BG60488B1

BG60488B1 - Метод и устройство за документиране на съоръжения

Info

Publication number: BG60488B1
Application number: BG95170A
Authority: BG
Inventors: Karl-Christian Fraas; Klaus-Dieter Kamsties; Jurgen Lockau
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 1990-09-27
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1995-05-31
Also published as: HUT58905A; CZ279171B6; EP0477404A1; SK293391A3; DE59008672D1; SK278134B6; CS293391A3; US5321766A; DE4100999A1; FI914499A; EP0477404B1; HU212138B; ES2068961T3; HU913084D0; BG95170A; FI914499A0

Abstract

Методът и устройството намират приложение при проверката на техническата изправност на съоръжения сголяма плътност на монтажа електроцентрали, технологично оборудване за химическата промишленост, и осигуряват получаване на триизмерни изображения насъоръженията, както и документиране на вътрешнитеим контури с опростени средства. Методът се състои във фотографиране на съоръжението най-малко от две направления, преобразуване на фотографиите в цифров вид и анализирането им с кад метода след определяне на осовата линия на съоръжението или осовите линии на отделните му части. След това се изработва триизмерното изображение на съоръжението, което може да се съхранява или визуализира. Устройството съдържа фотоапарат (1) с вградена измервателна мрежа (1а) пред филмиращата му повърхност, както ицифров блок (5), свързан през блок (6) за определяне на осовата линия (10) и коригиращ блок (7) към блока (3), осъществяващ кад метода за изработване на триизмерни изображения с, наблюдавани на екран(4).

Description

Изобретението се отнася до метод и устройство за документиране на съоръжения, които имат висока плътност на монтажа / голям брой тръбопроводи, монтирани в малко по обем пространство/ като електроцентрали и химически съоръжения, с цел проверка на техническата им изправност, без да се наруши експлоатацията им.

Известен е метод за документиране на съоръжения /1/, който се състои във фотографиране на съоръжението или на част от него най-малко от две посоки с фотоапарат, снабден пред филмиращата си равнина с пластина с измервателна решетка. Получените снимки се преобразуват в цифров вид, след което се обработват по известния матод за автоматично проектиране КАД /Computer Aided Design/ /2/. Устройството, осъществяващо метода, включва описания фотоапарат с измервателна мрежа, вградена неподвижно пред филмиращата му повърхност, и цифрово стъпало, свързано към стъпало за реализиране обработката по метода КАД /1 /

В резултат на това документиране се получават двуизмерни изображения на фотографираното съоръжение.

В друг материал, разглеждащ документирането на съоръжения чрез фотографиране и последващо анализиране по метода КАД, е посочено, че фотографиите, обработени по метода КАД, трябва да се анализират така, че да се получат триизмерни /пространствени/ изображения на съоръжението /3/.

Недостатък на известните метод и устройство е, че не е възможно да осигурят триизмерни изображения на съоръжението и да документират вътрешните му гранични контури, които много често се различават от външните му контури, поради неравномерния слой изолация, и които са от съществено значение за разпространението на флуида, разпространяващ се в съоръжението и определят неговата техническа безопасност.

Известно е и устройство за документиране на съоръжения, осигуряващо получаване на триизмерни изображения вследствие на наличието на стереокамера/4/, която обаче е много тежка и трудно може да се транспортира между местата за заснемане в съоръжението и е много по-скъпа от един фотоапарат.

Задачата на изобретението е да се създадат метод и устройство за документиране на съоръжения чрез включване на обикновен фотоапарат, които да осигуряват изготвянето на пространствено /триизмерно/ изображение с помощта на метода КАД, което да документира вътрешните гранични контури на съоръжението, меродавни за работната среда в съоръжението, като при това външни неравности на новите части, например тръбопроводи, да не влошават и усложняват документирането.

Задачата се решава с метод за документиране на съоръжения, при които съоръжението или част от него се фотографира най-малко от две посоки с фотоапарат, снабден пред филмиращата си равнина с пластина с измервателна решетка, като получените снимки се преобразуват в цифров вид, след което се анализират по метода КАД. Съгласно изобретението за пространствено изобразяване на отделни части от съоръжението се определят първо осовите линии и от хода на тези линии чрез метода КАД се изготвя триизмерно изображение.

За определяне на осовите линии се определят координатите на избрани точки с помощта на фотографиите, от които точки чрез метода КАД се изработва триизмерно изображение, което може да се изобрази или да се съхрани в цифров вид. Определянето на осовата линия за сложни съоръжения се извършва за всяка отделна част.

