阀门检测系统的制作方法

本发明涉及扫描的技术领域，特别是涉及了一种阀门检测系统。

背景技术：

阀门是在流体系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的装置。一般是由阀瓣与阀座构成，阀瓣与阀座之间的密封性，直接影响了阀门的密闭性，进而影响了阀门的功能。

阀门的密闭性，取决于阀瓣与阀座密封面的表面缺陷，如划痕或凹坑之类，阀瓣与阀座密封面的表面缺陷越多，阀门的密闭性越差。在实际的工作场景中，常常通过人为目测的方法来检测阀瓣与阀座密封面的表面缺陷。

然而，采用上述方法，对阀瓣与阀座密封面的表面缺陷检测的精度太低，不能满足高精度的阀门表面缺陷检测。

技术实现要素：

基于此，有必要针对阀门表面缺陷检测的精度低的问题，提供一种阀门的检测系统。

一种阀门检测系统，所述系统包括：控制装置、设置在所述扫描控制装置上的扫描装置和图像处理装置；所述控制装置、所述扫描装置与所述图像处理装置相互连接；

所述控制装置，用于控制所述扫描装置的运动状态；

所述扫描装置，用于获取目标阀门的扫描信息，并将所述扫描信息发送给所述图像处理装置；所述扫描信息包括阀门密封面上各点到参考平面的距离信息；

所述图像处理装置，用于根据所述扫描信息，生成所述目标阀门的检测图像。

上述阀门检测系统，包括控制装置、设置在扫描控制装置上的扫描装置和图像处理装置；控制装置、扫描装置与图像处理装置相互连接；其中，控制装置，用于控制扫描装置的运动状态；扫描装置，用于获取目标阀门的扫描信息，并将扫描信息发送给图像处理装置；扫描信息包括阀门密封面上各点到参考平面的距离信息；图像处理装置，用于根据扫描信息，生成目标阀门的检测图像。本实施例中，在对阀门进行检测时，通过控制装置控制扫描装置对目标阀门进行扫描，获取扫描信息，并通过图像处理装置对扫描信息进行处理，生成目标阀门的检测图像，根据阀门检测图像获取阀门检测结果，在阀门检测的过程中，可以通过阀门检测系统来获得阀门检测结果，提高了阀门检测的精度。

在其中一个实施例中，所述扫描装置包括：光源模块，干涉模块及功率谱分析模块；所述光源模块与所述干涉模块连接，所述干涉模块与所述功率谱分析模块连接；

所述光源模块用于发射激光信号；

所述干涉模块用于接收所述光信号，并根据所述光信号生成干涉光谱信号；

所述功率谱分析模块，用于根据所述目标阀门反射回的干涉光谱信号，获取所述扫描信息。

在其中一个实施例中，所述光信号为宽光谱扫描光源。

在其中一个实施例中，所述控制装置包括控制器和与所述控制器连接的机械臂，所述机械臂的执行端与所述扫描装置连接；

所述机械臂用于根据所述控制器的发送的指令，控制所述扫描装置的运动状态。

在其中一个实施例中，所述机械臂包括旋转臂和伸缩臂；

所述旋转臂用于控制所述扫描装置进行旋转运动；

所述伸缩臂用于控制所述扫描装置进行伸缩运动。

在其中一个实施例中，所述旋转运动包括镜像运动和/或环绕运动；所述伸缩运动包括与阀门检测面垂直的运动和/或与阀门检测面平行的运动。

在其中一个实施例中，所述图像处理装置包括：数据采集模块、数据处理模块及图像显示模块；所述数据采集模块与所述数据处理模块连接，所述数据处理模块与所述图像显示模块连接；

