[发明专利]基于真实姿态角的管道三维非线性模型构建方法和系统

说明书

本发明提供一种基于真实姿态角的管道三维非线性模型构建方法和系统，方法包括：通过载有姿态传感器和/或惯性测量单元的管道机器人，获取设定数量的管道截面数据；针对各管道截面数据，根据管道截面轮廓和/或管道机器人采集姿态角，计算得到管道截面轮廓在设定参照系下的三维坐标集合；根据各管道截面数据中管道截面轮廓在设定参照系下的三维坐标集合，建立非线性的网格模型，作为管道三维非线性模型。本发明避免了获取过程中产生的畸变和误差对管道三维模型精确性的影响，能够构建更符合实际情况的管道三维模型，为管道检测，尤其是管道内检测提供了良好的模型基础。

技术领域

本发明涉及管道建模技术领域，尤其涉及一种基于真实姿态角的管道三维非线性模型构建方法和系统。

背景技术

城市地下管线是城市居民健康安乐生活的重要影响因素，给排水管线里程在城市地下管线中数量最大，同时给排水管线相对于其他管线更容易发生损坏，给排水管线的破损是导致城市地下空洞形成及塌陷事故发生的源头因素，因此对城市给排水管线的定期保养维护对提高城市居民生活安全系数、提高居民生活质量、降低发生次生灾害具有重要意义。

目前常规的排水管线检测手段主要是CCTV闭路电视检测，所获取的信息是管道内表面状况的影像，对于管道壁内部缺陷破损和管道外部周边土体的松散、空洞等病害灾害情况无法获知。检测深埋地下管线外部环境的设备通常为地面使用地面穿透雷达进行探测，地面穿透雷达探测是用高频无线电波来确定介质内部分布规律的一种探测方法，探地雷达是通过发射天线向地下发射高频电磁波，通过接收天线接收反射回地面的电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的分界面时发生反射，根据接收到的电磁波的波形、振幅强度和时间的变化等特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度；它在探测中根据电磁脉冲在介质中的传播规律来判断介质中的物质成分。地面穿透雷达采用电磁波进行探测，而电磁波在地下介质中的传播易受到介电常数、电导率和磁导率的综合影响。

因此，提供一种基于真实姿态角的管道三维非线性模型构建方法和系统，能够为管网的定期保养维护提供更为准确、全面的管网缺陷检测基础，具有较高的实用价值和意义。

发明内容

对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于真实姿态角的管道三维非线性模型构建方法和系统。

本发明提供一种基于真实姿态角的管道三维非线性模型构建方法，包括：

通过载有姿态传感器和/或惯性测量单元的管道机器人，获取设定数量的管道截面数据；所述管道截面数据包括对应的管道截面轮廓和管道机器人采集姿态角；

针对各管道截面数据，根据管道截面轮廓和/或管道机器人采集姿态角，计算得到管道截面轮廓在设定参照系下的三维坐标集合；

根据各管道截面数据中管道截面轮廓在设定参照系下的三维坐标集合，建立非线性的网格模型，作为管道三维非线性模型。

根据本发明提供的一种基于真实姿态角的管道三维非线性模型构建方法，所述通过载有姿态传感器和/或惯性测量单元的管道机器人，获取设定数量的管道截面数据的步骤包括：

通过管道机器人上设置的获取设备，以设定的时间间隔或设定的距离间隔获取管道截面轮廓；

通过姿态传感器和/或惯性测量单元获取管道机器人采集时刻的三维姿态数据，作为管道机器人采集姿态角；

获取管道机器人采集时刻的坐标，作为采集点；

获取或计算得到管道机器人采集时刻的采集焦距；

所述获取设备包括声呐、雷达、图像采集单元中的任一者或任多者组合；