管道几何特征分析方法、装置和电子设备制造方法及图纸

本申请提供管道几何特征分析方法、装置和电子设备，该管道几何特征分析方法包括：采用三维激光扫描技术，获取目标管道的表面的点云数据，点云数据包括多个采样点的三维坐标信息；对多个采样点的三维坐标信息进行预处理，得到多个采样点的校正三维坐标信息；将校正三维坐标信息转化为柱坐标信息；对柱坐标信息进行在柱坐标系进行拟合处理，得到第一曲面；删除第一曲面上焊缝对应的曲面部分，并在曲面部分的区域补充目标曲面，得到第二曲面；根据第二曲面，确定目标管道的轴向不直度的分布范围和/或环向不圆度的分布范围，能够提高目标管道几何特征的分析效率和分析准确度。道几何特征的分析效率和分析准确度。道几何特征的分析效率和分析准确度。

【技术实现步骤摘要】
管道几何特征分析方法、装置和电子设备


[0001]本申请涉及计算机
，尤其涉及管道几何特征分析方法、装置和电子设备。

技术介绍

[0002]随着社会经济的飞速发展、城市化建设进程不断加快、油气资源需求日益增加，作为城市生命线系统与国家能源战略的重要基础设施与组成部分，输水管道、供热管道与油气管道的建设规模也在持续扩大。其中，管道建设过程中，需要埋在地下的管道在上层覆土、地面堆载、车辆碾压和地质灾害等载荷作用下会发生不同程度的挤压变形，从而对管道的安全运行造成隐患。因此，需要保证管道的几何特征符合要求来保证管道的安全运行。
[0003]相关技术对采用人工测量方式对管道的几何特征进行分析，存在准确率和效率低的问题。