所述数据采集模块，用于获取所述扫描信息，并将所述扫描信息转换为数字信号；

所述数据处理模块，用于对所述数字信号进行处理，获取所述目标阀门的的检测图像；

所述图像显示模块，用于显示所述检测图像。

在其中一个实施例中，所述图像处理装置还包括控制模块；

所述控制模块用于根据选择信息，控制所述扫描装置获取所述目标阀门不同区域的扫描信息；所述选择信息包括用户选择的所述检测图像中的区域信息。

在其中一个实施例中，所述系统还包括远程控制装置，所述远程控制装置与所述控制装置连接；所述远程控制装置用于通过所述控制装置控制所述扫描装置获取所述扫描信息。

在其中一个实施例中，所述系统还包括监控装置，所述监控装置与所述扫描装置连接；所述视频监控装置用于获取所述目标阀门的监控图像，并存储所述监控图像。

附图说明

图1为一个实施例提供的阀门检测系统的结构示意图；

图1a为一个实施例中运动轨迹的示意图；

图1b为一个实施例中运动轨迹的示意图；

图2为一个实施例提供的阀门检测系统的结构示意图；

图3为一个实施例提供的阀门检测系统的结构示意图；

图3a为一个实施例中机械臂运动方向的示意图；

图4为一个实施例提供的阀门检测系统的结构示意图；

图4a为一个实施例提供的阀门检测图像的示意图；

图4b为一个实施例提供的阀门检测图像的示意图；

图4c为一个实施例提供的阀门检测图像的示意图；

图4d为一个实施例提供的阀门检测图像的示意图；

图5为一个实施例提供的阀门检测系统的工作环境示意图。

具体实施方式

阀门是在流体系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的装置。一般是由阀瓣与阀座构成，阀瓣与阀座之间的密封性，直接影响了阀门的密闭性，进而影响了阀门的功能。阀瓣与阀座密封面的表面缺陷，如划痕或凹坑之类，阀瓣与阀座密封面的表面缺陷越多，阀门的密闭性越差。在实际的工作场景中，常常通过人为目测的方法来检测阀瓣与阀座密封面的表面缺陷。采用目测的方法来检测阀门，其检测精度较差。本申请提供的阀门检测系统，旨在解决上述问题。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

图1为一个实施例提供的阀门检测系统的结构示意图，如图1所示，阀门检测系统100包括：控制装置10、设置在扫描控制装置10上的扫描装置20和图像处理装置30；控制装置10、扫描装置10与图像处理装置30相互连接；控制装置10，用于控制扫描装置的运动状态；扫描装置20，用于获取目标阀门的扫描信息，并将扫描信息发送给图像处理装置；扫描信息包括阀门密封面上各点到参考平面的距离信息；图像处理装置30，用于根据扫描信息，生成目标阀门的检测图像。

具体的，控制装置10可以包括机械设备，也可以包括机械设备和软件程序结合形成的装置，控制装置10用于控制扫描装置20的运动状态，本申请对控制装置10的具体形态不做限定。扫描装置20可以用于获取目标阀门的扫描信息，并将扫描信息发送给图像处理装置30，其中，扫描信息可以是目标阀门对扫描装置20发送的检测信号的反射信号信息，以得到的目标阀门密封面上各点距离参考平面的距离信息。扫描装置20可以是激光扫描器，也可以是红外扫描器，本申请实施例对此不做限制。图像处理装置30可以用于根据扫描信息，生成目标阀门的检测图像，可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑或个人数字助理等具有数据处理功能的电子设备，本申请对此不做限定。

在具体获取目标阀门的扫描信息时，扫描装置20可以获取目标阀门上各点与参考面之间的距离来获取扫描信息，其可以是扫描装置20通过获取目标阀门上各点的到扫描装置20的距离信息来确定扫描信息，也可以是为目标阀门密封面设置参考平面，通过获取目标阀门上各点距离该参考平面的距离信息来确定扫描信息。例如，根据目标阀门密封面，设置目标阀门密封面最外侧的表面为参考平面，控制装置10通过扫描装置20获取目标阀门密封面上各点与该参考平面之间的距离信息，这些距离信息即为扫描信息。

