[发明专利]一种智能管道机器人

说明书

本发明提供了本发明提供了一种智能管道机器人，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图像采集装置中；图像采集装置，用于采集管道内壁图像；旋转装置满足：由于旋转，使得多个图像采集装置采集的区域相互交叠，保证管道内壁3D合成。首次提出不需要额外动力的智能管道机器人。为保证后续三维图像的合成效果，限定了机器人行进速度和图像采集的转动速度，并根据经验进行了优化，使得三维合成能够同时兼顾速度和效果。

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智能管道机器人。

本发明提供了一种智能管道机器人，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图像采集装置中；

图像采集装置，用于采集管道内壁图像；

旋转装置满足：由于旋转，使得多个图像采集装置采集的区域相互交叠，保证管道内壁3D合成。

在可选的实施例中：具有一个或多个图像采集单元，位于旋转装置内。

在可选的实施例中：旋转装置以预设角速度旋转，带动图像采集装置旋转，从而使得图像采集装置采集管道内壁对应位置的图像。

在可选的实施例中：机器人行进速度、旋转装置转动角速度、图像采集装置半视场角满足如下关系：(θ-β)×v＜m×R×sinβ×w，其中，v为在旋转装置旋转过程中机器人的行进速度，R为管道半径，β为图像采集装置半视场角，w为旋转装置转动角速度，θ为相邻两个相机光轴夹角，m为经验系数。

在可选的实施例中：图像采集端口周围设置有光源。

在可选的实施例中：还包括旋转驱动装置，驱动旋转装置进行转动。

在可选的实施例中：还包括平移装置，平移装置驱动图像采集装置沿旋转装置径向移动。

在可选的实施例中：所述机器人通过行进装置提供行进动力。