(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210870525.5 (22)申请日 2022.07.22 (71)申请人 沈阳工业大 学 地址 110870 辽宁省沈阳市沈阳 经济技术 开发区沈辽西路1 11号 (72)发明人 何璐瑶　张雅涵　刘斌　梁宇森　 廉正　杨理践　任建　马浩宁　 张松　梁正　张琳琦　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 王爱涛 (51)Int.Cl. F16L 55/32(2006.01) F16L 55/40(2006.01) G01N 21/954(2006.01) H04N 5/225(2006.01)H04N 5/232(2006.01) F16L 101/30(2006.01) (54)发明名称 一种管道内窥检测系统 (57)摘要 本发明涉及一种管道内窥检测系统， 属于塑 料管道检测技术领域， 上位机与Ardu inoUNO开发 板蓝牙连接， 上位机通过ArduinoU NO开发板控制 小车的运动状态、 运动方向以及ESP32 ‑CAM摄像 头开发板的拍 摄角度， ESP32 ‑CAM摄像头开发板 采集管道内画面后无线传输给上位机进行显示， 实现了对管道内的无线内窥检测。 权利要求书2页 说明书6页 附图14页 CN 115234748 A 2022.10.25 CN 115234748 A 1.一种管道内窥检测系统， 其特征在于， 所述系统包括： 上位机、 ESP32 ‑CAM摄像头开发 板、 摄像头转向模块、 A rduino UNO开发板、 超声 波传感器和小车； ESP32‑CAM摄像头开发板、 摄像头转向模块和超声波传感器均设置在小车的前端， ESP32‑CAM摄像头开发板设置在摄 像头转向模块上； A rduino UNO开发板设置在小车 上； 超声波传感器的信号输出端与Arduino  UNO开发板的输入端连接， Arduino  UNO开发板 的输出端与上位机通过蓝牙连接； 超声波传感器用于测量小车与前方障碍物的距离， 并将 距离通过A rduino UNO开发板传输 至上位机； Arduino UNO开发板的输入端与上位机通过蓝牙连接， Arduino  UNO开发板的输出端与 小车的运动控制系统的控制端连接； 上位机用于根据距离确定小车运动控制信号， 并将小 车运动控制信 号传输至Arduino  UNO开发板； ArduinoUNO开发板用于根据小车运动控制信 号控制小车的运动状态和运动方向； 摄像头转向模块 的控制端与Ar duino UNO开发板的输出端连接， ArduinoUNO开发板还 用于接收上位机输出的转向指令， 并根据转向指令控制摄像头转向模块， 从而调整ESP32 ‑ CAM摄像头开发板的拍摄角度； ESP32‑CAM摄像头开发板与上位机无线连接， ESP32 ‑CAM摄像头开发板用于在调整拍摄 角度后采集管道内画面， 并在上位机上进行显示。 2.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， ESP32 ‑CAM开发板包括： 无线数据传输模 块； 无线数据传输模块与上位机连接； 无线数据传输模块用于通过调用const  char函数设定所要连接的WiFi名称和密码； 指 定所要连接的上位机IP； 设置 静态IP地址以及IP地址相应的网关和DNS； 将设置的静态 IP地 址以及IP地址相应的网关和DNS分配给ESP32 ‑CAM开发板； 连接WiFi， 并在WiFi连接失败时 提示address not reachable的错 误； 无线数据传输模块还用于将所要无线传输的管道内画面JPEG数组拆分成数个小数组， 并逐个发送到指定的上位机IP。 3.根据权利 要求1所述的系统， 其特征在于， 小车的运动控制系统包括： L298N电机驱动 模块和四个电机； L298N电机驱动模块的INT1、 INT2、 INT3、 INT4分别一一对应地与Arduino  UNO开发板的 引脚8、 引脚9、 引脚10、 引脚1 1相连； 电机驱动模块的输出端分别与四个电机的控制端连接， 四个电机的驱动端分别一一对 应地与小车的四个车轮连接 。 4.根据权利要求3所述的系统， 其特 征在于， 摄 像头转向模块包括： 两个舵机和云台； 两个舵机均 与云台连接， ES P32‑CAM摄像头开发板设置在云台上； 两个舵机的灰色线与Arduino  UNO开发板的引脚G相连， 红色线与引脚V相连， 黄色线与 引脚D2相连； 两个舵机用于 完成ESP32‑CAM摄像头开发板的上、 下、 左、 右转向。 5.根据权利要求 4所述的系统， 其特 征在于， 系统还 包括： HC‑05蓝牙模块； HC‑05蓝牙模块设置在小车 上； HC‑05蓝牙模块 的引脚TX与Ar duino UNO开发板的引脚0相连， 引脚RX与引脚1相连， 引权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115234748 A 2脚VCC与引脚VC C相连， 引脚GND与引脚GND相连。 6.根据权利 要求5所述的系统， 其特征在于， Arduino  UNO开发板包括： 运动系统控制主 程序模块、 电机车轮控制子函数模块和超声 波测距子程序模块； 运动系统控制主程序模块分别与电机车轮控制子函数模块和HC ‑05蓝牙模块连接， 运 动系统控制主程序模块用于定义Arduino  UNO开发板和L298N电机驱动模块所要用到的引 脚和引脚连接关系； 读取HC ‑05蓝牙模块发送到串口的数据， 完成蓝牙连接； 根据蓝牙输入 的不同数值设定相应的电机或舵机输出状态信号， 并将电机或舵机输出状态信号传输至电 机车轮控制子函数模块； 电机车轮控制子函数模块分别与L298N电机驱动模块和两个舵机连接， 电机车轮控制 子函数模块根据电机或舵机输出状态信号模拟PWM方波输出到管脚， 以不同速度驱动电机 或舵机， 实现小车或ES P32‑CAM摄像头开发板的转向； 超声波测距子程序模块分别与超声波传感器和上位机连接， 超声波测距子程序模块用 于读取超声 波传感器测量的小车与前 方障碍物的距离， 并将距离传输 至上位机 。 7.根据权利要求6所述的系 统， 其特征在于， 舵机的控制信号是一个周期为20ms的PWM 信号， PWM信号 为0.5ms至2.5ms的脉宽调制信号， PWM信号的脉宽在0～180°之间线性改变。 8.根据权利 要求1所述的管道内窥检测系统， 其特征在于， 超声波传感器采用HY ‑SRF05 超声波模块； HY‑SRF05超声波模块的VCC与Arduino  UNO开发板的引脚V相连， GND与引脚G相连， Trig 与引脚A0相连， E cho与引脚A1相连。 9.根据权利要求1所述的系统， 其特 征在于， 系统还 包括： 稳压电源； 稳压电源设置在小车的尾部； 稳压电源 采用5V电压作为启动工作电压， 额定电压为6V； 稳压电源分别与A rduino UNO开发板和ES P32‑CAM摄像头开发板连接 。 10.根据权利要求1所述的系统， 其特 征在于， 系统还 包括： SD卡； SD卡用于存 储上位机发送的管道内画面。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115234748 A 3