一种虚拟管路模型的逆向建模方法、系统及电子设备技术方案

本发明专利技术公开了一种虚拟管路模型的逆向建模方法、系统及电子设备，在本发明专利技术中，利用标定器具对双目测量设备和多个预选取的适配器进行标定；根据各标定后的适配器的类型，将各标定后的适配器设置在待建虚拟管路的一虚拟限定位置处；确定每一标志点的三维坐标和对其进行特征转换，得到适配器的特征参数；根据适配器的特征参数，确定待建虚拟管路的多个直线段轴线参数和相邻两个直线段轴线之间的折弯点的三维坐标；根据预设的输入参数、直线段轴线参数和折弯点的三维坐标，建立虚拟管路模型。该方法可排除人工因素对于取样逆向建模的干扰，不依赖于真实存在的管路，具有精度高的优点，能够达到精确、高效的逆向待测管路数据模型的目标。型的目标。型的目标。

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟管路模型的逆向建模方法、系统及电子设备


[0001]本专利技术涉及管路设计方法
，尤其涉及一种虚拟管路模型的逆向建模方法、系统及电子设备。

技术介绍

[0002]管路作为航空、航天、汽车、船舶等领域的工业设备的重要组成部分，承担着液体、气体和线缆等输送等的重要功能。因此，管路的精确装配对设备生产过程的正常运转至关重要。目前，管路检测行业已发展相对成熟，且出现了多种管路检测和逆向建模的技术手段。
[0003]然而，受限于实际生产过程中设备各模块加工精度有限和存在的个体差异，管路制造方面目前仍大量存在需要取制实样或现场配制管路零件的情况，严重依赖人工熟练度。因此，管路制造需要可代替人工取样的精确管路模型，以方便后续数控加工，提升生产效率，减少材料、人工等经济成本。
[0004]针对管路制造目前存在取制试样和现场配制管路的实际工况，现有的接触式或非接触式视觉管路测量方式，均可以完成从取制试样到逆向管路数据模型的功能。其中，接触式测量方式主要有：一种弯管角度检测尺(CN206095072U)专利技术了一种弯管角度的检测尺，操作复杂并难以避免人工误差。以及常用的三坐标测量机获取管路表面关键点信息，进而人工手动拟合管路参数模型，最后还需进行数据模型的优化后处理。而非接触的视觉测量方式主要有通过三维扫描仪(CN111238386A)获取管路表面点云，进而人工手动拟合管路参数模型，同样需要进行数据模型的优化后处理。以及通过多目视觉设备(CN104036513B)高效获取管路的逆向数据模型，同样需要进行数据模型的优化后处理。
[0005]现有技术无论如何不可避免需要依赖真实存在的管路才能逆向建模，且无法排除由于人工因素导致的变形干扰。同时，人工取制试样经过多次调校，管型非常复杂，在逆向重建管路模型之后需要较长时间的数据模型后处理过程，此过程会造成管路原始数据模型的精度损失。因此管路制造行业迫切需要一种能够高效、精确的管路虚拟测量方法来替代取制试样和现场配置管路零件的工况。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种虚拟管路模型的逆向建模方法、系统及电子设备，以解决现有技术中依赖真实存在的管路建立的逆向建模，由于人工因素导致的变形干扰和模型精度低的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种虚拟管路模型的逆向建模方法，包括：
[0008]利用第一标定器具对双目测量设备进行标定，并利用标定后的双目测量设备和第二标定器具对多个预选取的适配器进行标定，各所述标定后的适配器的表面上设置有多个标志点；
[0009]根据各所述标定后的适配器的类型，将各所述标定后的适配器设置在待建虚拟管
路的指定虚拟限定位置处；
[0010]根据所述标定后的双目测量设备的三维重建原理，确定每一所述标定后的适配器对应的每一标志点的三维坐标；
[0011]对所述每一标志点的三维坐标进行特征转换，得到各所述标定后的适配器的几何特征参数；
[0012]根据各所述标定后的适配器的特征参数，确定所述待建虚拟管路的多个直线段轴线和端点参数；
[0013]根据所述直线段轴线参数，确定相邻两个所述直线段轴线之间的折弯点的三维坐标；
[0014]根据预设的输入参数、所述直线段轴线参数和所述折弯点的三维坐标，建立所述虚拟管路模型。
[0015]可选的，所述第一标定器具和第二标定器具均可以包括：表面设置有多个编码标志点和非编码标志点的标定板和标定装置；
[0016]所述利用第一标定器具对双目测量设备进行标定的步骤，包括：
[0017]利用所述双目测量设备采集多幅所述标定板在不同摆放姿态下的图像；
[0018]利用摄影测量空间后方交会原理和光束平差算法，从所述图像提取标志点坐标，进而解算所述双目测量设备的内部参数和外部参数。
[0019]可选的，所述预选取的适配器可以包括端头适配器、单点适配器和限位适配器中的一种或多种。
[0020]可选的，所述根据各所述标定后的适配器的类型，将各所述标定后的适配器设置在待建虚拟管路的指定虚拟限定位置处的步骤，可以包括：
[0021]将标定后的端头适配器设置在待建虚拟管路的起始端位置和终止端位置；
[0022]在待建虚拟管路的每个直线段轴线参数所对应的直线段处，设置至少两个标定后的单点适配器。
[0023]可选的，所述标定装置可以包括标定底座；
[0024]所述利用标定后的双目测量设备和第二标定器具对端头适配器进行标定的步骤，包括：
[0025]将所述端头适配器安装在组装固定后的第二标定器具的标定底座上；
[0026]利用所述标定后的双目测量设备，采集所述第二标定器具的标定装置的图像；
[0027]利用边缘检测算法、亚像素边缘提取算法和椭圆中心拟合算法，从图像中提取所述端头适配表面上设置的各标志点的三维坐标；
