本实用新型专利技术涉及一种利用辅助激光点成像的图像采集装置，属于无损检测领域。本装置由感应加热单元、图像采集单元、图像处理单元组成。感应加热单元的涡流加热探头对被测埋地管道进行非接触式局部微加热，埋地管道就会产生电涡流使管壁发热，向外辐射红外线，红外热像仪在红外激光笔的辅助下对准被测管道并进行图像采集，采集所得图像通过图像传输接口将图像信息传输给计算机，在计算机上处理后，标定出被子测管道是否有缺陷及缺陷的形状和实际大小。本实用新型专利技术可与管道检测机器人配合使用，用于对钢结构埋地管道的实时在线检测。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种利用辅助激光点成像的图像采集装置，尤其涉及一种可与管道检测机器人配合使用，采用非接触主动式局部微加热红外成像技术的管道内部缺陷无损检测系统，属于无损检测领域。
技术介绍
输送油气介质的埋地管道多为钢结构管道，由于腐蚀、老化或者遭遇破坏等原因会引起介质泄漏事故，因此埋地油气管道在运行过程中，除了需要根据人工经验定期检查，还需要实时在线检查，以对管道已泄露或可能发生泄露的危险区域进行及时的定位、补修，确保埋地管道的安全运行。由于埋地管道的特殊性，目前，对埋地管道内部缺陷进行实时在线检测的技术手段非常有限，更多的是凭经验定期开挖检测，或是等发生泄漏后再进行开挖修复。考虑到机器人的灵活性及不受环境制约，采用管道检测机器人携带检测装置进入管道内完成实时在线检测是一种快速有效的方式，也是目前管道内检测技术的重要发展方向。但目前可被机器人携带进入管道、能与机器人配套使用的管道内部缺陷检测技术与装备还非常缺乏，缺少管道内部缺陷检测技术与装备，机器人只是一个移动载体，通常只能进行一些视频观察，例如查看管道是否阻塞，难以对管道实际存在的缺陷作出测定和判断，这是制约管道机器人进行应用推广的一个重要因素。目前用于管道检测机器人上的检测技术主要有漏磁通过检测技术、压电超声波检测技术。上述技术的不足之处在于：漏磁通过检测技术在对管道进行检测时，要求管壁达到完全磁性饱和，测试精度与管壁厚度有关，厚度越大，精度越低，还易引起管壁磁化，对后续检测和缺陷部位焊接修补造成不良影响，而且该技术的精度不高，对缺陷准确的确定还需依赖操作人员的经验；压电超声波检测技术是接触式检测技术，压电探头在运行管道环境中易损坏，且压电探头需通过液体耦合剂与管壁保持连续的耦合，以保证超声波能传递到被检测管道表面，在实际应用中较为复杂、繁琐。红外热成像检测技术近年来发展较快，主要应用于集成电路板的焊接质量及工业上各种器件的焊缝检测方面。由于红外热成像检测技术具有无损、无磁、非接触、无需耦合、快速实时、动态检测距离等优点，在埋地管道内部缺陷实时在线检测方面具有较好的应用前景，但目前在管道内部缺陷检测领域的应用研究较少，缺乏相应的用于管道内部缺陷检测的实用技术与装置。受到管道使用环境限制，如果不针对管道缺陷检测需求特性进行优化调整，现有红外热成像检测技术还难以直接应用于管道内部缺陷检测中。此外，采用红外热成像进行管道内部缺陷检测的基本原理是利用红外热成像仪接收待测物体表面向外辐射的红外线，并通过相关的成像技术将其转换为可见的温度场分布云图，最后分析温度场异常来确定管道缺陷信息。根据成像原理知，只有当红外热像仪的镜头光心垂直照射待测管道，即沿着管道的半径时，才能保证采集到的图像是真实的图像。若不垂直，即当红外热像仪的镜头光心有倾角照射待检测管道时，采集到的图像会失真，导致采集到待测管道的形状有缺陷、大小有偏差，形成检测误差，因而不能准确地根据所得的图像来判断被检测物的真实形状及大小。然而，在实际操作时，如果没有其它辅助手段，要将红外热像仪的镜头光心垂直照射待检测管道，显然是困难的，即：在采集过程中无法保证所述装置中的镜头光心是否垂直管道，故而得到的成像并不能保证其为真实的图像，从而导致不能准确地根据图像来判断地下管道是否有缺陷或缺损的形状和大小。
