一种输气管道的在线三维重建内检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种输气管道的在线三维重建内检测装置，其用于天然气输送管道、天然气管网的运行安全、管道内检测的技术领域。


背景技术：

2.输气管道内检测是近年来对输气管网进行实际质量状态“体检”、发现和定位缺陷、本体老化评估、可有效服役评估的最直接和可靠有效的技术手段，但也因管道运行工况复杂、管道本体缺陷类型繁多，存在着检测数据分析识别算法复杂且输出结果不直观、缺陷定位缺乏物理参照等不足。
3.此外，还有一类发展较早的是管道视频检测爬行器(cctv)技术，在常压管道内通过电缆或者线缆连接，进行非在线管道内部进行照明和拍照、摄像，完成后通过电缆或者线缆回收，通常爬行距离较短，最长可达到数百米。这类管道视频检测爬行器通常用于市政管道(污水、排水等)，也用于非带压的敞口油气管道，用于管道近口端、短距离的探测和识别，无法用于长距离的在役带压输气管道内。
4.现有的输气管道内检测技术存在着检测数据分析识别算法复杂且输出结果不直观、缺陷定位缺乏物理参照等不足问题，而发展较早的管道视频检测爬行器(cctv)技术需要在管道外部链接电缆或线缆，仅能用于非带压的敞口油气管道的近口端、短距离的探测和识别，无法用于长距离的在役带压输气管道内。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种输气管道的在线三维重建内检测装置，可以清晰直观地还原管道内部实际结构，辨识内壁实际情况和表面缺陷。并能提供完整的管道沿程的内表面的完整信息和管件的内部完整信息。
6.为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种输气管道的在线三维重建内检测装置，其包括由检测器外壳、激光器装载台、头部顶盖和尾部顶盖构成的壳体，所述检测器外壳前端设置有所述激光器装载台，所述激光器装载台端部设置有所述头部顶盖，所述检测器外壳后端设置有所述尾部顶盖；所述检测器外壳周向上间隔设置有多个支撑腿，每个所述支撑腿分别通过一支撑腿摆动机构与所述检测器外壳连接，且每个所述支撑腿的端部都设置有辅助里程轮。
7.进一步，所述激光器装载台通过旋转机构与所述检测器外壳连接。
8.进一步，所述激光器装载台与水平前进方向具有倾斜角度，其采用减缩结构，由与所述检测器外壳的连接处向前端逐渐缩紧。
9.进一步，所述激光器装载台周向均布有若干激光扫描器，若干所述激光扫描器构成扫描阵列。
10.进一步，所述激光扫描器的类型为点发射、线扫描、面扫描或相位扫描。
11.进一步，所述壳体内部设置有柔性外部连接管，所述柔性外部连接管端部穿过所
述尾部顶盖，与常规清管器、几何检测器或管道内检测器连接，
12.进一步，所述柔性外部连接管内设置有连接电缆和连接数据线；所述激光器装载台经所述连接电缆与所述常规清管器、几何检测器或管道内检测器的电池节连接，经所述连接数据线与所述常规清管器、几何检测器或管道内检测器的数据读写存储节连接。
13.进一步，所述支撑腿设置为三个或四个。
14.本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本实用新型耐高压、相对匀速，电池供电和实时数据存，可以清晰直观的还原管道内部实际结构，辨识内壁腐蚀减薄和内壁表面裂缝、裂纹缺陷，对特殊管件(三通、弯头、阀门、绝缘接头等)的实际情况和表面缺陷进行识别，可替代常规几何检测器的功能，一定程度上替代管道内检测器(漏磁)的功能，并额外提供完整的管道沿程的内表面的完整信息和管件的内部完整信息。
附图说明
15.图1是本实用新型装置的整体结构示意图。
具体实施方式
16.下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
