[发明专利]一种异形管道内轮廓测量系统及方法

权利要求书

1.一种异形管道内轮廓测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、确定异形管道内爬行机器人(1)的位置L_t；

S 2、在当前位置控制机器人(1)头部从任意角度开始匀速旋转，同步启动光电开关(140)，光电开关(140)按固定的频率开始计数，当检测到起点位置时，将起点位置记为第1个数，直到头部旋转一圈后再次回到起点，结束计数，一圈共计数i个，在光电开关(140)每次计数时，头部上的激光位移传感器(120)跟随旋转，并向异形管道的内壁发射测量激光，同步读取激光位移传感器(120)的测量数值，将角度θ_i和激光位移传感器(120)测距数据L_i一一对应，得到当前截面在极坐标下的截面测量数据(L_i，θ_i)；

S3、在极坐标下将截面测量数据(L_i，θ_i)通过坐标变换转换到笛卡尔坐标系下测量数据(x_i，y_i)；

S4、通过找中算法找到(x_i，y_i)的轮廓中点(x₀，y₀)，然后将(x_i，y_i)进行平移操作，得到当前截面下的测量轮廓数据(X_i，Y_i)，该数据的轮廓中心即为标准管道的轮廓中心；

S5、通过爬行机器人(1)当前位置L_t，以及通过爬行机器人(1)机身中的陀螺仪(150)获取机身三维倾斜角度(α_i，β_i，γ_i)，并结合管道设计标准图纸，可得到当前截面下的标准轮廓数据(X_ci，Y_ci)；

S6、将测量轮廓数据(X_i，Y_i)与标准轮廓数据(X_ci，Y_ci)进行比对，以判断当前截面下异形管道的内壁是否存在缺陷；

S7、爬行机器人(1)在异形管道内继续爬行一定距离，并重复步骤S1～S6，以对整个管道进行测量；

S8、根据所有测量数据(X_i，Y_i)和L_t对整个管道进行三维重建，得到各截面的三维管道模型。

2.根据权利要求1所述的一种异形管道内轮廓测量方法，其特征在于，所述步骤S2中光电开关(140)的计数个数i为：1000＜i＜10000。

3.根据权利要求1或2所述的一种异形管道内轮廓测量方法，其特征在于，所述步骤S3中变换公式如下：x_i＝L_i×cosθ_i，y_i＝L_i×sinθ_i。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种异形管道内轮廓测量方法，其特征在于，所述步骤S5中α，β，γ精度均小于0.05°。

5.根据权利要求1所述的一种异形管道内轮廓测量方法，其特征在于，所述步骤S6中，若内壁存在缺陷，则判断缺陷类型以及确定该缺陷在当前截面上的角度分布范围。

6.根据权利要求5所述的一种异形管道内轮廓测量方法，其特征在于，判断缺陷的比对公式为：缺陷类型判断方式如下：若Δ_i＞T，即可认定为凹陷缺陷，若Δ_i＜-T，即可认定为凸起缺陷，T＞0.5。

7.根据权利要求1所述的一种异形管道内轮廓测量方法，其特征在于，所述步骤S7中爬行机器人(1)在异形管道内按照固定间距ΔL进行爬行，每爬行ΔL距离，然后停止，进行测量工作，ΔL＞1mm。