获到清晰的动态或静态图像。作为远距离监控，捕获动态或静态图像的能力对于后续操作具有重要意义。手持操作装置上的显示器可用于显示捕获的图像。手持操作装置上的操作杆可用于控制或驱动该探测头的运动以对该机械装置的内部元件进行全面的检测。

然而，为了覆盖机械装置设备的所有感兴趣区域(region of interest，ROI)，通常需要花费几天的时间。对探测头在机械装置中的不精确位置导航是造成时间浪费的主要原因。由于导航误差，操作人员不能根据导航信息控制探测头到达感兴趣区域或不能控制微型摄像机面向期望的方向。因此，导航图像为操作人员调整探测头的位置和方向提供非常重要的信息。在一些情况下，期望该探测头在机械装置中的位姿(位置和方位角)足够精确以观测故障或缺陷的扩张以及为操作人员的后续操作提供一个精确的参考信息。

所以，需要提供一种新的具有精确导航功能的管道镜来解决上述问题。

发明内容

现在归纳本发明的一个或多个方面以便于本发明的基本理解，其中该归纳并不是本发明的扩展性纵览，且并非旨在标识本发明的某些要素，也并非旨在划出其范围。相反，该归纳的主要目的是在下文呈现更详细的描述之前用简化形式呈现本发明的一些概念。

本发明的一个方面在于提供一种管道镜，该管道镜包括：

设有探测头及传感器的探测管，该传感器用于接收该探测管的信号并生成对应的感应信号；

第一图像处理器，用于根据该探测头捕获的第一图像信号计算得到第一图像；

模型存储单元，用于存储被检测机械装置的预设模型；

位姿计算器，用于根据该感应信号计算得到该探测头的初始位姿；

第二图像处理器，用于调整该初始位姿至导航位姿，以满足该第一图像和根据该导航位姿计算得到的第二图像之间的偏差落入允许范围；

导航图像计算器，用于根据该导航位姿和该预设模型计算得到导航图像；及

用于显示该导航图像的显示器。

本发明的另一方面在于提供一种用于导航管道镜的探测头的方法，该管道镜上设有传感器，该方法包括如下步骤：

接收由该探测头捕获的第一图像信号并接收该传感器生成的感应信号；

根据该感应信号计算得到该探测头的初始位姿；

根据该第一图像信号计算得到第一图像并根据该初始位姿和预设模型计算得到初始的第二图像；