一种内壁微裂缝的无人机激光熔接修复装置、方法及介质

1.本发明涉及激光熔接修复领域，尤其涉及一种内壁微裂缝的无人机激光熔接修复装置、方法及介质。


背景技术：

2.工业管道内壁的日常检测可以提前发现隐患，降低危害。目前对管道内壁的日常检测方法包括但不限于低频电磁波漏磁检测、射线检测、超声检测等，检测完成后对出现较大影响的缝隙等缺陷进行喷涂、垫衬法、焊接法等进行修补。
3.但是目前存在的管道修复装置功能比较单一，不能集管道内壁裂痕的检测、定位和修复于一体；而且装置庞大笨重，无法对小型的管道进行勘察和检测；此外，多数管道修复装置采用轮系或履带式爬行机器人，无法对复杂的管道进行很好的爬行，满足不了工业上的需求。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种内壁微裂缝的无人机激光熔接修复装置、方法及介质，集管道内壁裂痕的检测、定位和修复于一体，针对管道内壁裂痕进行激光熔接，填补微裂缝。
5.本实发明的目的之一采用以下技术方案实现：
6.一种内壁微裂缝的无人机激光熔接修复装置，包括：
7.支撑板、吸盘、电源、视觉图像采集模块、激光焊接器、平衡飞轮和控向模块；所述视觉图像采集模块设在所述支撑板的中心位置，所述视觉图像采集模块的上下两侧设有控向模块，所述控向模块设在两个吸盘之间；所述吸盘纵向穿过所述支撑板的四个直角侧；所述激光焊接器设在所述视觉图像采集模块的左右两侧；所述电源设在所述支撑板左右两侧中的一侧；所述平衡飞轮分别设在所述视觉图像采集模块的右上方和左下方；所述视觉图像采集模块采集图像、分析和定位微裂缝的位置，所述平衡飞轮通过旋转产生负压实现空中悬浮，所述吸盘通过吸附固定在内壁，所述激光焊接器根据微裂缝的位置熔接修复。
8.进一步地，还包括飞行器，所述飞行器按照规划的路径检测管道内壁的微裂缝。
9.进一步地，所述控向模块包括第一控向圆环、第二控向圆环和控向飞轮；所述第一控向圆环和所述第二控向圆环为同心圆，所述第一控向圆环为外圆，所述第二控向圆环为内圆，所述控向飞轮固定在同心圆的原点；所述控向模块控制所述飞行器移动。
10.进一步地，所述第一控向圆环通过旋转角度控制所述飞行器的前后移动；所述第二控向圆环通过旋转角度控制所述飞行器的左右移动；所述平衡飞轮用于微调所述飞行器的方向。
11.进一步地，所述视觉图像采集模块的采集流程包括：
12.所述视觉图像采集模块采集图像；
13.视觉处理软件进行图像分析比对；
14.确定微裂缝大小和位置；
15.判断微裂缝大小是否符合熔接范围，若是，则进行激光熔接修复；若否，则将微裂缝位置上传等待处理。
16.本实发明的目的之二采用以下技术方案实现：
17.无人机激光熔接修复方法，应用于所述的一种内壁微裂缝的无人机激光熔接修复装置，所述方法包括：
18.s1：按照规划的路径检测管道内壁的微裂缝；
19.s2：采集图像、分析和定位微裂缝的位置；
20.s3：通过旋转产生负压实现空中悬浮；
21.s4：所述吸盘通过吸附固定在内壁；
22.s5：根据微裂缝的位置熔接修复。
23.本实发明的目的之三采用以下技术方案实现：
24.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有可执行计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现无人机激光熔接修复方法。
25.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
26.(1)本发明的无人机激光熔接修复装置，集管道内壁裂痕的检测、定位和修复于一体，功能多样化，且操作简单方便；
27.(2)本发明的无人机激光熔接修复装置，小巧轻便，能够穿梭在各种管道中，便于对管道进行勘察、检测和修复；
