[发明专利]一种管道内表面光学检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种管道内表面光学检测系统，包括照明投影系统、折转取景系统和成像采集系统；其特征在于：所述照明投影系统、折转取景系统和成像采集系统沿管道轴向排列；所述照明投影系统包括沿管道轴线方向排布的LED照明光源(1)、照明物镜(2)、光栅(3)、a光阑(5)和投影物镜(4)，所述照明物镜(2)、光栅(3)、a光阑(5)和投影物镜(4)的轴线重合，所述LED照明光源(1)大小为1mm×1mm，发光波长为λ，λ为555nm；所述折转取景系统包括a反射镜(6)和b反射镜(7)，其中a反射镜(6)和b反射镜(7)与光轴之间的夹角分别为22.5°和45°；所述成像采集系统包括同轴设置的b光阑(9)、成像物镜(10)和CCD相机(11)；所述的光学检测 系统其进行管道内表面检测的方法，包括以下步骤：

S1、通过对已知缺陷的管道内壁进行成像标定，获取投影物镜(4)和成像物镜(10)的垂轴放大率β_t、β_c以及管道内径D；

S2、对未知缺陷的身管内壁进行深度缺陷测量，假设采集图像的光栅像间距为l₁，缺陷深度导致的光栅像错位为l₂，则身管内壁缺陷的实际深度Δl为：

式中：Δ为实际光栅间距，Δ＝0.08mm；

S3、对深度缺陷凸凹情况进行判断，通过分析光学检测 系统成像过程可知，当同一条光栅像向左错位时，缺陷为凹，向右错位时，缺陷为凸，由此，可测量出管道内壁任一区域的实际内径为：

在实际测量中，通过沿轴向平移和旋转本光学检测系统，便可实现全管道的内壁形貌测量。

2.如权利要求1所述的管道内表面光学检测系统，其特征在于：所述照明物镜(2)采用同轴布置的双凸透镜结构，照明物镜(2)的输出光为直径大于20mm的平行光。

3.如权利要求1所述的管道内表面光学检测系统，其特征在于：所述光栅为透射式光栅，四条光栅为一组、且光栅与光轴之间的夹角为7.5°，四条光栅的尺寸分别为0.005mm、0.01mm、0.02mm和0.05mm，光栅间隔为0.08mm，均匀排列在φ20mm的玻璃镜片上。

4.如权利要求1所述的管道内表面光学检测系统，其特征在于：所述投影物镜(4)像方焦平面位置设置a光阑(5)，投影物镜为物方远心光路形式，投影物镜由6组透镜组合形成、且投影物镜为反摄远物镜，所述投影物镜焦距为f，f的取值为25mm，投影物镜的工作距离为175mm。

5.如权利要求1所述的管道内表面光学检测系统，其特征在于：所述成像物镜(10)和b光阑(9)用于限制光束，成像物镜(10)为物方远心光路形式，所述成像物镜(10)的倍率为0.3、工作距离为110mm，景深为17mm，CCD相机选用1/2英寸。