本发明涉及焊缝质量自动检测技术领域，尤其是涉及一种管道焊缝内表面质量检测装置、系统及方法。
背景技术：
制造业中，焊接是许多加工制造方法的基础，焊接质量的好坏直接决定着产品的可靠性，因此，焊缝质量检测是保证焊接质量的重要手段，在焊接领域有着广泛的需求。
目前，焊缝外观检测还处在主要通过人工完成的初级阶段，在管道焊接时，只能用肉眼从管道外部检查管道焊缝表面质量，容易造成眼睛过度疲劳。由于是人为检测，而且还需要超负荷劳动量，就不可避免的出现漏检、误检情况，这对检测结果的可靠性提出很大挑战；另外，检测人员检测时也只是从管道外部对管道焊缝外表面进行检测，无法对管道内部的焊缝表面进行监控，因此，在管道使用的过程中，由于管道内部焊缝表面与运输物资长时间接触，容易出现事故，从而降低了用户的使用体验。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种焊缝质量检测装置、系统及方法，以缓解上述技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种管道焊缝内表面质量检测装置，其中，该装置包括：智能测控模块和移动模块，其中，智能测控模块设置在移动模块上；智能测控模块包括通讯单元和图像采集单元，移动模块还与通讯单元连接；智能测控模块通过通讯单元与外部终端连接；移动模块用于接收外部终端通过通讯单元发送的移动指令，并根据移动指令在管道内部移动；当移动模块移动至预设位置时，智能测控模块用于通过通讯单元接收外部终端发送的采集指令，触发图像采集单元采集管道内部的图像信息，并将图像信息发送至外部终端，以使外部终端对图像信息中包括的焊缝信息进行识别和检测。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，智能测控模块还包括与通讯单元连接的照明单元，照明单元安装在移动模块上；通讯单元用于接收外部终端发送的照明指令，将照明指令发送至照明单元，以触发照明单元进行点亮。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，照明单元包括灯珠驱动器，以及与灯珠驱动器连接的led灯珠；灯珠驱动器用于根据照明指令驱动led灯珠进行点亮。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，智能测控模块还包括与通讯单元、图像采集单元、移动模块和照明单元连接的电源模块；电源模块用于为通讯单元、图像采集单元、移动模块和照明单元提供电能。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，移动模块包括与通讯单元连接的驱动电机；驱动电机用于根据移动指令驱动移动模块运行。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，图像采集单元包括摄像头；摄像头用于根据采集指令对管道内部进行图像信息的采集。
结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，图像采集单元还包括与通讯单元连接的云台，其中，摄像头安装在云台上；云台用于接收外部终端发送的转动指令，并根据转动指令带动摄像头进行转动。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，通讯单元为无线路由器。
第二方面，本发明实施例还提供一种管道焊缝内表面质量检测系统，其中，该系统配置有上述的管道焊缝内表面质量检测装置，还包括外部终端，管道焊缝内表面质量检测装置与外部终端通信连接。
第三方面，本发明实施例还提供一种管道焊缝内表面质量检测方法，其中，该方法应用于上述的管道焊缝内表面质量检测系统；该方法包括：移动模块用于接收外部终端通过通讯单元发送的移动指令，并根据移动指令在管道内部移动；当移动模块移动至预设位置时，智能测控模块用于通过通讯单元接收外部终端发送的采集指令，触发图像采集单元采集管道内部的图像信息，并将图像信息发送至外部终端，以使外部终端对图像信息中包括的焊缝信息进行识别和检测。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的一种管道焊缝内表面质量检测装置、系统及方法，该装置包括智能测控模块和移动模块，智能测控模块设置在移动模块上；智能测控模块包括通讯单元和图像采集单元，移动模块还与通讯单元连接；智能测控模块通过通讯单元与外部终端连接；当移动模块接收到外部终端发送的移动指令时，根据移动指令在管道内部移动；当移动模块移动至预设位置时，智能测控模块通过通讯单元接收外部终端发送的采集指令，触发图像采集单元采集管道内部的图像信息，将图像信息发送至外部终端，以使外部终端对图像信息中包括的焊缝信息进行检测和识别；能够有效对管道内部焊缝表面质量进行检测，避免事故的发生，从而提高了用户的使用体验。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，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。
