圓形環(huán)繞水下魚(yú)形機(jī)器人水下管道檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水下機(jī)器人，具體是涉及一種圓形環(huán)繞水下魚(yú)形機(jī)器人水下管道檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，石油的需求越來(lái)越急迫，對(duì)于海洋油田的開(kāi)采受到了更多的關(guān)注。水下管道是實(shí)現(xiàn)海底油田與陸面連接的常用方式，但是不管什么器件，都會(huì)因?yàn)橥獠凯h(huán)境的侵蝕有著一定的使用壽命，水管壁沉積物腐蝕、應(yīng)力腐蝕等等因素導(dǎo)致管道出現(xiàn)裂痕，這些腐蝕是隨機(jī)的，所以檢測(cè)水管是個(gè)必要的任務(wù)。
[0003]傳統(tǒng)的水下機(jī)器人主要分為兩大類(lèi):一種是細(xì)長(zhǎng)體外形，另一種是開(kāi)架式。細(xì)長(zhǎng)體主要是考慮到流體力學(xué)特性設(shè)計(jì)而成的，魚(yú)形是海洋中很好的細(xì)長(zhǎng)體外形，可以讓水下機(jī)器人具有像魚(yú)一樣的推進(jìn)速率、高的游動(dòng)速度以及極好的運(yùn)動(dòng)靈活性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)推力方向單一和機(jī)動(dòng)性差等問(wèn)題，提供一種高效推進(jìn)、靈活機(jī)動(dòng)的圓形環(huán)繞水下魚(yú)形機(jī)器人水下管道檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。
[0005]所述圓形環(huán)繞水下魚(yú)形機(jī)器人水下管道檢測(cè)裝置，設(shè)有預(yù)警模塊、圖像處理模塊、嵌入式控制器、光視覺(jué)模塊及傳感器模塊；所述光視覺(jué)模塊設(shè)有光學(xué)成像傳感器、云臺(tái)及輔助照明燈；所述傳感器模塊設(shè)有深度傳感器、速度傳感器、姿態(tài)傳感器、聲納傳感器、電池監(jiān)控傳感器及推進(jìn)器監(jiān)控傳感器；
[0006]所述圖像處理模塊的輸出端與預(yù)警模塊輸入端相連接，所述嵌入式控制器的輸出端與圖像處理模塊輸入端相連接；
[0007]所述光學(xué)成像傳感器、輔助照明燈分別設(shè)置在所述云臺(tái)上；所述光學(xué)成像傳感器的信號(hào)輸出端與嵌入式控制器的信號(hào)輸入端相連接；
[0008]所述深度傳感器的信號(hào)輸出端、速度傳感器的信號(hào)輸出端、姿態(tài)傳感器的信號(hào)輸出端、聲納傳感器的信號(hào)輸出端、電池監(jiān)控傳感器的信號(hào)輸出端及推進(jìn)器監(jiān)控傳感器的信號(hào)輸出端分別與嵌入式控制器的信號(hào)輸入端相連接。
[0009]圓形環(huán)繞水下魚(yú)形機(jī)器人水下管道檢測(cè)方法，采用所述圓形環(huán)繞水下魚(yú)形機(jī)器人水下管道檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)方法包括以下步驟:
[0010]步驟1，魚(yú)形水下機(jī)器人從水面的一個(gè)起點(diǎn)開(kāi)始圓形環(huán)繞管道；
[0011]步驟2，光視覺(jué)模塊的光學(xué)成像傳感器，進(jìn)行實(shí)時(shí)采集水下管道的周?chē)鷪D像信息；通過(guò)所述傳感器模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)采集水下機(jī)器人的深度信息、速度信息、姿態(tài)信息、前方圖像信息、電池狀態(tài)信息以及推進(jìn)器狀態(tài)信息；
[0012]在步驟2中，所述通過(guò)所述傳感器模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)采集水下機(jī)器人的深度信息、速度信息、姿態(tài)信息、前方圖像信息、電池狀態(tài)信息以及推進(jìn)器狀態(tài)信息的具體方法可為:
[0013]采用深度傳感器測(cè)量水下機(jī)器人在水中的深度，將測(cè)得深度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為深度電壓信號(hào)傳到所述嵌入式控制器；
[0014]采用速度傳感器測(cè)量水下機(jī)器人在水中的航行速度，將測(cè)得航行速度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為速度電壓信號(hào)傳到所述嵌入式控制器；
[0015]采用姿態(tài)傳感器測(cè)量水下機(jī)器人在水下姿態(tài)，將測(cè)得方向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)傳到所述嵌入式控制器；
[0016]采用聲納傳感器測(cè)量水下機(jī)器人前視環(huán)境，將測(cè)得圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)傳到所述嵌入式控制器；
[0017]采用電池器監(jiān)控傳感器測(cè)量水下機(jī)器人推進(jìn)器轉(zhuǎn)速，將測(cè)得電池組狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)傳到所述嵌入式控制器；
[0018]采用推進(jìn)器監(jiān)控傳感器測(cè)量水下機(jī)器人推進(jìn)器轉(zhuǎn)速，將測(cè)得推進(jìn)器轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)傳到所述嵌入式控制器。
