一种压力管道的单线图测绘系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种压力管的道单线图测绘系统及方法，其系统包括测量装置和绘图单元，绘图单元安装于平板电脑中，平板电脑通过平板支架安装于测量装置上并通过串口连接；绘图单元包括系统管理模块、串口通讯模块、坐标换算模块、单线图数据计算模块和单线图绘制模块，串口通讯模块、坐标换算模块和单线图数据计算模块依次连接，系统管理模块分别与串口通讯模块、单线图数据计算模块和单线图绘制模块连接；其方法包括管路的绘制、管路元素的绘制和管路集合管理。本测绘系统使用简单，能够与现有CAD软件结合起来，实现在现场测量管路数据和绘制管路单线图同步完成，能够更好提高管路单线图的绘制效率和质量。

【技术实现步骤摘要】
一种压力管道的单线图测绘系统及方法
本专利技术涉及压力管道的测量及绘图
，特别涉及一种压力管道的单线图测绘系统及方法。
技术介绍
压力管道是工业生产及日常生活当中广泛使用的一种特种承压设备，快速、准确、详细地测绘出压力管道单线图，对压力管道整个行业(包括设计单位、安装单位、使用单位、监察机构和检验机构)都是很有帮助的，既能产生良好的社会效益，又能产生良好的经济效益。在管道安装和检验等阶段，传统的测绘方法是：先在现场测量并通过手工绘制压力管道单线图，然后在电脑上用CAD等软件绘制电子版，最后打印出图使用。该测绘方法中，对人员的专业素质要求很高，劳动强度较大而且绘制速度非常慢，效率低下。同时，由于采用人工测绘，其测绘精度较低，容易造成错漏，不利于施工及检验。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用方便、测绘速度较快且测量精度较高的压力管道的单线图测绘系统。本专利技术的另一目的在于通过上述系统实现一种压力管道的单线图测绘方法。本专利技术的技术方案为：一种压力管道的单线图测绘系统，包括测量装置和绘图单元，绘图单元安装于平板电脑中，测量装置上设有平板支架，平板电脑安装于平板支架上，测量装置与平板电脑之间通过串口连接；绘图单元包括系统管理模块、串口通讯模块、坐标换算模块、单线图数据计算模块和单线图绘制模块，串口通讯模块、坐标换算模块和单线图数据计算模块依次连接，系统管理模块分别与串口通讯模块、单线图数据计算模块和单线图绘制模块连接；其中，测量装置向绘图单元提供方位角数据、俯仰角数据和距离数据，绘图单元根据方位角数据、俯仰角数据和距离数据，通过CAD软件的二次开发接口在CAD绘图软件中绘图；串口通讯模块用于与测量装置之间进行数据传输；坐标换算模块用于将测量装置获取的距离数据和角度数据转换为当前坐标系下的坐标数据；单线图数据计算模块用于计算绘制单线图所需的长度和方位；单线图绘制模块为CAD绘图软件；系统管理模块主要用于管线绘制参数、管路元素添加以及测量装置获得的各数据的管理。其中，CAD绘图软件，主要包括管线绘制、管路元素绘制、管路集合管理等功能模块；管路元素是指GB/T6567.1～5-2008《技术制图》标准中所描述的管件、阀门、控制元件和传感元件等；单线图数据计算模块计算出来的长度和方向(以东、西、南、北、上、下表示方向)主要用于在CAD绘图软件中绘制直线，然后确定管路元素的位置，再向指定位置添加以CAD块文件表示的管路元素。所述测量装置包括壳体、测距仪组件、水平轴编码器、俯仰轴编码器、处理器和AHRS，测距仪组件、水平轴编码器、俯仰轴编码器、处理器和AHRS分别设于壳体内，壳体底部设有水平调节基座，水平轴编码器通过水平轴与水平调节基座连接，俯仰轴编码器通过俯仰轴与测距仪组件连接，AHRS与测距仪组件连接，测距仪组件、水平轴编码器、俯仰轴编码器和AHRS分别与处理器连接。所述测距仪组件包括激光测距仪和测距仪外壳，AHRS设于激光测距仪上，AHRS和激光测距仪设于测距仪外壳内。