在具体的获取目标阀门密封面上各点与参考平面之间的距离信息时，可以是控制装置10控制扫描装置20对目标阀门密封面做平移运动，其运动轨迹如图1a所示，以获取目标阀门密封面上各点与参考平面之间的距离信息；也可是控制装置10控制扫描装置20对目标阀门密封面做圆环运动，其运动轨迹如图1b所示，以获取目标阀门密封面上各点与参考平面之间的距离信息；本申请实施例对此不做限制。

当扫描装置20获取到扫描信息后，扫描装置20可以通过无线或有线的方法将扫描信息发送给图像处理装置30进行处理。扫描装置20可以直接将扫描信息发送给图像处理装置30，也可以在发送扫描信息之前，对扫描信息进行处理，再将处理后的扫描信息发送给图像处理装置30。例如，当扫描装置为激光扫描装置时，其获取的扫描信息可以包括激光信号，扫描装置20在将扫描信息发送给图像处理装置30之前，将激光信号转化为数字信号，并将包括该数字信号发送给图像处理装置30。

图像处理装置30接收到扫描装置20发送的扫描信息后，可以对扫描信息进行图像处理，以获得目标阀门密封面夹角、平整度、以及密封面的局部磨损、面形变化、划痕等检测信息，并将检测信息通过检测图像展示出来。检测图像其可以是2d图像，也可以是3d图像；检测图像的所反映的目标阀门密封面的检测信息，可以通过热度图的方式来体现，也可以通过划痕图来体现，本申请实施例对此不做限制。

上述阀门检测系统，包括控制装置、设置在扫描控制装置上的扫描装置和图像处理装置；控制装置、扫描装置与图像处理装置相互连接；其中，控制装置，用于控制扫描装置的运动状态；扫描装置，用于获取目标阀门的扫描信息，并将扫描信息发送给图像处理装置；扫描信息包括阀门密封面上各点到参考平面的距离信息；图像处理装置，用于根据扫描信息，生成目标阀门的检测图像。本实施例中，在对阀门进行检测时，通过控制装置控制扫描装置对目标阀门进行扫描，获取扫描信息，并通过图像处理装置对扫描信息进行处理，生成目标阀门的检测图像，根据阀门检测图像获取阀门检测结果，在阀门检测的过程中，可以通过阀门检测系统来获得阀门检测结果，提高了阀门检测的精度。

图1所示实施例中，在阀门检测的过程中，通过阀门检测系统来获得阀门检测结果，提高了阀门检测的精度。在一些场景中，可以通过干涉光谱信号，来提高阀门检测系统的精度。

图2为另一个实施例提供的阀门检测系统的结构示意图，在图1所示实施例的基础上，如图2所示，扫描装置20包括：光源模块201，干涉模块202及功率谱分析模块203；光源模块201与干涉模块202连接，干涉模块202与功率谱分析模块203连接；光源模块201用于发射光信号；干涉模块202用于接收光信号，并根据光信号生成干涉光谱信号，并将干涉光谱信号发射至目标阀门处；功率谱分析模块203用于根据目标阀门反射回的干涉光谱信号，获取扫描信息。

具体的，光源模块201可以用于发射光信号，该光信号可以是红外光信号，也可以是可见光信号，本申请实施例对此不做限定。干涉模块202可以用于接收光信号，并根据该光信号，生成干涉光谱信号；干涉模块202可以包括环形器、分束器、合束器、探测臂和参考臂；光信号经环行器后进入分束器，部分光束进入探测臂，部分光束进入参考臂；进入探测臂的光信号经准直聚焦后发射至目标阀门处，经目标阀门表面反射返回到探测臂，与参考臂返回光信号，经合束器合成后进入功率谱分析模块203。功率谱分析模块203用于根据目标阀门反射回的干涉光谱信号，获取扫描信息，功率谱分析模块203可以包括光电处理模块及信号处理板卡，返回光信号，经合束器合成后，通过环形器进入光电处理模块，将光信号转化为电信号，该电信号经过信号处理板卡处理，获得所需的距离信息，即为扫描信息。例如，扫描装置20发射出的干涉光谱信号的信号频率为shz，通过目标阀门密封面的a点返回的反射信号的信号频率为(s-x)hz,则得到检测信号的频率为xhz，根据单位频率对应的该点距离dmm，确定频率值为xhz时，对应a点的距离信息为x*dmm，进而根据目标阀门上各点的距离信息，确定扫描信息。

