[发明专利]一种管道内壁三维采集设备

说明书

本发明提供了一种管道内壁三维采集设备，包括本体和叶轮，其中本体，包括旋转装置，旋转装置上设置有图像采集端口；图像采集端口，用于将管道内壁图像导入光线偏折系统中；光线偏折系统，用于将图像采集端口进入的图像偏折至图像采集装置中；扫描设备行进速度、旋转装置转动角速度、图像采集装置视场角满足公式关系。本发明首次提出不需要额外动力的三维采集设备。防止驱动相机转动带来的负担，只旋转图像采集端口，通过反射镜将不同图像反射至相机中，而无需转动相机，设备更加轻量化，转动采集更加稳定。

技术领域

本发明涉及形貌测量技术领域，特别涉及管道内壁形貌测量技术领域。

背景技术

管道检测通常包括电磁法、超声法，这些方法可以检测管壁中缺陷裂缝等，但无法检测管道内壁的形貌，特别是无法得到直观的管道内壁的视觉图像。

目前也存在使用相机进行管道内壁视觉检测的方法，但这种方法仅仅限于二维图像，但对于封闭的管道，无法判断其内壁三维形貌，从而无法准确测量/检测管道情况。虽然利用激光扫描或结构光扫描的方法可以获得管道三维形貌，但其仅能够得到三维形貌结构，无法获得真实的图像情况，对于封闭管道内复杂的情况不易做出判断，并且任何使用激光装置的设备成本都非常高，且对于光学稳定性要求较高，不适合管道这种复杂的环境。

另外，由于管道特殊环境，很多三维采集装置由于体积较大，无法进入。并且目前三维扫描设备本身并不能运动，无法扫描整个管道内壁。如果不考虑管道特殊环境将会导致三维采集的精度降低，甚至无法合成三维模型。并且在管道内工作时间过长会带来安全隐患，因此需要提高采集效率，降低采集时间。也就是要同时满足采集时间短、精度高的要求，目前也无相关技术涉及。

虽然目前也有一些管道清理设备可以进入管道内工作，但没有技术启示使其具有图像采集和三维建模功能。并且这些设备通常需要额外电源，需要拖电缆进入或频繁充电，使用极为不方便。且一旦电源故障，将无法行进，拥堵管道。

因此，目前急需解决以下技术问题：①能够在管道内行走，适合管道复杂环境；②能够同时获得管道内壁三维形貌和图像纹理信息；③成本低，可靠性高、采集三维精度高、采集时间短。④无需额外能源。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的采集设备。

本发明提供了一种管道内壁三维采集设备，包括本体和叶轮，其中

本体，包括旋转装置，旋转装置上设置有图像采集端口；

图像采集端口，用于将管道内壁图像导入光线偏折系统中；

光线偏折系统，用于将图像采集端口进入的图像偏折至图像采集装置中；

扫描设备行进速度、旋转装置转动角速度、图像采集装置视场角满足如下关系：其中，v为在旋转装置旋转过程中扫描设备的行进速度，R为管道半径，L为在旋转轴线上图像采集装置光心距旋转中心距离，β为图像采集装置半视场角，w为旋转装置转动角速度，θ为相邻两个图像采集装置光轴夹角，m为系数。

可选的，m0.9。

可选的，具有一个或多个图像采集单元，位于旋转装置内。

可选的，具有一个或多个图像采集单元，位于本体固定部分内。

可选的，光偏折装置与旋转装置旋转轴线相交。

可选的，光偏折装置偏离旋转装置旋转轴线。

可选的，叶轮，用于接收管道内流体的推动，从而产生扫描设备前进的动力。

可选的，还包括行进轮，行进轮通过可伸缩装置与本体连接。

可选的，平移装置驱动图像采集装置沿旋转装置径向移动。