所述测距仪外壳的两侧分别设有固定板，测距仪外壳两侧分别通过俯仰轴与固定板连接，位于测距仪外壳一侧的俯仰轴上设有俯仰轴编码器。固定板的作用主要是用于安装俯仰轴编码器和处理器，方便其固定。激光测距仪上下俯仰时，测距仪外壳也随着摆动，此时俯仰轴转动，俯仰轴编码器通过测量俯仰轴的转动角度，从而得到测距仪组件的俯仰角度。所述壳体底部通过水平轴与水平调节基座连接，水平轴的端部设有水平轴编码器。使用时，整个测绘系统通过水平轴相对于水平调节基座转动，水平轴编码器测量的水平轴转动角度，即为测距仪组件的水平旋转角度。所述水平轴的旋转角度为0～360°，俯仰轴的俯仰角度为-45～65°(以水平方向为0°)。所述AHRS为三自由度的姿态航向参考系统(AttitudeandHeadingReferenceSystem)，AHRS内设有电子指南针；AHRS可以测量水平方位角和俯仰角度，在测绘系统使用前，通过AHRS获取水平方位角校正水平轴编码器的零度，通过AHRS获取俯仰角度校正俯仰轴编码器的零度。在测量过程中使用水平轴编码器的角度和俯仰轴编码器的角度分别作为激光测距仪的水平旋转角度和俯仰角度，从而避免了测量过程环境对AHRS干扰而带来的误差；所述处理器为STM32微处理器，该处理器是基于单片机的嵌入式系统，它通过IO口采集俯仰轴编码器及水平轴编码器上的数据和手柄上按钮是否按下去的状态，通过串行通讯接口与AHRS通讯获取数据，并通过串行通讯接口与平板电脑进行通讯，将数据发送给平板上。所述壳体顶部设有提手，方便测绘系统的携带和安装；所述壳体一侧设有测量手柄，测量手柄上设有测量开关，便于在调节激光测距仪位置之后，直接通过按按钮确认点并绘制单线图，而无需回到平板上操作。上述系统使用时，其原理是：根据管道的走向和分支，先将待测绘的管道分成多段，绘制管路和添加管路元素的关键在于获取管路的起点、长度以及管路元素的位置，即需要选择管路上关键位置作为目标点，并用测量装置测算回目标点的位置并计算相应的长度和方位。目标点的选择一般为管路转弯位置、分支位置以及管路元素所在的位置。管路的测绘过程如下：通过AHRS预设好测距仪组件后，选用一个目标点作为起点，调节测距仪组件，使其激光光斑对准目标点，然后通过水平轴编码器和俯仰轴编码器分别测量测距仪组件的水平旋转角度和俯仰角度，并将各数据传送给处理器，由处理器计算管道长度及方位，并送至平板电脑；其它目标点的测量方法相同，各目标点数据送至平板电脑后，经过绘图单元进行计算处理后，即可由CAD软件完成绘图。绘制管路的原理为：首先在CAD绘图软件中指定一个点，并通过测绘装置测量该点的坐标，然后通过测绘装置测量管路下一点的坐标，绘图单元根据坐标计算两点之间管路的长度和方向，在CAD绘图软件中画相应的直线表示管路；如果管路的长度和方向可以目测出来，则无需测量，直接输入目测数据由绘图单元绘制直线表示管路。本专利技术通过上述系统实现一种压力管道的单线图测绘方法，根据GB/T6567.1～5-2008《技术制图》标准的要求，主要包括以下几个方面：(1)管路的绘制，管路在CAD绘图软件中以线的方式存在，通过获取每段直管路的长度和方向后，对应在CAD绘图软件中绘线表示，通过管路可以看出整个管路系统的布局；(2)管路元素的绘制，即在表示管路的线上，按指定位置添加相应的管路元素块文件(包括管件、阀门、控制元件和传感元件等)；(3)管路集合管理，包括管路元素的自动编号、标注、管路数据统计等。