[0019]步驟3，嵌入式控制器分別接收并處理所述光視覺(jué)模塊實(shí)時(shí)水下管道的周?chē)鷪D像信息、傳感器模塊的傳感信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理傳輸?shù)綀D像處理模塊；
[0020]步驟4，圖像處理模塊接收來(lái)自所述嵌入式控制器處理后的圖像信息，判斷管道是否有裂痕或者是否腐蝕嚴(yán)重到不可忽略的地步，若達(dá)到這個(gè)地步，則發(fā)出警告要求輸出到預(yù)警模塊；
[0021]在步驟4中，所述圖像處理模塊中需要存有管道出現(xiàn)裂縫、破損、腐蝕嚴(yán)重的圖像特征；圖像處理模塊要實(shí)時(shí)對(duì)比從嵌入式控制器接收到的圖像，若與存有的管道磨損特征一致，則立刻通過(guò)相關(guān)工作人員。
[0022]步驟5，預(yù)警模塊是通過(guò)某種方式通知相關(guān)工作人員，若預(yù)警模塊工作，則說(shuō)明此時(shí)水下機(jī)器人所檢測(cè)的管道有安全隱患。
[0023]步驟6，魚(yú)形水下機(jī)器人向下移動(dòng)一定的距離，然后繼續(xù)開(kāi)始圓形環(huán)繞移動(dòng)。
[0024]在步驟6中，所述向下移動(dòng)一定的距離是取決于魚(yú)形水下機(jī)器人在圓形環(huán)繞時(shí)圖像采集的高度。
[0025]本發(fā)明提供一種水下機(jī)器人水下管道檢測(cè)，從而使魚(yú)形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)完成實(shí)時(shí)圖像傳輸，通過(guò)預(yù)警模塊確保復(fù)雜的水下作業(yè)情況的安全性，完成水下管道的檢測(cè)跟蹤任務(wù)。魚(yú)形機(jī)器人能夠靈活的繞圓形移動(dòng)，當(dāng)從一個(gè)起點(diǎn)出發(fā)，環(huán)繞一圈回到這個(gè)起點(diǎn)后開(kāi)始向上或向下移動(dòng)一定的距離，這個(gè)距離根據(jù)環(huán)繞管道檢測(cè)范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)，移動(dòng)完垂直距離后，在與起點(diǎn)相同的垂線上再次開(kāi)始圓形路徑環(huán)繞進(jìn)行管道檢測(cè)。
[0026]本發(fā)明的有益效果是:仿魚(yú)形的機(jī)器人能夠提高機(jī)器人移動(dòng)的靈活性，常見(jiàn)的是依照左右兩邊推進(jìn)器的不同時(shí)候、不同方向的轉(zhuǎn)速進(jìn)行左右前后移動(dòng)，而本發(fā)明是仿照大自然生活在海洋中的魚(yú)類(lèi)，在機(jī)器人尾部，上下左右四側(cè)都要分布鰭肢連接有動(dòng)鰭。另外，通過(guò)實(shí)時(shí)采集圖像到操作臺(tái)，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即報(bào)警，提高水下管道的安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明的一種圓形環(huán)繞水下魚(yú)形機(jī)器人水下管道檢測(cè)方法的結(jié)構(gòu)框圖。
[0028]圖2為本發(fā)明的一種圓形環(huán)繞水下魚(yú)形機(jī)器人水下管道檢測(cè)方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖，通過(guò)詳細(xì)說(shuō)明一個(gè)較佳的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
[0030]如圖1所示，所述圓形環(huán)繞水下魚(yú)形機(jī)器人水下管道檢測(cè)裝置實(shí)施例，設(shè)有預(yù)警模塊10、圖像處理模塊11、嵌入式控制器12、光視覺(jué)模塊13及傳感器模塊14 ;所述光視覺(jué)模塊13設(shè)有光學(xué)成像傳感器131、云臺(tái)132及輔助照明燈133 ;所述傳感器模塊14設(shè)有深度傳感器141、速度傳感器142、姿態(tài)傳感器143、聲納傳感器144、電池監(jiān)控傳感器145及推進(jìn)器監(jiān)控傳感器146。
[0031]所述圖像處理模塊11的輸出端與預(yù)警模塊10輸入端相連接，所述嵌入式控制器12的輸出端與圖像處理模塊11輸入端相連接。
[0032]所述光學(xué)成像傳感器131、輔助照明燈133分別設(shè)置在所述云臺(tái)132上；所述光學(xué)成像傳感器131的信號(hào)輸出端與嵌入式控制器12的信號(hào)輸入端相連接。
[0033]所述深度傳感器141的信號(hào)輸出端、速度傳感器142的信號(hào)輸出端、姿態(tài)傳感器143的信號(hào)輸出端、聲納傳感器144的信號(hào)輸出端、電池監(jiān)控傳感器145的信號(hào)輸出端及推進(jìn)器監(jiān)控傳感器146的信號(hào)輸出端分別與嵌入式控制器12的信號(hào)輸入端相連接。
[0034]魚(yú)形機(jī)器人按設(shè)定的半徑進(jìn)行移動(dòng)，這個(gè)半徑可以手動(dòng)調(diào)節(jié)，環(huán)繞一圈后，也就是圖像采集完畢后，向下移動(dòng)的距離為采集圖像的高度繼續(xù)下一次的檢測(cè)。
[0035]如圖2所示，一種圓形環(huán)繞水下魚(yú)形機(jī)器人水下管道檢測(cè)方法，包括如下步驟:
[0036]步驟1，所述魚(yú)形水下機(jī)器人從水面的一個(gè)起點(diǎn)開(kāi)始圓形環(huán)繞管道。
[0037]步驟2，所述光視覺(jué)模塊13的光學(xué)成像傳感器13