17.如图1所示，本实用新型提供一种输气管道的在线三维重建内检测装置，该在线三维重建内检测装置是一个可以在管道内部依靠支撑腿和辅助里程轮移动的机械机构平台，其为密闭、耐压结构。本实用新型包括由检测器外壳1、激光器装载台2、头部顶盖3和尾部顶盖4构成的壳体，检测器外壳1前端设置有激光器装载台2，激光器装载台2端部设置有头部顶盖3；检测器外壳1后端设置有尾部顶盖4。检测器外壳1周向上间隔设置有多个支撑腿5，支撑腿5可以设置为三个或四个；每个支撑腿5分别通过一支撑腿摆动机构6与检测器外壳1连接，支撑腿5通过支撑腿摆动机构6可以在一定角度内移动，形成伸缩性，避免倾斜和磕碰，以适应管道内径尺寸的变化和可通过性；且每个支撑腿5的端部都设置有辅助里程轮7。
18.上述实施例中，激光器装载台2通过旋转机构与检测器外壳1连接，可以实现360度旋转。
19.上述各实施例中，激光器装载台2与水平前进方向具有倾斜角度，其采用减缩结构，由与检测器外壳1的连接处向前端逐渐缩紧。
20.上述各实施例中，位于激光器装载台2周向均布有若干激光扫描器8，若干激光扫描器8构成扫描阵列，实现激光三维扫描重建功能。激光扫描器8不限于点发射、线扫描、面扫描和相位扫描类型，多个激光扫描器8组成的扫描阵列可覆盖360度圆周范围。
21.上述各实施例中，位于壳体内部还设置有柔性外部连接管9，柔性外部连接管9端部穿过尾部顶盖4，与常规清管器、几何检测器或管道内检测器连接，用于电力供应和数据交换、存储。位于柔性外部连接管9内设置有连接电缆10和连接数据线11，激光器装载台2经连接电缆10与常规清管器、几何检测器或管道内检测器的电池节连接，经连接数据线11与常规清管器、几何检测器或管道内检测器的数据读写存储节连接。
22.上述各实施例中，辅助里程轮7通过轮子的旋转圈数用于里程记录。
23.使用时，在输气管道在役、在线带压运行的条件下，在线三维重建内检测装置在压差的作用下相对匀速地前行，通过激光器装载台2上的多个激光扫描器8组成的高精度激光
列阵不间断扫描，对沿程的管道内壁进行完整信息的扫描录入和实施存储，后续通过扫描录入存储数据处理、三维重建，结合辅助里程轮7的计数数据读取里程数据，清晰直观地还原管道内部、包括管件(三通、弯头、阀门、绝缘接头等)在内的实际沿程的完整表面信息。其中，辅助里程轮7用于记录沿着管道内部移动的距离信息，数据处理和三维重建用于记录管道内部空间的三维激光扫描空间信息，即管道内管壁的几何数据。完成作业后，数据处理用于将激光三维扫描数据读取出来。
24.三维重建是把在管道内部进行三维扫描的数据，在本实用新型装置完成全管段的扫描工作后，连接到电脑将本数据上传并读取出来，通过现有软件，把在线扫描的数据还原成管道内部的连续的三维空间，可以识别出管道内管壁上的几何缺陷，即凸凹、裂纹等变化。
25.基于上述在线三维重建内检测装置，本实用新型还提供一种输气管道的在线三维重建内检测方法，具体为：
26.在输气管道在役、在线带压运行的条件下，在线三维重建内检测装置在压差的作用下相对匀速地前行，通过激光器装载台2上的多个激光扫描器8组成的高精度激光列阵不间断扫描，对沿程的管道内壁进行完整信息的扫描录入和实施存储，后续通过扫描录入存储数据处理、三维重建，结合辅助里程轮7的计数数据读取里程数据，清晰直观地还原管道内部、包括管件(三通、弯头、阀门、绝缘接头等)在内的实际沿程的完整表面信息。
27.综上，本实用新型耐高压、相对匀速，能实现电池供电和实时数据存储，通过高精度激光列阵扫描的方式，把沿程的管道内壁进行三维重建，可以清晰直观地还原管道内部实际结构，辨识内壁腐蚀减薄和内壁表面裂缝、裂纹缺陷，对特殊管件(三通、弯头、阀门、绝缘接头等)的实际情况和表面缺陷进行识别，可替代常规几何检测器的功能，一定程度上替代管道内检测器(漏磁)的功能，并额外提供完整的管道沿程的内表面的完整信息和管件的内部完整信息。是一种在输气管道内部，以在役在线工况下，以运动的方式实施，以激光三维扫描、三维重建的方式检测管道内表面并还原管道内部沿程的完整表面信息的装置和方法。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，均落入本实用新型的保护范围。