一种管道检查设备，包括外壳(1)，其固定至半刚性杆(2)并具有纵向轴线(3)，且所述外壳内设有具有前视视场的相机(4)和可绕所述纵向轴线(3)旋转且视场指向成允许更仔细地检查所述管道的内表面的相机(5)；和用于使所述可旋转相机(5)旋转以使其视场指向成对着所述待更仔细地检查的管道的所述内表面的区域的装置(17‑24)。为了使可以比现有技术设备更快地检查管道的内表面，除了所述具有前视视场的相机(4)之外，所述检查设备还具有至少两个相机(5‑7)。所述至少两个相机(5‑7)可作为总成绕所述纵向轴线旋转，且其视场指向成允许更仔细地检查所述管道的内表面。进一步地，所述外壳(1)具有固定后部(10)和由所述后部(10)承载且可绕所述纵向轴线(3)旋转的前部(11)，所有所述相机(4‑7)均固定在所述外壳(1)的所述可旋转前部(11)内。
1.一种管道检查设备，包括外壳(1)，所述外壳固定至半刚性杆(2)并具有纵向轴线(3)，且所述外壳内设有具有前视视场的相机(4)和可绕所述纵向轴线(3)旋转且视场指向成允许更仔细地检查所述管道的内表面的相机(5)，以及用于使所述可旋转相机(5)旋转以使其视场指向成对着待更仔细地检查的所述管道的所述内表面的区域的装置(17-24)，其特征在于：a)除了所述具有前视视场的相机(4)之外，所述检查设备还具有至少两个相机(5-7)，所述至少两个相机(5-7)作为总成绕所述纵向轴线旋转，且其视场指向成允许更仔细地检查所述管道的所述内表面；和b)所述外壳(1)具有固定后部(10)和由所述后部(10)承载且可绕所述纵向轴线(3)旋转的前部(11)，所有所述相机(4-7)均固定在所述外壳(1)的所述可旋转前部(11)内。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少两个可旋转相机(5-7)的视场倾斜地指向前或垂直于所述纵向轴线(3)。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述至少两个可旋转相机(5-7)的视场偏离前向方向在20-90°的范围内。
4.根据权利要求2所述的设备，其中所述至少两个可旋转相机(5-7)的视场偏离前向方向在30-80°的范围内。
5.根据权利要求2所述的设备，其中所述至少两个可旋转相机(5-7)的视场偏离前向方向在35-60°的范围内。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所有所述相机(4-7)均固定在横向相机支架(16)上。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述相机支架(16)安装在印刷电路板(17)上，所述印刷电路板(17)固定于所述外壳(1)的所述可旋转前部(11)内。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述印刷电路板(17)上安装有电机(18)，且齿轮系(20-24)受所述电机(18)驱动以使所述外壳(1)的所述前部(11)相对于所述外壳(1)的所述固定后部(10)旋转。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述可旋转相机(5-7)中的两个(6和7)相对于所述纵向轴线在直径上彼此相对定位。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述可旋转相机(5-7)的第三相机(5)位于所述在直径上相对的可旋转相机(6和7)中间。
11.根据权利要求8所述的设备，其中所述可旋转相机(5-7)相对于所述纵向轴线(3)位于假想的圆周圆上，且沿所述圆周圆的每一个可旋转相机(5-7)的每一侧设有LED照明总成(12-15)，所述LED照明总成(12-15)用于倾斜地向前照亮所述管道的所述内表面。
12.根据权利要求8所述的设备，其中所述电机(18)放置在相对于所述纵向轴线(3)在直径上与所述可旋转相机(5-7)的公共重心的位置相对的位置上。
13.根据权利要求11所述的设备，其中所述设备适于从控制单元进行控制，且其中所述设备包括微处理器，所述微处理器适于从所述控制单元进行控制以选择并操作所述相机(4-7)的所需一个相机，且用于操作所述LED照明总成(12-15)和所述电机(18)。
