基于激光影像的管道几何形变检测技术研究

发布时间：2020-05-25 04:04

【摘要】：管道作为石油天然气等能源的主要运输工具,因为其具有流量大,深埋地下,不占用陆地面积,能够进行长远距离能源输送且能够进行长时间在役使用等优点,在世界范围内都作为主要的能源输送工具。能源输送管道作为在役设备,会由于腐蚀、地壳板块运动挤压等造成管道破损,造成能源大面积泄露等问题。针对管道形变这一问题提出了一种基于激光轮廓提取检测技术的管道几何形变检测方法,基于激光影像的管道形变检测在安全运行以及检测效率等方面有其突出的优势。依据激光环高亮度性、高单色性以及高集中性等重要特点,已逐渐被应用到油气管道的无损检测中,这是一种新兴的无损检测技术方法。针对新建管道形变检测所涉及的形变大小与形变位置,以及存在的误差等问题,提出了基于激光成像技术的管道形变检测方法。研究管道几何形变检测原理和激光成像原理,得到激光环的特点与管道形变的关系。利用管道形变检测系统对管道几何形变进行检测,在检测过程中要保证油气管道的轴心、激光发射器以及采集单元镜头中心三者保持同心。检测器匀速前进,图像采集单元连续拍照,等时间间隔离散化采集管道内壁几何特征信息。利用小波变换对图像进行压缩变换并应用canny算子对图像进行边缘轮廓提取,利用基于最小二乘法的径向差值法对图像几何特征进行分析,校正误差,对误差进行量化分析,得出管道几何形变的位置及大小等信息。根据管道几何形变检测系统,分别进行了管道形变检测实验与误差分析校正。结果表明:利用基于最小二乘的径向差值法能够有效地对管道几何形变特征信息进行分析与处理,形变大小检测精度达到2%,误差大小在3cm范围以内。该检测方法规避了其他外界因素的干扰,有效的利用了激光环的特征优势对管道几何形变检测分析,为无损检测技术领域提供了一种新的检测技术手段。
【图文】：

图 2.1 几何形变管道Fig. 2.1 Geometry change pipe何形变检测原理形变检测系统最核心的部分是调整激光发射器，让其与管图像采集单元中心也要与管道的横截面相垂直，并处于管道打在管道内壁时，利用其特性，，通过分析激光环的椭圆度形变的大小。如图 2.2 所示为管道几何形变检测原理示意图激光发射器 激光环半径 r动力装置行进方向

将电信号连接到单片机的输入端口，对单片机编程输出脉冲信号，将脉冲信号转化为距离即可判断小车的位置。图2.10 检测器里程计数Fig. 2.10 The mileage count of the detector图中，磁铁块正处于传感器下方，履带行进分为前驱动轮和后驱动轮，因为检测器重量较大，所以采用前后轮共同驱动，增加前进动力。如图2.11所示为里程计数显示面板，第一行为磁铁块划过传感器的次数，第二行为检测器行进的距离，磁铁块每划过传感器一次，检测距离增加10cm，为了里程计数误差可以通过增加磁铁块的数目，缩短磁铁块之间的距离来实现。图2.11 里程计数显示面板Fig. 2.11 Display panel of mileage count霍尔传感器具有如下优势：（1）单路信号输出；后驱动轮 磁铁信号 后驱动轮尔传霍器感
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE973.6;TP391.41

【参考文献】

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本文编号：2679537