本發(fā)明涉及一種管道缺陷檢測(cè)裝置及測(cè)量方法，具體為一種針對(duì)管道的檢測(cè)裝置及管道缺陷位置、尺寸的精確測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市人口大幅增加，城市排水、排污管道數(shù)量與長(zhǎng)度激增，由于管道缺陷引起的城市工程環(huán)境問題凸顯。例如，由于管道破裂、錯(cuò)口等結(jié)構(gòu)性缺陷導(dǎo)致管道液體流出管道，不僅給周邊環(huán)境帶來污染，而且長(zhǎng)時(shí)間的沖刷淋濾，往往會(huì)導(dǎo)致管道周邊地面塌陷，帶來巨大的安全隱患；另外，管道障礙物及沉積等功能性缺陷，大大降低了管道的運(yùn)輸功能，導(dǎo)致雨澇季節(jié)城市積水現(xiàn)象嚴(yán)重，給城市居民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來巨大威脅。

管道周期性檢測(cè)及修復(fù)是保證管道功能正常運(yùn)行的必要手段。目前，應(yīng)用于管道檢測(cè)的方法主要包括管道潛望鏡探測(cè)與管道機(jī)器人探測(cè)兩種。管道潛望鏡探測(cè)工作時(shí)，將攝像頭探入檢查井內(nèi)管口附近，采集管道內(nèi)部圖像，檢測(cè)人員根據(jù)顯示的圖像和錄制的視頻文件對(duì)管道狀態(tài)出具評(píng)價(jià)報(bào)告；管道機(jī)器人探測(cè)工作時(shí)，通過管道機(jī)器人攜帶攝像頭進(jìn)入管道內(nèi)部，采集管道內(nèi)部圖像，檢測(cè)人員根據(jù)顯示的圖像和錄制的視頻文件對(duì)管道狀態(tài)出具評(píng)價(jià)報(bào)告。管道潛望鏡檢測(cè)具有快速高效的特點(diǎn)，但由于攝像頭位于管口，屬于遠(yuǎn)距離拍攝，對(duì)管道內(nèi)部缺陷位置及大小的判斷主觀性大；管道機(jī)器人檢測(cè)，根據(jù)機(jī)器人爬行距離能較準(zhǔn)確的判斷管道缺陷的位置，盡管是近距離拍攝，但通過圖像主觀判斷缺陷尺寸大小仍存在較大誤差，且由于需要機(jī)器人爬行整個(gè)管道，探測(cè)效率極低。

因此，研究一種高效、準(zhǔn)確的管道檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，已經(jīng)是一個(gè)值得研究的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了上述現(xiàn)有管道檢測(cè)技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種管道檢測(cè)裝置及管道缺陷位置、尺寸的精確測(cè)量方法，能夠在保證探測(cè)效率的同時(shí)，極大提高管道缺陷位置、大小判斷的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種管道缺陷檢測(cè)裝置，包括固定支架(1)，設(shè)置在固定支架(1)中間的伸縮桿(2)，伸縮桿下端連接設(shè)置有探測(cè)裝置的探測(cè)平臺(tái)(3)，所述的探測(cè)平臺(tái)(3)通過導(dǎo)線連接計(jì)算機(jī)；

所述的固定支架(1)為呈三角立體空間設(shè)置的伸縮支架，組成伸縮支架的伸縮架支撐桿的上端通過與支架連接盤鉸接，中部通過定位桿與套在伸縮桿(2)上的伸縮桿定位盤鉸接，下端與地面接觸；

所述的伸縮桿(2)的上端與支架連接盤中間固定，中部桿體上套有活動(dòng)連接的伸縮桿定位盤，下端位于待測(cè)管道檢查井井口正上方，并與探測(cè)平臺(tái)(3)連接；

所述的伸縮桿(2)的桿體上設(shè)置有精確到毫米級(jí)的刻度標(biāo)識(shí)；

所述的探測(cè)平臺(tái)(3)包括懸架(12，)與懸架(12)上部固定的卡座(11)，卡座(11)同時(shí)與伸縮桿下端連接；懸架(12，)下部與探測(cè)裝置殼體(5)連接，探測(cè)裝置殼體(5)內(nèi)設(shè)置有探測(cè)裝置；所述的探測(cè)裝置包括設(shè)置在探測(cè)裝置殼體(5)內(nèi)并受計(jì)算機(jī)控制的控制板(9)，控制板(9)分別連接并控制變焦相機(jī)(6)、步進(jìn)電機(jī)(7)和照明燈(13)；

所述步進(jìn)電機(jī)(7)設(shè)置在探測(cè)裝置殼體(5)內(nèi)，并通過驅(qū)動(dòng)輪(10)作用于與懸架(12)，調(diào)節(jié)相機(jī)旋轉(zhuǎn)角度；