技术实现思路
本技术的第一个目的在于针对现有管道内部缺陷检测技术的不足，诸如会导致管道磁化，需要耦合剂使压电探头发射的超声波能传递到被检测管道表面等问题，提供一种结构简单、成本低廉、使用方便，采用红外热成像原理针对管道缺陷检测需求特性进行设计的管道缺陷检测装置。该装置既能方便地装于管道检测机器人操作臂末端，让机器人带入管道内进行检测，也可由检测人员直接进入管道内单独操作进行检测，检测结果可由检测人员在地面通过计算机直接观测和调整的实时在线检测装置。使用该装置，在不开挖地面的前提下，能够帮助机器人操作机构或检测人员准确地对地下管道待检区域进行垂直摄像，并可随时校正拍摄倾角，从而得到能反映地埋管道状况的真实图像。本技术的第二个目的，在于提供利用上述装置和辅助红外激光点成像技术，实现对埋地管道内部缺陷检测的方法，包括：红外图像采集校正、缺陷提取及标定方法，使用该方法，可以准确采集红外图像，从所得图像中提取判断是否有缺陷，如有缺陷将自动根据缺陷的像素尺寸标定和计算缺陷实际大小。为实现上述目的，本技术人由国家自然科学基金项目（51365019）资助，设计完成了以下利用辅助激光点成像的图像采集装置，及使用此装置和辅助激光点成像技术实现对地埋管道内部缺陷进行检测的方法，包括：红外图像采集校正、缺陷提取及标定方法：为实现本技术的第一个目的，本技术所述检测装置为利用辅助激光点成像的图像采集装置，是一种红外热成像管壁无损检测系统，由感应加热单元、图像采集单元、图像处理单元组成；所述感应加热单元由机械部分和微加热部分组成，其中，机械部分由封装筒1、右舵机4、左舵机5、右连杆6、左连杆7、右限位块9、左限位块10组成，所述封装筒1是一个中空的筒状容器；微加热部分由供电模块11、涡流加热探头8组成，涡流加热探头8内部含驱动电路16、温度传感器17及线圈18；所述图像采集单元由红外热像仪2、供电模块11、控制模块12和激光发射机构组成，该激光发射机构包括上红外激光笔3a、右红外激光笔3b、下红外激光笔3c、左红外激光笔3d四支激光笔；所述图像处理单元由计算机、数据连接线、图像输出接口13组成；其位置和连接关系为：右舵机4和左舵机5成180度分别安装于封装筒1前端外壳同一圆周的右左两侧，并与控制模块12连接；右连杆6和左连杆7的一端分别安装在右舵机4和左舵机5上，并可绕右舵机4和左舵机5转动，右连杆6和左连杆7的另一端分别与右限位块9、左限位块10连接，右限位块9和左限位块10之间安装有涡流加热探头8；红外热像仪2安装于封装筒1的前端，其四周在以红外热像仪2的镜头光心为圆心的相等半径上安装有上红外激光笔3a、右红外激光笔3b、下红外激光笔3c、左红外激光笔3d等四支激光笔，且四支红外激光笔发射的光必须始终与镜头光心的延长线平行；供电模块11和控制模块12固定安装于封装筒1的空腔内，供电模块11通过控制模块12与涡流加热探头8的驱动电路16连接，驱动电路16和线圈18连接，供电模块11通过控制模块12与上红外激光笔3a、右红外激光笔3b、下红外激光笔3c、左红外激光笔3d等四支激光笔连接；温度传感器17与控制模块12连接；红外热像仪2的图像输出接口13安装在封装筒1的后端口上，通过数据连接线与计算机连接。