图1为本发明实施例提供的一种管道焊缝内表面质量检测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种管道焊缝内表面质量检测装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种管道焊缝内表面质量检测系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种管道焊缝内表面质量检测方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
目前，焊缝质量检测技术主要有射线检测、超声检测和视觉检测，其中，射线检测是基于透过物质时射线的衰减定律而工作的。由于射线是波长很短的电磁波，且又具有很高的能量，使得其具有了很强的物质穿透性，能够穿过金属等可见光不可穿透的固体。射线在穿过物质的过程中发生散射现象，且部分射线能被物质所吸收，另外不同的物质对于射线的吸收也不一致，所以出现射线强度衰减且强度不一致的现象。当射线透过物质投射到位于物质另一侧的胶片上时，由于照射到胶片上的射线强度不一致，胶片感光程度出现差异，缺陷部分就以与其他部位不同黑度的影像留在胶片上，从而能够判别焊缝缺陷的存在。射线检测除了能够判定焊缝内部质量，也能够检测焊缝凹坑、焊瘤、咬边等表面缺陷，但是对焊缝表面质量检测能力有限，并且依赖检测人员的工作经验去判定焊缝表面缺陷。
超声检测在探伤过程中，脉冲反射式超声波探伤应用最为广泛。一般在均匀的材料中，缺陷的存在将造成材料的不连续，这种不连续往往又造成声阻抗的不一致，根据反射定律，超声波在两种不同声阻抗的介质交界面上将会发生反射，反射回来的能量大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的大小有关，因此根据超声波这一特点可以检测出工件的缺陷。超声检测技术对操作人员有射线损伤，且检测成本高、检验速度较慢，侧重于检测焊缝内部质量，对焊缝表面质量检测能力有限。
然而，基于线结构光的焊缝检测和基于双目立体视觉的检测技术都存在设备复杂，成本较高的问题，并且其摄像机镜头只能从固定的角度去拍摄焊缝图像，不能拍摄管道内环形焊缝，而且这两种检测方式不适用于在管道内部对焊缝表面质量进行检测。基于线结构光的焊缝检测技术侧重于对焊缝的跟踪，对焊缝表面质量检测能力有限。基于双目立体视觉的检测方法利用两个摄像机分别从不同的角度对焊缝图像进行提取，再通过图像处理技术提取出焊缝的三维信息，在图像拍摄期间两个摄像头的拍摄位置和角度不变，但是如果利用两个摄像头在固定的位置和角度提取环形焊缝，就不能拍摄出环形焊缝的完整信息。
上述焊缝质量检测技术主要是针对于工业钢板焊接过程或者从管道外部检测焊缝表面质量，无法对管道内部的焊缝表面进行监控，因此，在管道使用的过程中，由于管道内部焊缝表面与运输物资长时间接触，容易出现事故，从而降低了用户的使用体验。
基于此，本发明实施例提供的一种管道焊缝内表面质量检测装置、系统及方法，可以缓解上述技术问题。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种管道焊缝内表面质量检测装置进行详细介绍。
实施例一：
本发明实施例提供了一种管道焊缝内表面质量检测装置，如图1所示的一种管道焊缝内表面质量检测装置的结构示意图，该装置包括：智能测控模块100和移动模块101，其中，智能测控模块设置在移动模块上；智能测控模块包括通讯单元102和图像采集单元103，移动模块还与通讯单元连接；智能测控模块通过通讯单元与外部终端连接。
具体地，移动模块用于接收外部终端通过通讯单元发送的移动指令，并根据移动指令在管道内部移动；当移动模块移动至预设位置时，智能测控模块用于通过通讯单元接收外部终端发送的采集指令，触发图像采集单元采集管道内部的图像信息，并将图像信息发送至外部终端，以使外部终端对图像信息中包括的焊缝信息进行识别和检测。
具体实现时，上述外部终端可以为智能手机、平板电脑等能够联网的智能终端，在外部终端上可以预先安装与智能测控模块匹配的应用程序app(application)，用户可以在登录该应用程序app后通过通讯单元与智能测控模块进行通讯连接，当用户成功登录应用程序app后，可以在该应用程序app的操控界面上向智能测控模块中的移动模块通过通讯单元发送移动指令以使移动模块根据移动指令在管道内部移动至预设位置处，或者，可以在该应用程序app的操控界面上向智能测控模块中的图像采集单元通过通讯单元发送采集指令，以触发图像采集单元采集管道内部的图像信息，其中，上述通讯单元为无线路由器。
在实际使用时，当外部终端接收到图像采集单元采集到的图像信息后，利用图像处理技术对上述图像信息进行处理，提取图像信息中包括的焊缝信息，根据焊缝信息对焊缝内表面质量进行检测；进一步，在焊接速度下，熔池短而宽，体积较小，在高速焊接时，熔池明显拉长，且宽度减小，因此也可以利用图像处理技术提取图像信息中包括的熔池信息，根据熔池信息对焊缝表面质量进行检测。