28.(3)本发明的视觉图像采集模块能够采集图像、分析和定位微裂缝的位置，飞行器按照规划的路径检测管道内壁的微裂缝，平衡飞轮通过旋转产生负压实现空中悬浮，吸盘通过吸附固定在内壁，激光焊接器根据微裂缝的位置熔接修复；
29.(4)本发明可以通过对飞行器的路径进行规划，实现对复杂管道的探察和检测修复，满足工业上的需求。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明实施例公开的一种内壁微裂缝的无人机激光熔接修复装置结构示意图；
32.图2为本发明实施例公开的视觉图像采集模块的流程框图；
33.图3为本发明实施例公开的无人机激光熔接修复方法流程图；
34.图中：1为支撑板；2为吸盘；3为电源；4为视觉图像采集模块；5为激光焊接器；6为平衡飞轮；7为控向模块；7-1为第一控向圆环；7-2为第二控向圆环；7-3为控向飞轮。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
37.以下结合附图进行详细描述。
38.实施例一
39.请参阅图1，图1为本发明实施例公开的一种内壁微裂缝无人机激光熔接修复装置结构示意图，如图1所示：
40.该装置包括：支撑板1、吸盘2、电源3、视觉图像采集模块4、激光焊接器5、平衡飞轮6和控向模块7。
41.在本发明的实施例中，该装置还包括飞行器，所述飞行器按照规划的路径检测管道内壁的微裂缝。优选地，可以通过对所述飞行器的路径进行规划，实现对复杂管道的探察和检测修复，满足工业的需求。
42.作为一种可选地实施方式，在本发明的实施例中，支撑板1是本发明装置的载体，承受其他零部件传递的压力，防止零部件脱落；吸盘2用于吸附固定在内壁，优选地，吸盘的材质为橡胶材质，橡胶的吸附力相对较强；电源3为控向模块7提供动力；视觉图像采集模块4用于采集图像、分析和定位微裂缝的位置；激光焊接器5用于焊接裂痕，优选地，激光焊接器5为激光焊枪，具有焊接速度快、深度大和变形小的特点；平衡飞轮6可以通过旋转产生负压实现空中悬浮，还可以用于微调飞行器的方向；控向模块7可以控制飞行器移动。
43.作为一种可选地实施方式，在本发明的实施例中，所述视觉图像采集模块4设在所述支撑板1的中心位置，所述视觉图像采集模块4的上下两侧设有控向模块7，所述控向模块7设在两个吸盘2之间；所述吸盘2纵向穿过所述支撑板1的四个直角侧；所述激光焊接器5设在所述视觉图像采集模块4的左右两侧；所述电源3设在所述支撑板1左右两侧中的一侧；所述平衡飞轮6分别设在所述视觉图像采集模块4的右上方和左下方。
44.作为一种可选地实施方式，在本发明的实施例中，所述视觉图像采集模块4采集图像、分析和定位微裂缝的位置，集管道内壁裂痕的检测、定位和修复于一体，功能多样化，且操作简单；所述平衡飞轮6通过旋转产生负压实现空中悬浮，还可以用于微调飞行器的方向；所述吸盘2通过吸附固定在内壁，优选地，吸盘的材质为橡胶材质，橡胶的吸附力相对较强；所述激光焊接器5根据微裂缝的位置熔接修复，优选地，激光焊接器5为激光焊枪，具有焊接速度快、深度大和变形小的特点。
45.作为一种可选地实施方式，在本发明的实施例中，所述控向模块包括第一控向圆环7-1、第二控向圆环7-2和控向飞轮7-3；所述第一控向圆环7-1和所述第二控向圆环7-2为同心圆，所述第一控向圆环7-1为外圆，所述第二控向圆环7-2为内圆，所述控向飞轮7-3固定在同心圆的原点；所述控向模块7控制所述飞行器移动。
46.可选地，所述第一控向圆环7-1通过旋转角度控制所述飞行器的前后移动；所述第
二控向圆环7-2通过旋转角度控制所述飞行器的左右移动；所述平衡飞轮6用于微调所述飞行器的方向。
47.本实施例以金属管道内壁微裂缝的无人机激光熔接修复装置为例说明无人机激光熔接修复装置的工作流程：