14.根据权利要求13所述的设备，进一步包括倾斜传感器，所述倾斜传感器用于感测所述外壳(1)的所述可旋转前部(11)的姿势，并在检测到与所需姿势存在偏差的情况下，向所述微处理器发送信号以校正所述偏差。
15.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述相机(4-7)的每一个的角视场在
16.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述相机(4-7)的每一个的角视场在在60-120°的范围内。
17.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述相机(4-7)的每一个的角视场在在80-100°的范围内。
18.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述可旋转相机(5-7)至少为三个。
19.根据权利要求18所述的设备，其中所述可旋转相机(5-7)与最近的可旋转相机的间隔设置在60-120°的范围内。
20.根据权利要求18所述的设备，其中所述可旋转相机(5-7)与最近的可旋转相机的间隔设置在80-90°的范围内。
21.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述外壳(1)的所述旋转前部(11)可相对于所述固定后部(10)旋转至少±45°。
22.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述外壳(1)的所述旋转前部(11)可相对于所述固定后部(10)旋转至少±90°。
23.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述可旋转相机(5-7)设置成使得至少有120°的部分无可旋转相机(5-7)。
24.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述可旋转相机(5-7)设置成使得至少有150°的部分无可旋转相机(5-7)。
25.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述可旋转相机(5-7)设置成使得至少有180°的部分无可旋转相机(5-7)。
26.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述可旋转相机(5-7)安装在所述设备的剖面的半圆内。
管道检查设备
[0001] 说明书
技术领域
[0002] 本发明涉及管道检查设备，包括外壳，其固定至半刚性杆并具有纵向轴线，且外壳内设有具有前视视场的相机和可绕该纵向轴线旋转且其视场指向成允许更仔细地检查管道内表面的相机；和用于使可旋转相机旋转以使其视场指向成对着待更仔细地检查的管道的内表面的区域的装置。
背景技术
[0003] 用于检查管道内侧的设备包括外罩，外罩内安装有具有前视视场的相机和单独的光源。设备固定至半刚性杆的一端，半刚性杆被向下推入待检查的管道。杆包围线，该线用于从管道外部的电源向设备供电，并同时将来自相机的图像信号提供给管道外部的监控器。沿管道推动相机时，具有相机的外罩往往会绕其纵向轴线旋转，因此监控器上显示的图像同样旋转，这使得难以确定图像的定向。
[0004] 为了保持相机的姿势，在US6,611,661 Bl(Buck)和US2006/0275725 Al(Olsson等)中建议通过使用调平砝码使相机自调平，并以可自由旋转的方式将相机和调平砝码安装在外壳内，以便重力保持相机的旋转定向(姿势)，而与外壳无关。这两个文献均未公开使用第二个相机以允许更仔细地检查管道的内表面。
[0005] GB 2342419 A(Pearpoint Ltd.)公开了一种管道检查设备，其具有两个相机，其中一个相机用于前视而另一个相机用于侧视以更仔细地检查管道内壁。这两个相机形成可绕外壳内的纵向轴线旋转的总成，且侧视相机精确地指向侧向，与外壳纵向轴线成直角，并使得相机有可能看到管壁，外壳具有周向窗口。旋转通过设置在外罩内的电机实现，且如果需要，可设置传感器以响应于设备姿势的改变而驱动电机。