具体使用时，利用图像处理技术对图像信息进行处理的过程为：首先对图像信息进行预处理，包括图像变换、图像去噪、图像增强，通过图像预处理可以避免滤除图像信息中的干扰信息，更好的提取出焊缝信息和熔池信息；接下来是图像分割，通过图像分割可以确定焊缝或熔池在图像信息中的具体位置，方便对焊缝信息和熔池信息进行提取；然后，焊缝信息和熔池信息特征提取，包括灰度统计、纹理、边缘特征提取等。最后，根据提取的特征对焊缝的质量进行判定和检测。
本发明实施例提供的一种管道焊缝内表面质量检测装置，该装置包括智能测控模块和移动模块，智能测控模块设置在移动模块上；智能测控模块包括通讯单元和图像采集单元，移动模块还与通讯单元连接；智能测控模块通过通讯单元与外部终端连接；当移动模块接收到外部终端发送的移动指令时，根据移动指令在管道内部移动；当移动模块移动至预设位置时，智能测控模块通过通讯单元接收外部终端发送的采集指令，触发图像采集单元采集管道内部的图像信息，将图像信息发送至外部终端，以使外部终端对图像信息中包括的焊缝信息进行检测和识别；能够有效对管道内部焊缝表面质量进行检测，避免事故的发生，从而提高了用户的使用体验。
具体地，图2示出了另一种管道焊缝内表面质量检测装置的结构示意图，如图2所示，智能测控模块还包括与通讯单元连接的照明单元200，照明单元安装在移动模块上；通讯单元用于接收外部终端205发送的照明指令，将照明指令发送至照明单元，以触发照明单元进行点亮。
在实际使用时，由于管道内部处于黑暗环境，因此，图像采集单元获得的图像质量不佳，需要利用照明单元对拍摄物体增加曝光度，使图像能够呈现出更多的细节，其中，上述照明单元包括灯珠驱动器，以及与灯珠驱动器连接的led(light-emittingdiode，发光二极管)灯珠；在实际使用时，led灯珠可以安装在图像采集单元周围，当灯珠驱动器接收到照明指令时驱动led灯珠进行点亮，以使光线能够辐射到更多区域，便于图像采集单元进行图像采集。
如图2所示，智能测控模块还包括与通讯单元、图像采集单元、移动模块和照明单元连接的电源模块201；电源模块用于为通讯单元、图像采集单元、移动模块和照明单元提供电能。
在实际应用时，为了保证整个焊缝质量检测装置能够正常运行，需要使用电源模块提供电能，在本实施例中，可以采用阶梯型稳压模式为上述通讯单元、图像采集单元、移动模块和照明单元供电，其中，阶梯型稳压模式供电为11.1v稳压至6v，由6v稳压至5v，由5v稳压至3.3v，该供电模式可以减小稳压芯片压差和功耗，进而提高了电源效率。
进一步，如图2所示，移动模块包括与通讯单元连接的驱动电机202；驱动电机用于根据移动指令驱动移动模块运行。
具体使用时，上述移动模块可以为移动小车，该移动小车底部安装多个驱动轮，且，每个驱动轮都有驱动其移动的驱动电机，为了能使移动小车在管道内部稳定移动，移动小车采用独立全驱动的驱动方式，由单个驱动电机分别驱动每个驱动轮，这种驱动方式具有主动转向能力，转向功能是通过驱动轮之间的差速驱动控制来获得的，不需要额外的转向机构。
如图2所示，图像采集单元包括摄像头203；摄像头用于根据采集指令对管道内部进行图像信息的采集，其中，图像采集单元还包括与通讯单元连接的云台204，其中，摄像头安装在云台上；云台用于接收外部终端发送的转动指令，并根据转动指令带动摄像头进行转动。
在实际使用时，当移动小车在线作业时，摄像头要位于管道中心，并径向拍摄焊缝，由于管道焊缝呈环形，因此需要调整摄像头的角度对焊缝进行跟踪拍摄，根据摄像头的拍照特点，摄像头需要在水平和竖直两个角度进行转动，水平转动是为了调整摄像头径向拍摄焊缝，同时也是为了能够对管壁两侧进行观察，设计水平转动角度为180°，竖直转动是为了能够对环形焊缝进行跟踪拍照，设计转动角度为360°，为了保证上述摄像头能够转动，在本实施例中，将摄像头架设云台上，云台可以根据外部终端发送的转动指令带动摄像头进行转动，以实现摄像头多角度采集图像信息。
采用上述管道焊缝内表面质量检测装置，可实现对管道内部焊缝质量进行检测与识别，利用该管道焊缝内表面质量检测装置进行焊缝质量检测的优点如下：
1.该装置不同于其他固定式的检测方式，可以在管道内行走，检测管道焊缝内表面质量时比较灵活。
2.该装置的摄像头位置可以改变，不受焊缝位置的影响，可以较好的提取出焊缝的完整信息。
3.检测人员可以通过随身携带的手机看到管道内部的实时画面，方便检测人员通过人工经验对管道内部情况进行实时监控，同时也可以利用焊缝内表面质量判定程序对焊缝表面质量进行自动判定。
4.该装置的图像传输采用无线传输的方式，这样避免了线缆在管道中拖动对设备的影响，和有线通信方式相比价格低廉，结构简单。
5.该装置可以在焊接时把管道小车移动到焊接位置，对焊接时的图像进行采集分析，根据焊缝成形与熔池稳定性的关系，提前判定出焊缝表面质量的好坏，起到一定的预防作用。
