具有導航功能的管道鏡的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種管道鏡（Borescope)，特別涉及一種精確定位管道鏡的探測頭在 被檢測機械裝置中的位置的管道鏡及其導航方法。
【背景技術】
[0002] 管道鏡（工業內窺鏡）廣泛應用于機械裝置例如航空發動機、工業汽輪機、內燃機 或汽車發動機的檢測。考慮到安全和維護需求，需要定期檢查機械裝置的內部元件是否發 生故障。
[0003] 柔性管道鏡常用于檢測機械裝置復雜的內表面結構。在一些情況下，管道鏡的柔 性探測管的一端設置探測頭，該探測頭可包括微型攝像機和光源以便于在被檢測機械裝置 的黑暗空間內捕獲到清晰的動態或靜態圖像。作為遠距離監控，捕獲動態或靜態圖像的能 力對于后續操作具有重要意義。手持操作裝置上的顯示器可用于顯示捕獲的圖像。手持操 作裝置上的操作桿可用于控制或驅動該探測頭的運動以對該機械裝置的內部元件進行全 面的檢測。
[0004] 然而，為了覆蓋機械裝置設備的所有感興趣區域（region of interest, R0I)，通 常需要花費幾天的時間。對探測頭在機械裝置中的不精確位置導航是造成時間浪費的主要 原因。由于導航誤差，操作人員不能根據導航信息控制探測頭到達感興趣區域或不能控制 微型攝像機面向期望的方向。因此，導航圖像為操作人員調整探測頭的位置和方向提供非 常重要的信息。在一些情況下，期望該探測頭在機械裝置中的位姿（位置和方位角）足夠 精確以觀測故障或缺陷的擴張以及為操作人員的后續操作提供一個精確的參考信息。
[0005] 所以，需要提供一種新的具有精確導航功能的管道鏡來解決上述問題。
【發明內容】
[0006] 現在歸納本發明的一個或多個方面以便于本發明的基本理解，其中該歸納并不是 本發明的擴展性縱覽，且并非旨在標識本發明的某些要素，也并非旨在劃出其范圍。相反， 該歸納的主要目的是在下文呈現更詳細的描述之前用簡化形式呈現本發明的一些概念。
[0007] 本發明的一個方面在于提供一種管道鏡，該管道鏡包括：
[0008] 設有探測頭及傳感器的探測管，該傳感器用于接收該探測管的信號并生成對應的 感應信號；
[0009] 第一圖像處理器，用于根據該探測頭捕獲的第一圖像信號計算得到第一圖像；
[0010] 模型存儲單元，用于存儲被檢測機械裝置的預設模型；
[0011] 位姿計算器，用于根據該感應信號計算得到該探測頭的初始位姿；
[0012] 第二圖像處理器，用于調整該初始位姿至導航位姿，以滿足該第一圖像和根據該 導航位姿計算得到的第二圖像之間的偏差落入允許范圍；
[0013] 導航圖像計算器，用于根據該導航位姿和該預設模型計算得到導航圖像；及
[0014] 用于顯示該導航圖像的顯示器。
[0015] 本發明的另一方面在于提供一種用于導航管道鏡的探測頭的方法，該管道鏡上設 有傳感器，該方法包括如下步驟：
[0016] 接收由該探測頭捕獲的第一圖像信號并接收該傳感器生成的感應信號；
[0017] 根據該感應信號計算得到該探測頭的初始位姿；
[0018] 根據該第一圖像信號計算得到第一圖像并根據該初始位姿和預設模型計算得到 初始的第二圖像；
[0019] 計算該第一圖像和該初始的第二圖像之間的初始偏差；
[0020] 調整該初始位姿至導航位姿，以滿足該第一圖像和根據該導航位姿計算得到的第 二圖像之間的偏差落入允許范圍；
[0021] 根據該導航位姿和該預設模型計算得到導航圖像；及
[0022] 顯示該導航圖像。
[0023] 相較于現有技術，本發明具有導航功能的管道鏡的處理器將基于探測管上設置的 傳感器得到的感應信號進行處理以得到探測頭的初始位姿，該處理器對初始位姿進行不斷 調整以得到最終精確的導航位姿。根據導航位姿和檢測裝置的模型計算得到最終的導航圖 像以顯示在管道鏡的顯示器上。從而使操作人員可更精確的找到對應的故障位置并更精確 的進行下一步操作，大大提高了效率。
【附圖說明】
[0024] 通過結合附圖對于本發明的實施方式進行描述，可以更好地理解本發明，在附圖 中：
[0025] 圖1為一種用于檢測機械裝置的管道鏡的一個實施方式的工作狀態示意圖；