技术实现思路

[0004]本申请的多个方面提供管道几何特征分析方法、装置和电子设备，以解决采用人工测量方式对管道的几何特征进行分析，存在准确率和效率低的问题。
[0005]本申请实施例第一方面提供一种管道几何特征分析方法，包括：采用三维激光扫描技术，获取目标管道的表面的点云数据，点云数据包括多个采样点的三维坐标信息；对多个采样点的三维坐标信息进行预处理，得到多个采样点的校正三维坐标信息，预处理包括：采样处理、三角面片化处理、平滑处理、拟合中轴线、裁剪处理、对齐处理和异常波动处理；将校正三维坐标信息转化为柱坐标信息；对柱坐标信息进行在柱坐标系进行拟合处理，得到第一曲面；删除第一曲面上焊缝对应的曲面部分，并在曲面部分的区域补充目标曲面，得到第二曲面。
[0006]本申请实施例第二方面提供一种管道几何特征分析装置，包括：
[0007]获取模块，用于采用三维激光扫描技术，获取目标管道的表面的点云数据，点云数据包括多个采样点的三维坐标信息；
[0008]预处理模块，用于对多个采样点的三维坐标信息进行预处理，得到多个采样点的校正三维坐标信息，预处理包括：采样处理、三角面片化处理、平滑处理、拟合中轴线、裁剪处理、对齐处理和异常波动处理；
[0009]转化模块，用于将校正三维坐标信息转化为柱坐标信息；
[0010]拟合模块，用于对柱坐标信息进行在柱坐标系进行拟合处理，得到第一曲面；
[0011]补充模块，用于删除第一曲面上焊缝对应的曲面部分，并在曲面部分的区域补充目标曲面，得到第二曲面；
[0012]确定模块，用于根据第二曲面，确定目标管道的轴向不直度的分布范围和/或环向不圆度的分布范围。
[0013]本申请实施例第三方面提供一种电子设备，包括：处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现第一方面管道几何特
征分析方法。
[0014]本申请实施例第四方面提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现第一方面管道几何特征分析方法。
[0015]本申请实施例应用管道几何特征的分析场景中，通过采用三维激光扫描技术，获取目标管道的表面的点云数据，点云数据包括多个采样点的三维坐标信息；对多个采样点的三维坐标信息进行预处理，得到多个采样点的校正三维坐标信息，预处理包括：采样处理、三角面片化处理、平滑处理、拟合中轴线、裁剪处理、对齐处理和异常波动处理；将校正三维坐标信息转化为柱坐标信息；对柱坐标信息进行在柱坐标系进行拟合处理，得到第一曲面；删除第一曲面上焊缝对应的曲面部分，并在曲面部分的区域补充目标曲面，得到第二曲面；根据第二曲面，确定目标管道的轴向不直度的分布范围和/或环向不圆度的分布范围，能够实现自动化确定目标管道的轴向不直度的分布范围和/或环向不圆度的分布范围，进而提高目标管道几何特征的分析效率，此外能够避免焊缝对目标管道的轴向不直度的分布范围和/或环向不圆度的分布范围的影响，进而提高目标管道几何特征的分析准确度。
附图说明
[0016]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0017]图1为本申请示例性实施例提供的一种管道几何特征分析方法的应用场景图；
[0018]图2为本申请示例性实施例提供的一种管道几何特征分析方法的步骤流程图；
[0019]图3为本申请示例性实施例提供的一种得到多个采样点校正三维坐标信息示意图；
[0020]图4为本申请示例性实施例提供的柱坐标信息的云空间分布示意图；
[0021]图5为本申请示例性实施例提供的第一曲面的示意图；
[0022]图6为本申请示例性实施例提供的焊缝区域替换过程的示意图；
[0023]图7为本申请示例性实施例提供的第二曲面的示意图；
[0024]图8为本申请示例性实施例提供的第二变化曲线图；
[0025]图9为本申请示例性实施例提供的未对焊缝的曲面部分进行删除得到的轴向不直度对应的变化曲线图；
[0026]图10为本申请示例性实施例提供的对处理焊缝数据特征前后环向不圆度对比曲线图；
[0027]图11为本申请示例性实施例提供的一种管道几何特征分析装置的结构框图；
[0028]图12为本申请示例性实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0029]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0030]工程上通常采用的管道不直度的测量方法有直线法、光学准直法、重力法等，但这些测量方法由于设备简易及人为因素等，通常获取的管道不直度有较大偏差。基于此，相关技术提出了基于光电检测技术的管道中心轴直线度测量方法，虽然基于光电检测技术的测量方法在测量精度方面得到了很大提升，但该测量方法对应的测量装置模块复杂、操作繁琐，在工程中难以得到广泛应用。
[0031]此外，对于管道不圆度的测量，通常采用的测量方法有内径千分尺测量、游标卡尺测量，这种人工测量方法难以保证测得管道最大直径与最小直径的准确性和有效性。基于此，相关技术提出了基于激光感应原理的直度式管道椭圆度测量仪测量管道不圆度，但是该管道椭圆度测量仪无法同时获取管道不直度特征。
[0032]基于上述问题，本申请实施例提供一种基于激光扫描的管道几何特征分析方法，能够高效准确的获取管道不直度与管道不圆度信息，可以为出厂钢管质量管理、管道安全评价等提供指导。
[0033]在本实施例中，管道几何特征分析方法可以是借助云计算系统实现整体的管道几何特征分析方法。此外，执行管道几何特征分析方法的服务器可以为云服务器，以便借助于云上资源的优势运行各种算法；相对于云端，管道几何特征分析方法也可以应用于常规服务器或服务器阵列等服务端设备以及各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道几何特征分析方法，其特征在于，包括：采用三维激光扫描技术，获取目标管道的表面的点云数据，所述点云数据包括多个采样点的三维坐标信息；对所述多个采样点的三维坐标信息进行预处理，得到多个采样点的校正三维坐标信息，所述预处理包括：采样处理、三角面片化处理、平滑处理、拟合中轴线、裁剪处理、对齐处理和异常波动处理；将所述校正三维坐标信息转化为柱坐标信息；对所述柱坐标信息进行在柱坐标系进行拟合处理，得到第一曲面；删除第一曲面上焊缝对应的曲面部分，并在所述曲面部分的区域补充目标曲面，得到第二曲面；根据第二曲面，确定所述目标管道的轴向不直度的分布范围和/或环向不圆度的分布范围。2.根据权利要求1所述的管道几何特征分析方法，其特征在于，所述对所述柱坐标信息进行拟合得到第一曲面，包括：通过多次B样条插值方法，将所述柱坐标信息拟合成第一曲面。3.根据权利要求1所述的管道几何特征分析方法，其特征在于，所述删除第一曲面上螺旋焊缝对应的曲面部分，并在所述曲面部分的区域补充目标曲面，得到第二曲面，包括：在所述第一曲面上，截取目标管道的螺旋焊缝的曲面部分并删除；通过多次B样条插值方法，在所述曲面部分的区域补充目标曲面，得到所述第二曲面。4.根据权利要求1至3任一项所述的管道几何特征分析方法，其特征在于，根据第二曲面，确定所述目标管道的轴向不直度的分布范围，包括：确定所述目标管道的多个轴向截面；针对每个轴向截面，根据所述第二曲面上所述轴向截面的柱坐标信息确定所述轴向截面的轴向不直度；根据所述多个轴向截面的轴向不直度，确定所述轴向不直度随所述目标管道的轴向位置的第一变化曲线图，所述第一变化曲线图表示所述目标管道的轴向不直度的分布范围。5.根据权利要求4所述的管道几何特征分析方法，其特征在于，所述根据所述第二曲面上所述轴向截面的柱坐标信息确定所述轴向截面的轴向不直度，包括：采用以下公式确定所述轴向截面的轴向不直度：M＝(R
true
‑
R
nominal
)/t
h
；上式中，M为所述轴向不直度，R
true
为根据所述第二曲面确定的所述目标管道的实际半径，R
nominal
为所述目标管道的标称半径，t
h
为所述目标管道的壁厚。6.根据权利要求1至3中任一项所述的管道几何特征分析方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨悦，刘啸奔，张东，张宏，江金旭，武学健，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：