[0006] 在利用检查设备进行检查期间，为了保护该圆周窗口免受刮擦或一些其它方式的机械损伤，窗口的外径相较于外壳相邻部分的外径凹陷。然而，为了形成这种凹陷，需要增大外壳相邻部分的直径，由于理想的是使外壳的直径尽可能小，因此这是一个缺陷。进一步而言，这种凹陷将增大检查设备在进行检查期间卡在管道内的风险，且凹陷还将暴露于其内积累的灰尘，且无论相机如何旋转，可旋转相机无法检查隐藏于在窗口上积累的灰尘后面的管道表面区域。
[0007] 此外，为了检查管道底部的区域，相机总成可能需要从正常顶部位置旋转达180°，且每一次旋转均很耗时，即便旋转小于180°也是如此。为了覆盖整个管道，可能需要完整的360°旋转。
[0008] 此外，为了检查管道底部的区域，相机总成可能需要从正常顶部位置旋转达180°，且每一次旋转均很耗时，即便旋转小于180°也是如此。
发明内容
[0009] 本发明的主要目的是提供一种尺寸减小的管道检查设备，借助该管道检查设备比利用现有技术设备可更快地检查管道的内表面。
[0010] 根据本发明，该目的得以实现是因为上文第一段中所提及类型的管道检查设备：
[0011] a)除了具有前视视场的相机之外，检查设备还具有至少两个相机，该至少两个相机可作为总成绕所述纵向轴线旋转且其视场指向成允许更仔细地检查管道的内表面；且[0012] b)外壳具有固定的后部和由后部承载并可绕所述纵向轴线旋转的前部，所有相机均固定在外壳的可旋转前部。
[0013] 通过具有至少两个相机以更仔细地检查管道内壁，可以无需任何旋转便检查更大的区域，且如果需要旋转，则所需的旋转角度比使用单个相机要小得多。因此，使用至少两个相机而非仅使用一个相机会节约时间。
[0014] 该至少两个可旋转相机的视场倾斜地指向前或垂直于纵向轴线。通过使视场倾斜地指向前，外壳的直径可减小，且用于相机的窗口更少地处于机械损伤和积累的灰尘的影响之下。此外，这使得有可能使相机后部的外壳外部平滑且流线化，因此检查设备卡在管道内的风险将减小。
[0015] 适当的是，该至少两个可旋转相机的视场偏离前向方向在20-90°的范围内，优选在30-80°的范围内，更优选地在35-60°的范围内。
[0016] 为了简化检查设备的结构，所有相机均适当地固定在横向相机支架上，且相机支架安装在固定于外壳的可旋转前部内的印刷电路板上。
[0017] 为了使外壳前部相对于外壳的固定后部旋转，适合将电动机安装在印刷电路板上，并提供受电机驱动以使外壳前部旋转的齿轮系(gear train)。
[0018] 优选地，两个可旋转相机相对于纵向轴线在直径上彼此相对定位。因此，这两个相机会覆盖管道相邻内壁的大部分圆周区域，而覆盖任何可能剩余的未覆盖圆周区域所需进行的任何旋转将较小，且可快速进行。
[0019] 当可旋转相机包括第三相机时，该第三相机适当地位于两个直径上相对的可旋转相机的中间。
[0020] 优选地，可旋转相机相对于纵向轴线位于假想的圆周圆(circumferential circle)上，且沿圆周圆的每一个可旋转相机的每一侧设有用于倾斜地向前照亮管道内表面的LED照明总成。因此，LED照明总成为具有前视视场的相机和视场倾斜地指向前的至少三个相机提供足够的光。
[0021] 电机适当地放置在相对于纵向轴线在直径上与可旋转相机的公共重心的位置相对的位置上。因此，重力将试图抵消检查设备的任何不希望的旋转。
[0022] 进一步地，适当的是，检查设备适于从控制单元进行控制，且设备包括微处理器，微处理器优选安装在印刷电路板上，适于从控制单元进行控制以选择并操作所需的一个相机，且用于操作LED照明总成和电机。
[0023] 更进一步地，优选的是，检查设备包括倾斜传感器，其优选安装在印刷电路板上，用于感测外壳的可旋转前部的姿势，并在检测到与所需姿势存在偏差的情况下，向处理器发送信号以校正偏差。
[0024] 进一步地，每一个相机的角视场适当地在45-135°，优选在60-120°，更优选在80-100°的范围内，可旋转相机优选至少为三个，且可旋转相机与最近的可旋转相机的间隔优选设置在60-120°，优选在80-90°的范围内。因此，进行360°检查所需的旋转角度比使用单个相机时要小得多。因此，使用至少三个相机而非仅使用一个相机会节约时间。