实施例二：
在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种管道焊缝内表面质量检测系统，如图3所示的一种管道焊缝内表面质量检测系统的结构示意图，如图3所示，该管道焊缝内表面质量检测系统300配置有上述的管道焊缝内表面质量检测装置301，还包括外部终端205，其中，管道焊缝内表面质量检测装置与外部终端通信连接。
本发明实施例提供的管道焊缝内表面质量检测系统，与上述实施例提供的管道焊缝内表面质量检测装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
进一步，本发明实施例还提供了一种管道焊缝内表面质量检测方法，该方法应用于上述的管道焊缝内表面质量检测系统；如图4所示的一种管道焊缝内表面质量检测方法的流程图，该方法包括以下步骤：
步骤s402，移动模块用于接收外部终端通过通讯单元发送的移动指令，并根据移动指令在管道内部移动；
步骤s404，当移动模块移动至预设位置时，智能测控模块用于通过通讯单元接收外部终端发送的采集指令，触发图像采集单元采集管道内部的图像信息，并将图像信息发送至外部终端，以使外部终端对图像信息中包括的焊缝信息进行识别和检测。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和方法的具体工作过程，可以参考前述装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
1.一种管道焊缝内表面质量检测装置，其特征在于，所述装置包括：智能测控模块和移动模块，其中，所述智能测控模块设置在所述移动模块上；
所述智能测控模块包括通讯单元和图像采集单元，所述移动模块还与所述通讯单元连接；
所述智能测控模块通过所述通讯单元与外部终端连接；
所述移动模块用于接收所述外部终端通过所述通讯单元发送的移动指令，并根据所述移动指令在管道内部移动；
当所述移动模块移动至预设位置时，所述智能测控模块用于通过所述通讯单元接收所述外部终端发送的采集指令，触发所述图像采集单元采集所述管道内部的图像信息，并将所述图像信息发送至所述外部终端，以使所述外部终端对所述图像信息中包括的焊缝信息进行识别和检测。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述智能测控模块还包括与所述通讯单元连接的照明单元，所述照明单元安装在所述移动模块上；
所述通讯单元用于接收所述外部终端发送的照明指令，将所述照明指令发送至所述照明单元，以触发所述照明单元进行点亮。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述照明单元包括灯珠驱动器，以及与所述灯珠驱动器连接的led灯珠；
所述灯珠驱动器用于根据所述照明指令驱动所述led灯珠进行点亮。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述智能测控模块还包括与所述通讯单元、所述图像采集单元、所述移动模块和所述照明单元连接的电源模块；
所述电源模块用于为所述通讯单元、所述图像采集单元、所述移动模块和所述照明单元提供电能。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述移动模块包括与所述通讯单元连接的驱动电机；
所述驱动电机用于根据所述移动指令驱动所述移动模块运行。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像采集单元包括摄像头；
所述摄像头用于根据所述采集指令对所述管道内部进行图像信息的采集。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述图像采集单元还包括与所述通讯单元连接的云台，其中，所述摄像头安装在所述云台上；
所述云台用于接收所述外部终端发送的转动指令，并根据所述转动指令带动所述摄像头进行转动。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通讯单元为无线路由器。
9.一种管道焊缝内表面质量检测系统，其特征在于，所述系统配置有权利要求1-8任一项所述的管道焊缝内表面质量检测装置，还包括外部终端，所述管道焊缝内表面质量检测装置与所述外部终端通信连接。
10.一种管道焊缝内表面质量检测方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求9所述的管道焊缝内表面质量检测系统；所述方法包括：
移动模块用于接收外部终端通过通讯单元发送的移动指令，并根据所述移动指令在管道内部移动；
当所述移动模块移动至预设位置时，智能测控模块用于通过所述通讯单元接收所述外部终端发送的采集指令，触发图像采集单元采集所述管道内部的图像信息，并将所述图像信息发送至所述外部终端，以使所述外部终端对所述图像信息中包括的焊缝信息进行识别和检测。
技术总结