所述的探測(cè)裝置殼體(5)設(shè)置有前蓋(4)和后蓋(8)；

所述變焦相機(jī)(6)位于探測(cè)裝置殼體(5)內(nèi)，為具有變焦功能相機(jī)，焦距經(jīng)過精確測(cè)定；

通過伸縮桿(2)、步進(jìn)電機(jī)(7)調(diào)整相機(jī)位置，使相機(jī)鏡頭對(duì)準(zhǔn)管道軸線方向；

所述的管道缺陷檢測(cè)裝置檢測(cè)管道缺陷位置、尺寸的精確測(cè)量方法，其特征在于，具體步驟為：

a、將固定支架(1)固定于待測(cè)管道檢查井井口；

b、將探測(cè)平臺(tái)(3)通過卡座(11)與伸縮桿(2)下端固定，伸縮桿(2)的中部與上端分別與支架(1)相連；

c、調(diào)整伸縮桿(2)長(zhǎng)度，使變焦相機(jī)(6)位于待測(cè)管道中心位置；

d、通過計(jì)算機(jī)通過控制板(9)控制步進(jìn)電機(jī)(7)，調(diào)整相機(jī)(6)角度，使相機(jī)鏡頭對(duì)準(zhǔn)管道軸線方向；

e、改變相機(jī)(6)拍攝焦距，對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行拍照成像，將影像數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的焦距參數(shù)傳輸給計(jì)算機(jī)；

f、結(jié)合焦距信息、相機(jī)內(nèi)參和管徑信息，利用幾何關(guān)系建立成像畫面與管道內(nèi)壁的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)成像畫面測(cè)量管道缺陷的位置距離及尺寸大小。

積極有益效果：本發(fā)明通過在管口變焦拍照的方式獲得不同深度管道內(nèi)的清晰照片，通過照片信息及對(duì)應(yīng)相機(jī)內(nèi)參，根據(jù)幾何關(guān)系測(cè)量管道缺陷的位置距離及尺寸大小。與常規(guī)管道潛望鏡探測(cè)相比，在保證工作高效的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)管道缺陷位置及尺寸的準(zhǔn)確測(cè)量；與常規(guī)管道機(jī)器人測(cè)量相比，在保證管道缺陷位置定位準(zhǔn)確的前提下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)管道缺陷尺寸的準(zhǔn)確測(cè)量，且大大提高了工作效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為探測(cè)平臺(tái)的側(cè)面結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖3為探測(cè)平臺(tái)的正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為管道成像畫面測(cè)量管道缺陷幾何關(guān)系圖。

圖中：固定支架1、伸縮桿2、探測(cè)平臺(tái)3、前蓋4、探測(cè)裝置外殼5、變焦相機(jī)6、步進(jìn)電機(jī)7、后蓋8、控制板9、驅(qū)動(dòng)輪10、卡座11、懸架12、照明燈13。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明的裝置包括1、固定支架，2、伸縮桿，3、探測(cè)平臺(tái)，4、前蓋，5、外殼，6、變焦相機(jī)，7、步進(jìn)電機(jī)，8、后蓋，9、控制板，10、驅(qū)動(dòng)輪，11、卡座，12、懸架，13、照明燈。

所述固定支架(1)布置于檢查井井口，通過伸縮桿2與探測(cè)平臺(tái)3相連；

所述伸縮桿(2)具有刻度標(biāo)識(shí)，精度為毫米級(jí)；

所述變焦相機(jī)(6)位于探測(cè)平臺(tái)(3)內(nèi)，為具有變焦功能相機(jī)，且相機(jī)內(nèi)參已知；

所述步進(jìn)電機(jī)(7)通過驅(qū)動(dòng)輪(10)作用于與懸架(12)，調(diào)節(jié)相機(jī)旋轉(zhuǎn)角度；

所述照明燈(13)可根據(jù)探測(cè)需要調(diào)整亮度及照明距離；

如圖3所示，所述控制板(9)與變焦相機(jī)(6)、步進(jìn)電機(jī)(7)、照明燈(13)相連，并通過連接線與計(jì)算機(jī)相連，可以控制變焦相機(jī)(6)焦距、步進(jìn)電機(jī)(7)旋轉(zhuǎn)角度和照明燈(13)亮度。

本發(fā)明的方法具體步驟為：

a、將固定支架1固定于待測(cè)管道檢查井井口；

b、將探測(cè)平臺(tái)3通過伸縮桿2與支架1相連；

c、調(diào)整伸縮桿2長(zhǎng)度，使相機(jī)7位于管口中心位置；

d、通過控制板9控制步進(jìn)電機(jī)7，調(diào)整相機(jī)6角度，使相機(jī)鏡頭對(duì)準(zhǔn)管道軸線方向；

e、改變相機(jī)7拍攝焦距，對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行拍照成像，每次變焦距離不超過10mm；

f、根據(jù)幾何關(guān)系可以建立成像畫面與管道內(nèi)壁的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即可根據(jù)成像畫面測(cè)量管道缺陷的位置，幾何關(guān)系見附圖4，具體對(duì)應(yīng)公式為：

r為檢測(cè)管道半徑(實(shí)際已知)，y為成像畫面上某成像點(diǎn)p距軸線的距離，f為拍攝時(shí)的焦距，z為該成像點(diǎn)對(duì)應(yīng)管道缺陷位置與相機(jī)的軸向距離。

本發(fā)明通過在管口變焦拍照的方式獲得不同深度管道內(nèi)的清晰照片，通過照片信息及對(duì)應(yīng)相機(jī)內(nèi)參，根據(jù)幾何關(guān)系測(cè)量管道缺陷的位置距離及尺寸大小。與常規(guī)管道潛望鏡探測(cè)相比，在保證工作高效的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)管道缺陷位置及尺寸的準(zhǔn)確測(cè)量；與常規(guī)管道機(jī)器人測(cè)量相比，在保證管道缺陷位置定位準(zhǔn)確的前提下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)管道缺陷尺寸的準(zhǔn)確測(cè)量，且大大提高了工作效率。

以上實(shí)施案例僅用于說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在所述領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替代及改進(jìn)等，均應(yīng)視為本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。