[0025] 进一步地，可旋转相机优选安装在设备剖面的一个半圆内。优选地，该半圆的端部分别设置一个相机，而任何附加相机等距地分布在半圆内。优选地，不包括相机的相对半圆设置成当在管道在内推动或拉动设备时，面向管道的底部。因此，遮盖照相机镜头的保护玻璃的磨损可减少。当设备已到达适合向下看的点时，可旋转相机。
附图说明
[0026] 在下文中，将参考优选实施方案和附图更详细地描述本发明。
[0027] 图1是根据本发明的优选实施方案的管道检查设备的透视图。
[0028] 图2是图1中的设备的前端的侧视图。
[0029] 图3是图1和图2中的设备的前视图。
[0030] 图4是图1-3中的设备的前向端的纵向剖面图。
[0031] 图5是图1-4中的检查设备的一些内部组件的透视图，且还示出了附接至印刷电路板的两个相机和四个LED照明总成，且外壳的后部部分地被压力密封衬套围绕。
[0032] 图6是图1-4中的检查设备的一些内部组件的透视图，且还示出了安装在相机支架上的相机、印刷电路板、电机和齿轮系。
[0033] 图7是从相反方向观察的图5中的内部组件的透视图。
具体实施方式
[0034] 附图中示出的管道检查设备包括大体为圆柱形的外壳1，外壳1固定至螺旋弹簧形状的半刚性杆2，半刚性杆2形成多线电缆的保护管，多线电缆用于从管道外部的电源向设备供电，同时将来自相机的图像信号提供给管道外部的监控器。外壳1具有纵向轴线3，外壳内设有相机4和相机5，相机4具有前视视场，相机5可绕该纵向轴线旋转且其视场指向成允许更仔细地检查管道内表面。进一步地，设置了用于使可旋转相机5旋转以使其视场指向成对着待更紧密地检查的管道的内表面的区域的装置，下面将对该装置进行描述。
[0035] 根据本发明，除了具有前视视场的相机之外，检查设备还具有至少两个相机5-7，该至少两个相机5-7可作为总成绕所述纵向轴线3旋转，且其视场指向成允许更仔细地检查管道的内表面。该至少两个可旋转相机5-7的视场倾斜地指向前或垂直于纵向轴线3。在附图所示的优选实施方案中，其视场偏离前向方向倾斜地指向前，适当地在20-90°，优选在30-80°，更优选在35-60°的范围内。因此，外壳1的直径可减少，且用于相机的窗口更少地处于机械损伤和积累的灰尘的影响之下。此外，这使得有可能使相机后部处的外壳1的外部平滑且流线化，因此检查设备卡在管道内的风险将减小。
[0036] 优选地，使用三个相机5、6和7，但如果需要，当然还有可能使用四个或更多相机。也可使用两个相机。进一步地，外壳1具有固定的后部10和由后部10承载且可绕该纵向轴线
3旋转的前部11，所有相机4-7均固定在外壳1的可旋转前部11内。通过使前部11旋转，相机6和7的至少其中之一的视场可指向待检查区域。
[0037] 为了避免液体渗漏入外壳1，旋转前部11与固定后部10之间插置有O型环的压力密封衬套8，如图4和图5所示。压力密封衬套8通过螺钉固定在旋转前部11内，并具有径向销钉(未示出)，径向销钉伸入固定后部10上的圆周凹槽9内以在允许旋转的同时将前部11和后部10彼此锁定。
[0038] 如上所述，该至少两个可旋转相机6和7的视场优选倾斜地指向前，且外壳1的前部11具有通常为半球形的突出部分，突出部分具有用于相机4-7的窗口4’-7’。在所示的优选实施方案中，可旋转相机中的两个(6和7)相对于纵向轴线3在直径上彼此相对定位。可旋转相机中可能的第三相机5(其视场同样倾斜地指向前)位于二者之间。因此，这三个相机5-7的视场会覆盖管道相邻内壁的大部分圆周区域，而覆盖管道内壁的任何可能剩余的未覆盖圆周区域所需进行的任何旋转将会很小，且可快速进行为了保护相机4-7，每一个窗口4’-
7’均以蓝宝石玻璃(未示出)遮盖，蓝宝石玻璃被螺母环压向O型环(未示出)。
[0039] 可旋转相机5、6和7相对于纵向轴线3位于假想的圆周圆上，且通常沿圆周圆的每一个可旋转相机5、6和7的每一侧设有用于倾斜地向前照亮管道内表面的LED照明总成12-15。因此，LED照明总成12-15为具有前视视场的相机4和视场倾斜地指向前的至少三个相机
5-7提供足够的光。外壳1的前部11的通常为半球形的突出部分具有用于LED照明总成12-15的窗口12’-15’。