所述右限位块9、左限位块10的作用，主要有两个：一是起到限位的作用，避免意外操作导致涡流加热探头8的线圈18直接触碰到被检测管道而造成加热探头损伤；二是由于电涡流加热是非接触式加热，为了保证电热转换效率，需要激励线圈与被测物表面保持合适的间隙，因此在右限位块9、左限位块10顶端装有电子触碰开关15，并且控制模块12与电子触碰开关15连接，加热时右限位块9及左限位块10与管道接触，可以保证激励线圈与被测物表面之间的间隙，控制模块12通过电子触碰开关15检测，因此在右限位块9、左限位块10到位后，才控制供电模块本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用辅助激光点成像的图像采集装置，其特征在于：本装置由感应加热单元、图像采集单元、图像处理单元组成；所述感应加热单元由机械部分和加热部分组成，其中，机械部分由封装筒（1）、右舵机（4）、左舵机（5）、右连杆（6）、左连杆（7）、右限位块（9）、左限位块（10）组成，所述封装筒（1）是一个中空的筒状容器；加热部分由供电模块（11）、涡流加热探头（8）组成，涡流加热探头（8）内部含驱动电路（16）、温度传感器（17）及线圈（18）；所述图像采集单元由红外热像仪（2）、供电模块（11）、控制模块（12）和激光发射机构组成，所述激光发射机构包括上红外激光笔（3a）、右红外激光笔（3b）、下红外激光笔（3c）、左红外激光笔（3d）四支红外激光笔；所述图像处理单元由计算机、数据连接线、图像输出接口（13）组成；其位置和连接关系为：右舵机（4）和左舵机（5）成180度分别安装于封装筒（1）前端外壳同一圆周的右左两侧，并与控制模块（12）连接；右连杆（6）和左连杆（7）的一端分别安装在右舵机（4）和左舵机（5）上，并可绕右舵机（4）和左舵机（5）转动，右连杆（6）和左连杆（7）的另一端分别与右限位块（9）、左限位块（10）连接，右限位块（9）和左限位块（10）之间安装有涡流加热探头（8）；红外热像仪（2）安装于封装筒（1）的前端，其四周在以红外热像仪（2）的镜头光心为圆心的相等半径上安装有上红外激光笔（3a）、右红外激光笔（3b）、下红外激光笔（3c）、左红外激光笔（3d）等四支激光笔，且四支红外激光笔发射的光必须始终与镜头光心的延长线平行；供电模块（11）和控制模块（12）固定安装于封装筒（1）的空腔内，供电模块（11）通过控制模块（12）与涡流加热探头（8）的驱动电路（16）连接，驱动电路（16）和线圈（18）连接，供电模块（11）通过控制模块（12）与上红外激光笔（3a）、右红外激光笔（3b）、下红外激光笔（3c）、左红外激光笔（3d）等四支红外激光笔连接；温度传感器（17）与控制模块（12）连接；红外热像仪（2）的图像输出接口（13）安装在封装筒（1）的后端口上，通过数据连接线与计算机连接。...
【技术特征摘要】
1.一种利用辅助激光点成像的图像采集装置，其特征在于：本装置由感应加热单元、图像采集单元、图像处理单元组成；所述感应加热单元由机械部分和加热部分组成，其中，机械部分由封装筒（1）、右舵机（4）、左舵机（5）、右连杆（6）、左连杆（7）、右限位块（9）、左限位块（10）组成，所述封装筒（1）是一个中空的筒状容器；加热部分由供电模块（11）、涡流加热探头（8）组成，涡流加热探头（8）内部含驱动电路（16）、温度传感器（17）及线圈（18）；所述图像采集单元由红外热像仪（2）、供电模块（11）、控制模块（12）和激光发射机构组成，所述激光发射机构包括上红外激光笔（3a）、右红外激光笔（3b）、下红外激光笔（3c）、左红外激光笔（3d）四支红外激光笔；所述图像处理单元由计算机、数据连接线、图像输出接口（13）组成；其位置和连接关系为：右舵机（4）和左舵机（5）成180度分别安装于封装筒（1）前端外壳同一圆周的右左两侧，并与控制模块（12）连接；右连杆（6）和左连杆（7）的一端分别安装在右舵机（4）和左舵机（5）上，并可绕右舵机（4）和左舵机（5）转动，右连杆（6）和左连杆（7）的另一端分别与右限...
【专利技术属性】
技术研发人员：张云伟，樊阳阳，王卓，苟爽，喻勇，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南;53
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