[0028]固定标所述定底座，旋转所述端头适配器的靶面，并利用所述标定后的双目测量设备采集所述端头适配器在不同摆放姿态下的图像；
[0029]针对每一所述标志点，利用同一所述标志点在所述靶面旋转过程中多次采集重建的空间三维坐标进行空间圆拟合，并获取圆心空间坐标；
[0030]结合多个所述标志点所拟合空间圆心坐标，拟合整个标定装置的旋转空间轴线，并根据底座标志点采用相同方式拟合得到端头平面，进而求取直线和平面的交点作为端头端点，以及所属轴线作为端点法向量。
[0031]基于如上所述的虚拟管路模型的逆向建模方法，本专利技术还提供了一种虚拟管路模
型的逆向建模系统，所述系统包括：
[0032]标定模块，用于利用第一标定器具对双目测量设备进行标定，并利用标定后的双目测量设备和第二标定器具对多个预选取的适配器进行标定，各所述标定后的适配器的表面上设置有多个标志点；
[0033]适配器设置模块，用于根据各所述标定后的适配器的类型，将各所述标定后的适配器设置在待建虚拟管路的指定虚拟限定位置处；
[0034]标志点三维坐标确定模块，用于根据所述标定后的双目测量设备的三维重建原理，确定每一所述标定后的适配器对应的每一标志点的三维坐标；
[0035]适配器几何特征参数确定模块，用于对所述每一标志点的三维坐标进行特征转换，得到各所述标定后的适配器的特征参数；
[0036]直线段轴线和端点参数确定模块，用于根据各所述标定后的适配器的特征参数，确定所述待建虚拟管路的多个直线段轴线和端点参数；
[0037]折弯点三维坐标确定模块，用于根据所述直线段轴线参数和每一标志点的三维坐标，确定相邻两个所述直线段轴线之间的折弯点的三维坐标；
[0038]虚拟管路模型建立模块，用于根据预设的输入参数、所述直线段轴线参数和所述折弯点的三维坐标，建立所述虚拟管路模型。
[0039]可选的，所述第一标定器具和第二标定器具均可以包括：表面设置有多个编码标志点和非编码标志点的标定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虚拟管路模型的逆向建模方法，其特征在于，包括以下步骤：利用第一标定器具对双目测量设备进行标定，并利用标定后的双目测量设备和第二标定器具对多个预选取的适配器进行标定，各所述标定后的适配器的表面上设置有多个标志点；根据各所述标定后的适配器的类型，将各所述标定后的适配器设置在待建虚拟管路的指定虚拟限定位置处；根据所述标定后的双目测量设备的三维重建原理，确定每一所述标定后的适配器对应的每一标志点的三维坐标；对所述每一标志点的三维坐标进行特征转换，得到各所述标定后的适配器的几何特征参数；根据各所述标定后的适配器的特征参数，确定所述待建虚拟管路的多个直线段轴线和端点参数；根据所述直线段轴线参数，确定相邻两个所述直线段轴线之间的折弯点的三维坐标；根据预设的输入参数、所述直线段轴线参数和所述折弯点的三维坐标，建立所述虚拟管路模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一标定器具和第二标定器具均包括：表面设置有多个编码标志点和非编码标志点的标定板和标定装置；所述利用第一标定器具对双目测量设备进行标定的步骤，包括：利用所述双目测量设备采集多幅所述标定板在不同摆放姿态下的图像；利用摄影测量空间后方交会原理和光束平差算法，从所述图像提取标志点坐标，进而解算所述双目测量设备的内部参数和外部参数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预选取的适配器包括端头适配器、单点适配器和限位适配器中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据各所述标定后的适配器的类型，将各所述标定后的适配器设置在待建虚拟管路的指定虚拟限定位置处的步骤，包括：将标定后的端头适配器设置在待建虚拟管路的起始端位置和终止端位置；在待建虚拟管路的每个直线段轴线参数所对应的直线段处，设置至少两个标定后的单点适配器。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述标定装置包括标定底座；所述利用标定后的双目测量设备和第二标定器具对端头适配器进行标定的步骤，包括：将所述端头适配器安装在组装固定后的第二标定器具的标定底座上；利用所述标定后的双目测量设备，采集所述第二标定器具的标定装置的图像；利用边缘检测算法、亚像素边缘提取算法和椭圆中心拟合算法，从图像中提取所述端头适配表面上设置的各标志点的三维坐标；固定所述标定底座，旋转所述端头适配器的靶面，并利用所述标定后的双目测量设备采集所述端头适配器在不同摆放姿态下的图像；针对每一所述标志点，利用同一所述标志点在所述靶面旋转过程中多次采集重建的空间三维坐标进行空间圆拟合，并获取圆心空间坐标；
结合多个所述标志点所拟合空间圆心坐标，拟合整个标定装置的旋转空间轴线，并根据底座标志点采用相同方式拟合得到端头平面，进而求取直线和平面的交点作为端头端点，以及所属轴线作为端点法向量。6.一种虚拟管路模型的逆向建模系统，其特征在于，所述系统包括：标定模块，用于利用第一标定器具对双目测量设备进行标定，并利用标定后的双目测量设备和第二标定器具对多个预选取的适配器进行标定，各所述标定后的适配器的表面上设置有多个标志点；适配器设置模块，用于根据各所述标定后的适配器的类型，将各所述标定后的适配器设置在待建虚拟管路的指定...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐正宗，李磊刚，庞然，
申请(专利权)人：新拓三维技术深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：