[0040] 在附图所示的优选实施方案中，相机4-7的每一个具有90°的角视场，至少三个可旋转相机5-7设置成相隔90°，且外壳1的旋转前部11可相对于固定后部10旋转±90°。因此，无需任何耗时的旋转，其便共同覆盖270°的角度，且如果必要的话，外壳1的具有相机的旋转前部11可很容易且快速旋转以覆盖剩余的90°。因此，所需的旋转角度比使用单个相机时要小得多。因此，使用至少三个相机5-7而非仅使用一个相机会节约时间。此外，当检查设备移动穿过管道时，由于检查设备的前进运动，待更仔细地检查的壁区域会离开前面的相机的视场，所讨论的壁区域很可能将被至少三个相机5-7的其中之一看到，该至少三个相机5-7共同覆盖270°的角度而无需任何旋转。
[0041] 所有相机4-7均固定在横向相机支架16上，相机支架16安装在固定于外壳1的可旋转前部11内的印刷电路板17上。图6最佳地示出了相机支架16，其中为了不使附图过于拥挤，仅示出了安装在支架16上的具有前视视场的相机4。图6还示出了用于使外壳1的前部11旋转的装置的大部分。这些装置包括电动机18，其安装在固定至印刷电路板17的保持器19内。电机18适当地放置在相对于纵向轴线3在直径上与可旋转相机5-7的公共重心的位置相对的位置上，即通常在直径上与可旋转相机5-7的中间相机5的位置相对。因此，重力将试图抵消检查设备的任何不希望的旋转。
[0042] 齿轮系受电机18驱动以使外壳1的前部11相对于外壳1的固定后部10旋转。图7最佳地示出了齿轮系，包括第一齿轮20，其固定在电机18的输出轴上；第二齿轮21，其安装在支撑轴22上，电机保持器19承载支撑轴22使其与电机18平行；第三齿轮23，其与第二齿轮21同轴并与其成为一体；和内部第四齿轮24。因此，电机18使驱动第二齿轮21的第一齿轮20旋转，第二齿轮21大于第一齿轮20。因此，该整体式第三齿轮23(其小于第二齿轮21)旋转，且由于其与固定在外壳1的后部10内的内部第四齿轮24啮合接合，因此外壳1的具有相机4-7和LED照明总成12-15的前部11便相对于外壳1的固定后部10旋转。举例来说，第一齿轮20可具有20个齿，第二齿轮21可具有30个齿，第三齿轮23可具有12个齿，而内部第四齿轮24可具有50个齿以根据需要降低电机的转速。
[0043] 适当地，如本领域众所周知的那样，管道检查设备适于从控制单元(未示出)进行控制，且印刷电路板17包括微处理器(同样未示出)，微处理器适于通过多线电缆(未示出)从控制单元进行控制以选择并操作相机4-7中所需的一个相机，并用于操作LED照明总成12-15和电机18。在所示的优选实施方案中，线缆包括六条线，形成三对。一对线承载来自选择的操作相机的图像，另一对线承载至微处理器的数据通信，而第三对线承载电源电流。必要时，设置传统滑环(未示出)以允许信号通过旋转接头。控制单元还连接至监控器(未示出)以显示来自相机的图像。
[0044] 进一步地，相机4-7的每一个相机的角视场适当地在45-135°，优选在60-120°，更优选在80-100°的范围内，可旋转相机5-7优选至少为三个，且可旋转相机5-7与最近的可旋转相机的间隔优选设置在60-120°，优选在80-90°的范围内。因此，进行360°检查所需的旋转角度比使用单个相机时要小得多。因此，使用至少三个相机5-7而非仅使用一个相机会节约时间。
[0045] 控制单元可例如包括以下功能：
[0046] ·选择相机
[0047] ·使外壳的前部(覆盖(overriding)倾斜传感器)旋转以查看管壁的底部区域[0048] ·自动模式(倾斜传感器控制相机的姿势)
[0049] ·调节LED照明总成的光强度
[0050] 本发明并不限制于所描述的以及附图中所示的优选实施方案，在所附权利要求的范围内可对其进行修改。举例来说，可以使用三个以上视场指向成仔细检查管内壁的可旋转相机5-7，且每一个相机的角视场可均非90°。进一步地，将可以安装至少三个视场精确地指向侧向(即，垂直于纵向轴线3)的相机5-7。然而，鉴于通过倾斜地指向前的视场获得的优点，如上所述，因此优选倾斜地指向前的视场。还可以使用除描述的齿轮系之外的其它传动装置来使外壳1的具有相机4-7的前部11相对于外壳1的固定后部10旋转。
[0051] 工业实用性
[0052] 本发明的管道检查设备适用于检查污水管、水管和井管是否堵塞和存在缺陷。类似地，可检查电导线管和其它狭长通道。
