一种管型母线轨迹测量方法与流程

本发明涉及一种轨迹测量方法，特别是涉及一种管型母线轨迹测量方法，属于高压管路测量检测技术领域。

背景技术：

目前，在高压管路、胶管以及玻璃钢管路等领域，需要在管路的外侧缠绕布层或缠绕绝缘薄膜胶带等用于保护管路不被污染破坏或防止被其他物质腐蚀或美观等作用，目前，绕包机主要是针对电缆等有规则的粗细不变的物体进行缠绕，然而，很多缠绕的管路是三维空间内不规则母线的外形尺寸，想要缠绕不规则的管路一般的绕包机需要很大的人力物力，效率低下，为了实现绕包机自主进行管路循迹，加入环境感知模块，需要相应的管型母线轨迹测量方法。

技术实现要素：

本发明的主要目的是为了提供一种管型母线轨迹测量方法，实现绕包机自主进行管路循迹。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种管型母线轨迹测量方法，包括如下步骤：

步骤1：安装激光传感器，针对不同规则形状的弯管，绕包设备在绕包的过程中提前知道管子的偏转方向及偏转角度，激光传感器均匀分布在绕包机转盘上；

步骤2：建立测量数学模型，激光传感器得到激光传感器与障碍物之间的数据，建立一个数学模型来找出距离与偏转角度之间的几何关系；

步骤3：求解距离与偏转角间的几何关系，激光传感器安装在绕包机转盘末端，根据绕包机转盘边缘到不规则铜管的距离来判断铜管相对于绕包机转盘的弯折方向。

进一步的，步骤1中，为了实现管路循迹的功能，提前知晓绕包设备接下来的位置信息，针对不同规则形状的弯管，绕包设备在绕包的过程中提前知道管子的偏转方向及偏转角度，激光传感器发射出来的激光与水平面呈45°，4个激光传感器均匀分布在绕包机转盘上。

进一步的，步骤2中，激光传感器得到的数据是激光传感器与障碍物之间的直线距离，为了得到距离与偏转角度之间的关系，建立一个数学模型来找出距离与偏转角度之间的几何关系，数学模型中，具有不规则铜管、绕包机转盘及激光线；

进一步的，步骤3中，激光传感器安装在绕包机转盘末端，则a已知，若绕包机未运动到管子的折弯处时，l1＝l2＝l1，根据l1、l2和l1判断铜管相对于绕包机转盘的弯折方向，其中：a为绕包机转盘半径；l1为绕包机转盘边缘到不规则铜管的距离；l2为绕包机转盘另一边缘到不规则铜管的距离；l1为绕包机转盘另一边缘到不规则铜管的距离。

进一步的，步骤3中，在xz平面，根据l1和l2判断铜管相对于绕包机转盘的弯折方向，其中：l1为绕包机转盘边缘到不规则铜管的距离；l2为绕包机转盘另一边缘到不规则铜管的距离；

当l1<l2时，铜管相对于绕包机转盘向上弯折；

当l1>l2时，铜管相对于绕包机转盘向下弯折；

当l1＝l2时，铜管相对于绕包机转盘未发生弯折。

进一步的，步骤3中，判断铜管相对于绕包机转盘的弯折方向是通过如下方法进行判断的：

oa＝l1-l1；

ob＝l2-l1；

在三角形oab中，oa、ob和ab分别表示三角形的三个边长，利用余弦定理：

将oa和ob代入公式中，即可求得ab的值：

在三角形oab中，

即可求得则

得到铜管的弯折角度为

本发明的有益技术效果：本发明提供的管型母线轨迹测量方法，激光传感器得到的数据是激光传感器与障碍物之间的直线距离，为了得到距离与偏转角度之间的关系，建立一个数学模型来找出距离与偏转角度之间的几何关系，激光传感器安装在绕包机转盘末端，若绕包机未运动到管子的折弯处时，根据l1、l2和l1判断铜管相对于绕包机转盘的弯折方向，方便准确；当l1<l2时，铜管相对于绕包机转盘向上弯折；当l1>l2时，铜管相对于绕包机转盘向下弯折；当l1＝l2时，铜管相对于绕包机转盘未发生弯折，数学模型的三角形oab中的根据求得的判断铜管相对于绕包机转盘的弯折方向。

附图说明

图1为按照本发明的管型母线轨迹测量方法的数学模型图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本实施例提供的管型母线轨迹测量方法，包括如下步骤：

步骤1：安装激光传感器

激光传感器具有高方向性、高单色性和高亮度等特点，因此传感器的安装位置对后续的测量及算法上都有一定的影响，在本专利中，为了实现管路循迹的功能，提前知晓绕包设备接下来的位置信息；由于本专利中的测量方法是针对于不同规则形状的弯管，绕包设备在绕包的过程中提前知道管子的偏转方向及偏转角度；基于以上的需求，本专利中激光传感器发射出来的激光与水平面呈45°；4个激光传感器均匀分布在绕包机转盘上；

步骤2：建立测量数学模型

本专利中所用的激光传感器，得到的数据是激光传感器与障碍物之间的直线距离；为了得到距离与偏转角度之间的关系，建立一个数学模型来找出之间的几何关系；数学模型如图1所示：图1中，①为不规则铜管，②为绕包机转盘，③为激光线；

步骤3：求解距离与偏转角间的几何关系

激光传感器安装在绕包机转盘末端，则a已知；若绕包机未运动到管子的折弯处时，l1＝l2＝l1；综上，以xz平面为例，有以下几种情况：

当l1<l2时，说明铜管相对于绕包机转盘向上弯折；

当l1>l2时，说明铜管相对于绕包机转盘向下弯折；

当l1＝l2时，说明铜管相对于绕包机转盘未发生弯折；

具体的弯折角度如下：

oa＝l1-l1；ob＝l2-l1；

在三角形oab中，利用余弦定理：

将oa和ob代入公式中，即可求得ab的值：

在三角形oab中，

即可求得则

可知铜管的向上或向下的弯折角度为

同理可得，在xy平面上，可求得铜管向左或向右的弯折角度；

已知xy平面和xz平面上的弯折角度，即可求得铜管在空间中的位置，从而达到管道轨迹测量的目的。

综上所述，在本实施例中，本实施例提供的管型母线轨迹测量方法，激光传感器得到的数据是激光传感器与障碍物之间的直线距离，为了得到距离与偏转角度之间的关系，建立一个数学模型来找出距离与偏转角度之间的几何关系，激光传感器安装在绕包机转盘末端，若绕包机未运动到管子的折弯处时，根据l1、l2和l1判断铜管相对于绕包机转盘的弯折方向，方便准确；当l1<l2时，铜管相对于绕包机转盘向上弯折；当l1>l2时，铜管相对于绕包机转盘向下弯折；当l1＝l2时，铜管相对于绕包机转盘未发生弯折，数学模型的三角形oab中的根据求得的判断铜管相对于绕包机转盘的弯折方向。

以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。