其中，管路的绘制包括以下步骤：(1-1)安装测绘系统，并以测绘系统的安装位置为坐标原点，以正东方向为X轴正方向，正北方向为Y轴正方向，正上方为Z轴正方向，在平板电脑上的绘图单元中建立笛卡尔坐标系的测量坐标系；测绘系统安装位置的选择以在该位置能够用肉眼观察到大部分的管路和管路元素为准，不需要选用参照物；(1-2)根据管路的分布规则，或根据用户肉眼能否目测管路的方向和终点与起点之间的距离，判断管路的终点是否可以估算；若可以估算，则输入管路的长度及管路的方向(即东、南、西、北、上或下等方向)，并进入步骤(1-5)；若不可以估算，则进入步骤(1-3)；(1-3)判断管路的起本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力管道的单线图测绘系统，其特征在于，包括测量装置和绘图单元，绘图单元安装于平板电脑中，测量装置上设有平板支架，平板电脑安装于平板支架上，测量装置与平板电脑之间通过串口连接；绘图单元包括系统管理模块、串口通讯模块、坐标换算模块、单线图数据计算模块和单线图绘制模块，串口通讯模块、坐标换算模块和单线图数据计算模块依次连接，系统管理模块分别与串口通讯模块、单线图数据计算模块和单线图绘制模块连接；其中，测量装置向绘图单元提供方位角数据、俯仰角数据和距离数据，绘图单元根据方位角数据、俯仰角数据和距离数据，通过CAD软件的二次开发接口在CAD绘图软件中绘图；串口通讯模块用于与测量装置之间进行数据传输；坐标换算模块用于将测量装置获取的距离数据和角度数据转换为当前坐标系下的坐标数据；单线图数据计算模块用于计算绘制单线图所需的长度和方位；单线图绘制模块为CAD绘图软件；系统管理模块主要用于管线绘制参数、管路元素添加以及测量装置获得的各数据的管理。

【技术特征摘要】
1.一种压力管道的单线图测绘系统，其特征在于，包括测量装置和绘图单元，绘图单元安装于平板电脑中，测量装置上设有平板支架，平板电脑安装于平板支架上，测量装置与平板电脑之间通过串口连接；绘图单元包括系统管理模块、串口通讯模块、坐标换算模块、单线图数据计算模块和单线图绘制模块，串口通讯模块、坐标换算模块和单线图数据计算模块依次连接，系统管理模块分别与串口通讯模块、单线图数据计算模块和单线图绘制模块连接；其中，测量装置向绘图单元提供方位角数据、俯仰角数据和距离数据，绘图单元根据方位角数据、俯仰角数据和距离数据，通过CAD软件的二次开发接口在CAD绘图软件中绘图；串口通讯模块用于与测量装置之间进行数据传输；坐标换算模块用于将测量装置获取的距离数据和角度数据转换为当前坐标系下的坐标数据；单线图数据计算模块用于计算绘制单线图所需的长度和方位；单线图绘制模块为CAD绘图软件；系统管理模块主要用于管线绘制参数、管路元素添加以及测量装置获得的各数据的管理；所述测量装置包括壳体、测距仪组件、水平轴编码器、俯仰轴编码器、处理器和AHRS，测距仪组件、水平轴编码器、俯仰轴编码器、处理器和AHRS分别设于壳体内，壳体底部设有水平调节基座，水平轴编码器通过水平轴与水平调节基座连接，俯仰轴编码器通过俯仰轴与测距仪组件连接，AHRS与测距仪组件连接，测距仪组件、水平轴编码器、俯仰轴编码器和AHRS分别与处理器连接。2.根据权利要求1所述一种压力管道的单线图测绘系统，其特征在于，所述测距仪组件包括激光测距仪和测距仪外壳，AHRS设于激光测距仪上，AHRS和激光测距仪设于测距仪外壳内。3.根据权利要求2所述一种压力管道的单线图测绘系统，其特征在于，所述测距仪外壳的两侧分别设有固定板，测距仪外壳两侧分别通过俯仰轴与固定板连接，位于测距仪外壳一侧的俯仰轴上设有俯仰轴编码器。4.根据权利要求1所述一种压力管道的单线图测绘系统，其特征在于，所述壳体底部通过水平轴与水平调节基座连接，水平轴的端部设有水平轴编码器。5.根据权利要求1所述一种压力管道的单线图测绘系统，其特征在于，所述水平轴的旋转角度为0～360°，俯仰轴的俯仰角度为-45～65°。6.根据权利要求1所述一种压力管道的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹍棠，李茂东，吴从容，张松平，向小勇，马琼雄，陈月军，李杞仪，陈仲禹，欧阳瑞伏，陈伟华，李榕根，陈元利，
申请(专利权)人：广州特种承压设备检测研究院，华南理工大学广州学院，
类型：发明
国别省市：广东;44