[发明专利]一种检测缺陷的管道机器人及其控制方法与控制系统

权利要求书

1.一种检测缺陷的管道机器人，其特征在于，包括：

一管道机器人本体、一脉冲加热器、一热像仪，及一处理器；其中，

所述管道机器人本体设有所述脉冲加热器及所述热像仪；

所述脉冲加热器用于对管道进行脉冲加热；

在所述脉冲加热的同时，所述热像仪用于对所述管道进行热影像撷取，得到复数热影像撷取数据；

所述处理器从所述热像仪接收所述复数热影像撷取数据；以及，

所述处理器将所述复数热影像撷取数据转换成二维热影像矩阵数据，其中所述二维热影像矩阵数据中m列为所述复数热影像撷取数据的数量，所述二维热影像矩阵数据中n列为所述复数热影像撷取数据的各相素点数据；

所述处理器将所述二维热影像矩阵数据中，比对各成分的相似程度，当二成分比对结果为近似时，将所述二成分进行标记并计算权重值，当二成分比对结果为不近似时，所述二成分的权重值设为0，当计算完各权重值后得到一权重矩阵；

所述处理器根据所述权重矩阵运算出一对角矩阵，所述处理器再根据所述对角矩阵、一拉普拉斯矩阵，及所述二维热影像矩阵数据进行特征映像运算，得到复数特征向量及复数特征值，再将所述复数特征向量根据所述复数特征值进行排列，得到一投影矩阵，再根据所述投影矩阵及所述二维热影像矩阵数据进行运算，得到一输出矩阵；

所述处理器根据所述输出矩阵的各成分进行重新排列，得到一缺陷分析数据。

2.根据权利要求1所述一种检测缺陷的管道机器人，其特征在于，所述处理器根据ε-相近法(ε-neighborhoods)，将所述二维热影像矩阵数据中，任二元素x_i、x_j之间的欧基里德距离(Euclidean distance)符合公式：||x_i-x_j||²ε时，则判断所述二成分比对结果为近似，反之则不近似；接着以热核心法根据公式：计算权重值S_ij，最后根据所述权重值得到所述权重矩阵；

所述处理器根据公式：XLX^Tα＝λXDX^Tα进行特征映像运算；所述处理器取所述投影矩阵及所述二维热影像矩阵数据根据公式：y_i＝A^Tx_i进行运算，得到所述输出矩阵y_i，其中X为所述二维热影像矩阵数据，A为所述投影矩阵，D为对角矩阵，其对角值D_ii＝∑_jS_ij、L为拉普拉斯矩阵(Laplacian matrix)，L＝D－S、ε为常数、t为参数、λ为特征值、α为特征向量。

3.根据权利要求2所述一种检测缺陷的管道机器人，其特征在于，

沿所述管道内侧顶壁设一轨道；

所述管道机器人本体顶面设有一轮具组，且所述轮具组位于所述轨道内，以供沿所述轨道移动；所述管道机器人本体底部设有一动力轮组，以供驱动所述管道机器人本体行进。

4.根据权利要求3所述一种检测缺陷的管道机器人，其特征在于，于所述动力轮组设有一刹车单元；

所述轮具组设有一夹制单元；

所述管道机器人本体设有一流速侦测单元；

所述流速侦测单元信息连接所述处理器，所述流速侦测单元用于侦测所述管道内的流体流速，得到一流速侦测结果并上传至所述处理器；

当所述处理器判断所述流速侦测结果超出一默认值时，则立即生成控制信号，所述夹制单元根据所述控制信号夹制住所述轨道；所述刹车单元收到所述控制信号后开始工作；所述动力轮组收到所述控制信号后停止工作。

5.根据权利要求4所述一种检测缺陷的管道机器人，其特征在于，所述管道机器人本体设有一定位单元，所述定位单元用于侦测所述管道机器人本体所在位置而得到一定位数据，所述处理器用于远程信息连接一控制中心，当所述处理器根据所述缺陷分析数据判断所述管道有缺陷时，立即发送一警报讯号及所述定位数据至所述控制中心。