可选地，光信号为宽光谱扫描光源。通过采用宽光谱扫描光源，干涉模块202的轴向干涉包络的全半高宽度可以达到δz≈16μm，利用包络重心判断等技术，可以进一步提高扫描装置20测量精度至小于10μm，可以满足纵向10μm的分辨率要求。

上述阀门检测系统，扫描装置包括光源模块、干涉模块及功率谱分析模块，光源模块与干涉模块连接，干涉模块与功率谱分析模块连接；其中光源模块用于发射光信号；干涉模块用于接收光信号，并根据光信号生成干涉光谱信号；功率谱分析模块用于根据目标阀门反射回的干涉光谱信号，获取扫描信息。本实施例中，光源模块反射出的光信息，通过干涉模块将光信号转换成干涉光谱信号，进而通过功率谱分析模块获取所述目标阀门反射回的干涉光谱信号来获取扫描信息，并通过图像处理装置对扫描信息进行处理，生成目标阀门的检测图像，根据阀门检测图像获取阀门检测结果；因此在阀门检测的过程中，通过阀门检测系统来获得阀门检测结果，提高了阀门检测的精度。

在上述实施例的基础上，控制装置10可以通过机械臂102来控制扫描装置20来获取扫描信息，下面通过图3来详细描述。

图3为另一个实施例提供的阀门检测系统的结构示意图，在上述实施例的基础上，如图3所示，控制装置10包括控制器101和与控制器连接的机械臂102，机械臂102的执行端与扫描装置20连接；机械臂102用于根据控制器的发送的指令，控制扫描装置10的运动状态。

具体的，控制器101可以包括软件程序，也可以包括硬件电路，还可以包括软件程序和硬件电路相结合，本申请实施例对此不作限制。机械臂102可以包括旋转臂，也可以包括伸缩臂，还可以包括旋转臂和伸缩臂，本申请实施例对此不做限制。机械臂可以通过无线或有线的方法，接收控制器发送的指令，并根据该指令，控制与机械臂执行端连接的扫描装置的运动。

在具体根据控制器发送的指令，控制扫描装置的运动状态的过程中，其可以是控制器101控制机械臂102做如图1a所示的运动轨迹的平移运动，以带动扫描装置20做平移运动，进而获取目标阀门密封面上各点与参考平面之间的距离信息；也可以是控制器101控制机械臂102做如图1b所示的运动轨迹的圆环运动，进而获取目标阀门密封面上各点与参考平面之间的距离信息；本申请实施例对此不做限制。

可选地，机械臂102包括旋转臂和伸缩臂，旋转臂用于控制扫描装置进行旋转运动，旋转运动包括镜像运动和/或环绕运动；伸缩臂用于控制扫描装置进行伸缩运动。伸缩运动包括与阀门检测面垂直的运动和/或与阀门检测面平行的运动。

具体的，机械臂102可以包括旋转臂和伸缩臂，其中旋转臂用于控制扫描装置进行旋转运动，旋转运动可以包括镜像运动和/或环绕运动。例如，如图3a所示，当扫描装置20伸入目标阀门，对目标阀门相对的两个密封面进行检测时，可以在控制器101的控制下，通过旋转臂进行镜像运动，将扫描装置20旋转180°，以实现两个相对的密封面的切换检测，可以将此动作称为d-flip动作。其中，可以通过180°精密分割器来控制扫描装置20旋转角度，提高旋转精度，使得扫描装置20可以准确的获得目标阀门两个密封面的夹角。控制器101还可以通过高精度谐波减速电机控制旋转臂进行环绕运动，进而控制扫描装置20进行环绕运动，扫描装置20通过环绕运动，实现旋转臂对目标阀门密封面的圆环扫描，已获得扫描信息，称为b-spin动作。进一步地，伸缩臂还用于控制扫描装置20进行伸缩运动，伸缩运动包括与阀门检测面垂直的运动和/或与阀门检测面平行的运动。伸缩臂通过控制扫描装置20进行与检测面垂直的运动和/或与阀门检测面平行的运动，调整扫描装置20的位置，以使扫描装置20运动到预设的位置，预设的位置可以是扫描装置20的扫描范围，也可以是目标阀门检测面待检测的区域范围。