[0026] 圖2為如圖1所示的管道鏡的探測管橫截面的一個實施方式的示意圖；
[0027] 圖3為圖2所示的形狀感應線纜中的一根感應線的一個實施方式的示意圖；
[0028] 圖4為對如圖1所示的管道鏡進行導航監控的一個實施方式的示意框圖；
[0029] 圖5為對如圖1所示的內部元件的圖像進行調節的一個實施方式的不同狀態示意 圖；
[0030] 圖6為對如圖1所示管道鏡的探測頭進行導航的方法的一種實施方式的流程圖；
[0031] 圖7為如圖6所示的初始位姿的調整步驟的一種實施方式的流程圖；
[0032] 圖8為如圖6所示的初始位姿的調整步驟的另一種實施方式的流程圖。
【具體實施方式】
[0033] 以下將描述本發明的【具體實施方式】，需要指出的是，在這些實施方式的具體描述 過程中，為了進行簡明扼要的描述，本說明書不可能對實際的實施方式的所有特征均作詳 盡的描述。應當可以理解的是，在任意一種實施方式的實際實施過程中，正如在任意一個工 程項目或者設計項目的過程中，為了實現開發者的具體目標，為了滿足系統相關的或者商 業相關的限制，常常會做出各種各樣的具體決策，而這也會從一種實施方式到另一種實施 方式之間發生改變。此外，還可以理解的是，雖然這種開發過程中所作出的努力可能是復雜 并且冗長的，然而對于與本發明公開的內容相關的本領域的普通技術人員而言，在本公開 揭露的技術內容的基礎上進行的一些設計，制造或者生產等變更只是常規的技術手段，不 應當理解為本公開的內容不充分。
[0034] 除非另作定義，權利要求書和說明書中使用的技術術語或者科學術語應當為本發 明所屬技術領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本發明專利申請說明書及權利 要求書中使用的"第一"、"第二"及類似的詞語并不表示任何順序、數量或者重要性，而只是 用來區分不同的組成部分。"一個"或者"一"等類似詞語并不表示數量限制，而是表示存在 至少一個。
[0035] 請參考圖1，為一種用于檢測機械裝置70的管道鏡20的一個實施方式的工作狀態 示意圖。該管道鏡20包括柔性的探測管24和手持操作裝置22。在一些實施方式中，該機 械裝置70的合適位置設置多個開口（如開口 71)。當檢測該機械裝置70的內部元件時，該 探測管24從該開口 71伸入該機械裝置70的內部檢測空間72。作為一個例子，該檢測空間 72包括多個通道，如圖1所示的通道'A'，'B'，'C'，'D'，?'，'F'。
[0036] 在一些非限定的實施方式中，該探測管24的一端設置探測頭242。該探測頭242 可包括微型攝像機（未示出）以用于捕獲該機械裝置70的內部元件的動態或靜態圖像。在 一些實施方式中，該探測頭242可包括光源（未示出）以使其在該機械裝置70的黑暗的空 間內捕獲到清晰的動態或靜態圖像。
[0037] 該手持操作裝置22包括操控區222 (例如操作桿）以控制或驅動該探測頭242的 運動。該手持操作裝置22進一步包括顯示器220,該顯示器220可包括第一顯示部分224 以用于顯示由該微型攝像機捕獲得到的該內部元件501對應的動態或靜態圖像313。該顯 示器220還包括第二顯示部分226以用于顯示該探測頭242在該被檢測的機械裝置70中 的位置導航圖像3251或3252。在一些實施方式中，該探測管24的結構3253和/或該探測 頭242的導航位姿（例如導航位置T和導航方位角R)顯示在該導航圖像3251上。在一些 實施方式中，表明該探測頭242在該機械裝置70中的位置點3254和該導航位姿（T，R)的 信息都顯示在該導航圖像3252上。該導航圖像3251或3252可包括二維圖像或三維圖像。 該導航位置T和該導航方位角R可包括三維向量，例如，在三維空間坐標系（x'，y'，z'）中， T = [Tx'，Ty'，IV ]，R = [Rx'，Ry'，Rz' ]。如圖1所示的該手持操作裝置22僅作為一個 示例，可實施本發明所描述功能的任何種類的裝置均可用作該手持操作裝置。
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