[發(fā)明專利]大型罐式設(shè)備結(jié)構(gòu)變形在線檢測與適用性評估系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011259340.8
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112484655A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李柏松;于佳瑋
• 申請（專利權(quán)）人: 李柏松;于佳瑋
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01B11/06;G01B11/12;G01B11/24;G01N21/95
• 代理公司: 徐州市三聯(lián)專利事務(wù)所 32220
• 代理人: 陳鵬

1.大型罐式設(shè)備結(jié)構(gòu)變形在線檢測與適用性評估系統(tǒng)，其特征在于，包括：

爬壁機器人，所述爬壁機器人用于在大型罐式設(shè)備上移動；

三維定位檢測模塊，所述三維定位檢測模塊用于定位并檢測爬壁機器人所在位置的大型罐式設(shè)備的表面信息；

數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于存儲并處理三維定位檢測模塊傳輸?shù)拇笮凸奘皆O(shè)備的信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型罐式設(shè)備結(jié)構(gòu)變形在線檢測與適用性評估系統(tǒng)，其特征在于，所述三維定位檢測模塊包括三維掃描單元、無損檢測單元和定位單元；

所述三維掃描單元用于掃描爬壁機器人所在位置處罐體的表面，并將獲取的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊；

所述無損檢測單元用于檢測爬壁機器人所在位置處罐壁的缺陷，并將獲取的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊；

所述定位單元用于對爬壁機器人進行定位，并將獲取的位置信息傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型罐式設(shè)備結(jié)構(gòu)變形在線檢測與適用性評估系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括數(shù)據(jù)存儲單元和數(shù)據(jù)處理單元；

所述數(shù)據(jù)存儲單元用于存儲三維掃描單元、無損檢測單元和定位單元傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息；

所述數(shù)據(jù)處理單元用于將三維掃描單元獲取的掃描信息與定位單元獲取的位置信息匹配于統(tǒng)一的坐標系內(nèi)，并對無損檢測單元的數(shù)據(jù)進行分析，實現(xiàn)適用性評估。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型罐式設(shè)備結(jié)構(gòu)變形在線檢測與適用性評估系統(tǒng)，其特征在于，所述爬壁機器人的機體上設(shè)有四個特定波長的識別燈，沿被檢測大型罐式設(shè)備的四周環(huán)向排布若干帶有獨立攝像頭的掃描站；

所述爬壁機器人上的識別燈同時出現(xiàn)在兩臺以上攝像頭的視野內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型罐式設(shè)備結(jié)構(gòu)變形在線檢測與適用性評估系統(tǒng)，其特征在于，所述爬壁機器人搭載雙目攝像頭，在地面布置若干具有可識別特征的標靶，同時有3個以上標靶出現(xiàn)在爬壁機器人的視野中。

6.基于權(quán)利要求1-5任一項所述大型罐式設(shè)備結(jié)構(gòu)變形在線檢測與適用性評估系統(tǒng)的評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

一、結(jié)構(gòu)變形檢測：

1)標靶或掃描站布測：根據(jù)現(xiàn)場測量要求，在地面布設(shè)掃描標靶或掃描站并標定；

2)點云數(shù)據(jù)采集：用爬壁機器人搭載的三維掃描單元在罐體表面各個位置進行掃描，并存儲掃描的點云數(shù)據(jù)文件，同時記錄三維定位檢測模塊觀測的爬壁機器人位置及姿態(tài)；

3)數(shù)據(jù)檢查：數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，檢查點云數(shù)據(jù)覆蓋范圍完整性、標靶或爬壁機器人空間位置數(shù)據(jù)完整性和可用性；

二、幾何結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分析：

1)點云數(shù)據(jù)配準：利用掃描站或標靶的標定位置對點云數(shù)據(jù)進行配準；

2)根據(jù)點云建模：使用不少于3個分布均勻的同名特征點及七參數(shù)模型進行坐標系變換，對點云數(shù)據(jù)中脫離大型罐式設(shè)備目標物的異常點、孤立點采用濾波或人機交互降噪處理，整合各時刻測得的點云數(shù)據(jù)文件，得到大型罐式設(shè)備整體的點云數(shù)據(jù)文件，并進行三維重建；

3)設(shè)備結(jié)構(gòu)變形分析計算：基于統(tǒng)一坐標系后的3D點云進行點云提取，并建立點云格網(wǎng)；基于提取的點云和建立的三角格網(wǎng)對設(shè)備的三維空間模型進行變形關(guān)鍵指標數(shù)據(jù)計算，計算罐壁高度，對設(shè)備不同高度壁板進行截面圓心擬合及切面處理計算罐壁內(nèi)半徑、局部凹凸變形值、橢圓度，并采用數(shù)據(jù)插值計算罐壁傾斜度和沉降量；

三、對設(shè)備結(jié)構(gòu)進行分析評價：

1)基于位移與應(yīng)變的評價：通過三維模型的測繪得出設(shè)備的位移，通過匹配算法對比各次測繪模型，得出設(shè)備的應(yīng)變情況，同時使用數(shù)值分析方法結(jié)合各次數(shù)據(jù)預(yù)測后續(xù)位移與應(yīng)變；

2)基于應(yīng)力的評價：基于更新后的三維模型計算大型罐式設(shè)備在承受載荷狀態(tài)下的應(yīng)力分布情況，當計算出的最大應(yīng)力值小于大型罐式設(shè)備材料許用應(yīng)力，即在許用范圍以內(nèi)時，設(shè)備滿足安全運行的要求，可繼續(xù)運行；當計算出的應(yīng)力值超出大型罐式設(shè)備材料許用應(yīng)力時，若設(shè)備具有危險隱患，停止運行。