上述阀门检测系统，控制装置包括控制器和与控制器连接的机械臂，机械臂的执行端与扫描装置连接；机械臂用于根据控制器发送的指令，控制扫描装置的运动状态。本实施例中，机械臂根据控制器发送指令，控制扫描装置的运动状态，可以全方位的对目标阀门进行扫描，以获取更加准确的扫描信息，并通过图像处理装置对扫描信息进行处理，生成目标阀门的检测图像，根据检测图像获取阀门检测结果，由于提高了扫描信息的精度，因此进一步地提高了阀门检测的精度。

在上述实施例的基础上，扫描装置20将扫描信息发送给图像处理装置30，图像处理装置30在接收到扫描信息后，根据扫描信息，生成目标阀门的检测图像。下面通过图4所示的实施例来详细描述。

图4为另一个实施例提供的阀门检测系统的结构示意图，在上述实施例的基础上，如图4所示，图像处理装置30包括：数据采集模块301、数据处理模块302及图像显示模块303；数据采集模块301与数据处理模块302连接，数据处理模块302与图像显示模块303连接；数据采集模块301，用于获取扫描信息，并将扫描信息转换为数字信号；数据处理模块302，用于对数字信号进行处理，获取目标阀门的检测图像；图像显示模块303，用于显示检测图像。

具体的，数据采集模块301可以包括高速数据采集卡，其可以是单通道的高速数据采集卡，也可以是双通道的高速数据采集卡，还可以是图像传感器，本申请实施例对此不做限制。数据采集模块301获取到扫描装置20发送的扫描信息，并将采集到的扫描信息转换成数字信号，并将数字信号发送给数据处理模块302。数据处理模块302接收到数据采集模块301发送的数字信号，对该数字信号进行处理，获取目标阀门的检测图像。图像显示模块303用于显示有数据处理模块302获取的目标阀门检测图像，其可以显示扫描完成的检测图片，也可以显示如图4a所示扫描进行中的检测图片，本申请实施例对此不做限制。其可以显示为2d图像，也可以显示为3d图像，本申请实施例对此不做限制。图像显示模块303还可以根据切换指令实现2d图像与3d图像之间的切换。在具体显示目标阀门检测图像时，可以通过如图4b所示的热度图的方式来体现，也可以如图4c通过划痕图来体现，本申请实施例对此不做限制。在显示检测图片时，可以是全屏显示检测图片，也可以是分区域显示检测图片，本申请实施例对此不做限制。

可选地，图像处理装置30还包括控制模块，其中，控制模块用于根据选择信息，控制扫描装置20获取目标阀门不同区域的扫描信息；选择信息包括用户选择的检测图像中的区域信息。

具体的，在上述实施例的基础上，图像处理装置30还包括控制模块，控制模块可以用于根据用户选择的检测图像中的区域信息，控制扫描装置20获取目标阀门不同区域的扫描信息。例如，当用户选择检测图像中的区域信息后，控制模块根据该区域信息，获取区域信息对应的目标阀门的坐标信息，根据该坐标信息，控制扫描装置20对目标阀门的目标区域进行精度更高的扫描，已获得细化的检测图像,如图4d所示。