48.飞行器按照规划的路径进行微裂缝的监测，在飞行过程中，视觉图像采集模块4对管道内壁进行拍照，将图像上传至电脑视觉处理软件，视觉处理软件对图像进行实时的检测并分析比对，确定微裂缝的大小和位置。如果处理软件分析出图像出现微裂缝，就需要判断微裂缝的宽度及长度大小；如果裂痕的宽度或长度大小超过一定范围，则将该裂痕的位置数据上传到处理软件进行记录，等待后续的人工处理；如果裂痕的宽度或长度大小在激光熔接的范围内，则就会对管道内壁裂痕进行激光熔接修复。
49.激光熔接修复的具体操作为：飞行器停止飞行，第一控向圆环7-1和第二控向圆环7-2按照分析得到的数据进行微调，将飞行器的方向调至裂痕附近，吸盘2进行抽气，制造真空的环境，吸附固定在管道内壁上。视觉图像采集模块4再次拍照上传至电脑视觉处理软件，确定裂痕的具体位置数据，并将数据传送给激光焊接器5，同时激光焊接器5控制接头并调整位置，对裂痕的周围进行激光熔接，修复管道内壁的微裂缝。完成熔接后视觉图像采集模块4还需要再次拍照上传，并对图像进行分析比对。直到比对合格，才可以对吸盘2的空气进行释放，飞行器将继续按照规划的路径进行微裂缝的侦察。
50.实施例二
51.请参阅图2，图2为本发明的视觉图像采集模块的流程框图，如图2所示，所述视觉图像采集模块4的采集流程包括：
52.所述视觉图像采集模块4采集图像；
53.视觉处理软件进行图像分析比对；
54.确定微裂缝大小和位置；
55.判断微裂缝大小是否符合熔接范围，若是，则进行激光熔接修复；若否，则将微裂缝位置上传等待处理。
56.作为一种可选地的实施方式，在本发明的实施例中，视觉图像采集模块4对管道内壁进行拍照，并将拍到的图像上传至电脑视觉处理软件；视觉处理软件就会对图像进行实时检测并分析比对，确定微裂缝的大小和位置；判断微裂缝的大小(宽度或长度)是否符合熔接范围，如果微裂缝符合熔接范围，则就会对管道内壁裂痕进行激光熔接修复；如果微裂缝不符合熔接范围，则就将该微裂缝的位置数据上传至处理软件进行记录，等待后续的人工处理。
57.激光熔接修复的具体操作为：对视觉图像采集模块4再次拍照上传至电脑视觉处理软件，确定裂痕的具体位置数据，并将数据传送给激光焊接器5，同时激光焊接器5控制接头并调整位置，对裂痕的周围进行激光熔接，修复管道内壁的微裂缝。完成熔接后视觉图像采集模块4还需要再次拍照上传，并对图像进行分析比对。直到比对合格之后，才算完成激光熔接修复。
58.在本发明的实施例中，对视觉图像采集模块4进行多次的采集图像，目的在于确保修复完成管道内壁的微裂缝，以及裂痕的周围。
59.实施例三
60.请参阅图3，图3为本发明实施例公开的无人机激光熔接修复方法流程图，如图3所示：
61.无人机激光熔接修复方法，应用于一种内壁微裂缝的无人机激光熔接修复装置，所述方法包括：
62.s1：按照规划的路径检测管道内壁的微裂缝；
63.优选地，可以通过对所述飞行器的路径进行规划，实现对复杂管道的探察和检测修复，满足工业的需求。
64.s2：采集图像、分析和定位微裂缝的位置；
65.优选地，所述视觉图像采集模块4集管道内壁裂痕的检测、定位和修复于一体，功能多样化，且操作简单。
66.s3：通过旋转产生负压实现空中悬浮；
67.优选地，还可以用于微调飞行器的方向。
68.s4：所述吸盘2通过吸附固定在内壁；
69.优选地，吸盘2的材质为橡胶材质，橡胶的吸附力相对较强。
70.s5：根据微裂缝的位置熔接修复；
71.优选地，激光焊接器5为激光焊枪，具有焊接速度快、深度大和变形小的特点。
72.实施例四
73.另外，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有可执行计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现无人机激光熔接修复方法。
74.本实施例中计算机可读存储介质，包括只读存储器、随机存储器、可编程只读存储器、可擦除可编程只读存储器、只读光盘或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够存储数据的计算机可读的任何其他介质。