上述阀门检测系统，图像处理装置包括：数据采集模块、数据处理模块及图像显示模块；数据采集模块，用于获取扫描信息，并将扫描信息转换为数字信号；数据处理模块，用于对数字信号进行处理，获取目标阀门的检测图像；图像显示模块，用于显示检测图像。本实施例中，通过数据采集模块和数据处理模块将扫描装置的获取的扫描信息转化为检测图片，并通过图像显示模块显示，使得阀门检测结果可以更加直观的显示，提高了用户的体验度。

在一些场景中，例如，存在危险或对影响人体健康的工作环境中，可以使用远程控制装置通过控制装置控制扫描装置获取扫扫描信息。可选地，阀门检测系统100还包括远程控制装置40，远程控制装置40与控制装置10连接；远程控制装置40用于通过控制装置10控制扫描装置20获取扫描信息。

具体的，远程控制装置40可以通过无线或有线的方式与控制装置连接，其可以包括软件程序，也可以包括硬件电路，还可以包括软件程序和硬件电路相结合的装置，本申请实施例对此不做限制。在具体使用远程控制装置40通过控制装置10控制扫描装置获取扫描信息20的过程中，可以是远程控制装置40通过控制指令，控制机械臂102带动扫描装置20获得扫描信息；也可以是远程控制装置40将控制指令发送给控制器101，控制器101根据控制指令，控制扫描装置20获取扫描信息，本申请实施例对此不做限制。

上述阀门检测系统，门检测系统还包括远程控制装置，远程控制装置与控制装置连接；远程控制装置用于通过控制装置控制扫描装置获取扫描信息。本实施例中，由于采用远程控制装置来获取扫描信息，可以远程控制扫描装置获取扫描信息，进而根据扫描信息获取目标阀门的检测图像，避免了工作环境的危险，或者影响人体健康，提高了获取目标阀门检测图像的安全性。

在一些场景下，还需要对目标阀门进行监控。可选地，阀门检测系统100系统还包括监控装置50，监控装置50与扫描装置20连接；监控装置50用于获取目标阀门的监控图像，并存储监控图像。

具体的，监控装置50可以是视频监控装置，连续获取目标阀门的监控图像，也可以是根据用户的设定的时间信息，按时间段获取目标阀门的监控图像，本申请实施例对此不做限制。监控装置50可以通过无线或有线的方式与扫描装置20连接，获取监控图像，监控装置50还可以包括存储模块，通过存储模块，将获得的监控图像存储，使得用户调取历史监控图像。

图5为一个实施例中阀门检测系统的工作环境示意图，如图5所示，阀门检测系统包括扫描装置20，具体为光谱激光雷达激光三维测绘探头，控制装置10和图像处理装置30(图中未示出)。光谱激光雷达激光三维测绘探头平时被安全地放置在机架内，有测量需要时，整个设备可以通过底部的万向轮，推到待测阀门旁，由厂房内的梁吊将探头部分吊起，安装入位到阀座上。设备操作流程如下步骤所示：

s101、将阀门检测系统推动到目标阀门附近，接通设备电源进行自检。

s102、车间行车吊装拉索安装锁固治具上，按行车上升键提升起治具到安全高度；移动行车到阀座上方，并核对下放时的对中准确，放置到位，同时定位销准确套入法兰面的基准孔或基准槽位，锁固4处螺栓，以免检测时治具松动造成数据误差。

s103、确认无误后，点击按钮，设备自动按设定步骤进行检测：a面检测、内部翻转和b面检测，中间旋转平台环面高速顺时针正方向旋转，检测一个光学探头的聚焦光束扫过环面测量其三维坐标数据；伸缩臂径动配合旋转台在极坐标下对a被测面全面扫描；检测头整套机构自动内部翻转180度，循环上述的流程，检测b平面的所有三维数据；至此，a、b两平面全扫描检测结束；分析软件将阀座密封面3d图像呈现，并给出分析报告。

s104、检测周期结束后，拆下螺栓，行车吊起治具到安全高度，移动到治具台上部，下放到位；至此，检测一个工件结束，关闭系统，切断电源，设备推放置到指定位置，结束检测。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。