75.本发明可用于多种通用或专用的计算机系统或者配置中。例如：台式计算机、服务器计算机、手持设备、便携式设备、平板型设备、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或者设备的计算环境等。
76.对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种内壁微裂缝的无人机激光熔接修复装置，其特征在于，包括：支撑板、吸盘、电源、视觉图像采集模块、激光焊接器、平衡飞轮和控向模块；所述视觉图像采集模块设在所述支撑板的中心位置，所述视觉图像采集模块的上下两侧设有控向模块，所述控向模块设在两个吸盘之间；所述吸盘纵向穿过所述支撑板的四个直角侧；所述激光焊接器设在所述视觉图像采集模块的左右两侧；所述电源设在所述支撑板左右两侧中的一侧；所述平衡飞轮分别设在所述视觉图像采集模块的右上方和左下方；所述视觉图像采集模块采集图像、分析和定位微裂缝的位置，所述平衡飞轮通过旋转产生负压实现空中悬浮，所述吸盘通过吸附固定在内壁，所述激光焊接器根据微裂缝的位置熔接修复。2.根据权利要求1所述的一种内壁微裂缝的无人机激光熔接修复装置，其特征在于，还包括飞行器，所述飞行器按照规划的路径检测管道内壁的微裂缝。3.根据权利要求1-2任一项所述的一种内壁微裂缝的无人机激光熔接修复装置，其特征在于，所述控向模块包括第一控向圆环、第二控向圆环和控向飞轮；所述第一控向圆环和所述第二控向圆环为同心圆，所述第一控向圆环为外圆，所述第二控向圆环为内圆，所述控向飞轮固定在同心圆的原点；所述控向模块控制所述飞行器移动。4.根据权利要求3所述的一种内壁微裂缝的无人机激光熔接修复装置，其特征在于，所述第一控向圆环通过旋转角度控制所述飞行器的前后移动；所述第二控向圆环通过旋转角度控制所述飞行器的左右移动；所述平衡飞轮用于微调所述飞行器的方向。5.根据权利要求1所述的一种内壁微裂缝的无人机激光熔接修复装置，其特征在于，所述视觉图像采集模块的采集流程包括：所述视觉图像采集模块采集图像；视觉处理软件进行图像分析比对；确定微裂缝大小和位置；判断微裂缝大小是否符合熔接范围，若是，则进行激光熔接修复；若否，则将微裂缝位置上传等待处理。6.无人机激光熔接修复方法，应用于如权利要求1-5任一项所述的一种内壁微裂缝的无人机激光熔接修复装置，其特征在于，所述方法包括：s1：按照规划的路径检测管道内壁的微裂缝；s2：采集图像、分析和定位微裂缝的位置；s3：通过旋转产生负压实现空中悬浮；s4：所述吸盘通过吸附固定在内壁；s5：根据微裂缝的位置熔接修复。7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有可执行计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现如权利要求6所述的无人机激光熔接修复方法。

技术总结
本发明公开了一种内壁微裂缝的无人机激光熔接修复装置、方法及介质，该装置包括：支撑板、吸盘、电源、视觉图像采集模块、激光焊接器、平衡飞轮和控向模块；所述视觉图像采集模块采集图像、分析和定位微裂缝的位置，所述平衡飞轮通过旋转产生负压实现空中悬浮，所述吸盘通过吸附固定在内壁，所述激光焊接器根据微裂缝的位置熔接修复；该方法包括：S1：按照规划的路径检测管道内壁的微裂缝；S2：采集图像、分析和定位微裂缝的位置；S3：通过旋转产生负压实现空中悬浮；S4：所述吸盘通过吸附固定在内壁；S5：根据微裂缝的位置熔接修复。本发明的无人机激光熔接修复装置，集管道内壁裂痕的检测、定位和修复于一体，满足工业上的需求。满足工业上的需求。满足工业上的需求。


技术研发人员：刘学文 任兴贵 姚翠翠 王利波 刘婉如 孙宏洁
受保护的技术使用者：广州华夏职业学院
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/7/4