За определяне на осова линия на част от съоръжението, която е с форма на тръба, се определят най-малко две точки от осовата линия, като за всяко от тях се правят поне две фотографии от две различни направления. Фотографиите се преобразуват в цифров вид точка по точка за местата, които трябва да се документират. Под преобразуване в цифров вид се разбира определяне на координатите на всяка точка. Спрямо някоя определена, предварително избрана точка от повърхността на фотографираната част от съоръжението, за едно напречно сечение през тази точка върху фотографиите се определя съответното елипсовидно изображение.Това изображение представлява елипса, тъй като напречното сечение се явява в перспектива върху фотографитята под ъгъл спрямо повърхността на частта на съоръжението. При непрозрачна част се вижда само част - половината, от елипсата. Тази половина се допълва с липсващата половина. Пресечната точка на главните оси на получената елипса се определя и преобразува в цифров вид и е едната от търсените точки на осовата линия. Пресечната точка на главните оси на елипсовидното изображение, която определя втората точка от осовата линия, се определя от втори комплект фотографии. Тъй като фотографиите са направени от различни направления, от двете пресечни точки се определя мястото на една точка от осовата линия в триизмерното изобажение. За тази цел, като точка от осовата линия се определя пресечната точка на нормалите, прекарани към равнините на фотографиите в пресечните точки между осите на елипсата. По същия начин се определя поне още една точка от осовата линия и двете точки я определят напълно.

Фотографирането се осъществява от посоки, сключващи ъгъл от 90°С, при което точността е най-висока. Допуска се и фотографиране от направления, сключващи ъгъл, различен от 90°.

За да се нагоди по-добре към действителния ход на осовата линия, ходът на първоначално получената осова линия допълнително се оглажда, например чрез обработка на грешките. Препоръчва си известният метод на най-малките квадрати от грешките.

При определяне на осовата линия за част от съоръжението, оформена като права тръба, се определят точно само координатите по осите, насочени перпендикулярно спрямо оста на тръбата. Координатата спрямо оста на тръбата не е така важна, тъй като нейните начало и край са точно дефинирани от свързаните с този участък части на съоръжението. По този начин е достатъчно да се определи местоположението в две координати, за да се получи триизмерно изображение. При документиране на други части от съоръжението като помпи или арматури, те се обхващат на части. Например при арматура се определят поотделно осовите линии на основното тяло на арматурата, на входящия и на изходящия щуцер.

При документиране на части от съоръжението, нямащи нито ъгъл, нито ръб, първо се маркира и след това се фотографира. Маркирането осигурява еднозначно различаване на фотографиите, направени от различни направления.

За частите от съоръжението, които имат ъгли и ръбове, последните служат за идентифициране на фотографиите.

Заоблените части на съоръжението, например тръби, първо се маркират и след това се снимат. Възможно е маркировката да се осъществи с числа.

Задачата се решава и с устройство за документиране на съоръжения, съдържащо фотоапарат, имащ пред филмиращата си равнина пластина с измервателна решетка, и цифров блок, свързан към блок, осъществяващ КАД метода за обработка на информация. Свързването на цифровия блок към блока, осъществяващ КАД метода, е осъществено чрез блок за определяне на осовата линия.

Препоръчва се блокът за определяне на осовата линия да се свърже към блока, осъществяващ КАД метода през коригиращ блок.

Възможно е цифровият блок, блокът за определяне на осовата линия и коригиращият блок да се оформят като интерфейсен блок.

Препоръчва се свързването на блока, осъществяващ КАД метода, да се свърже към видеоекран, върху който се изобразява триизмерното изображение на документираното съоръжение.

Препоръчва се също частите от съоръжението, които нямат нито ръб, нито ъгъл, да се снабдят с маркиращи елементи, например ленти с маркиращи части.

Предимството на метода и устройство за документиране на съоръжения съгласно изобретението е възможността да се получават триизмерни изображения на съоръжението и да се документират вътрешните му контури чрез опростени средства. Това се дължи на определянето на осовата линия на съоръжението или на частите от него, по които блокът, осъществяващ метода КАД, изработва триизмерното изображение.

Вследствие на това, че осовата линия на всяка част от съоръжението се подлага на анализ, външните неравности не влияят върху документирането. Триизмерното документиране на структурата на съоръжението е меродавно за проверка на неговата надеждност, респективно на техническата му изправност.

Изобретението се пояснява с примерно изпълнение, показано на приложените фигури, от които:

фигура 1 представлява блокова схема на устройството;

фигура 2 - аксонометричен изглед на тръбовидно съоръжение с маркиращ елемент;

фигура 3 - маркираща част от маркиращия елемент от фиг. 2;

фигура 4 - подходящите позиции за фотографиране на съоръжението;

фигура 5 - схема на алгоритъма на работа на устройството.

Устройството, показано на фиг. 1, съдържа обикновен фотоапарат 1, пред филмиращата повърхност на който е разположена неподвижно пластина 1а с измервателна решетка, оформена върху нея. Устройството съдържа интерфейсен блок 2 и блок 3, осъществяващ КАД метода, който е свързан с екран 4.

Интерфейсният блок 2 съдържа последователно свързани цифров блок 5, блок за определяне на осовата линия 6 и коригиращ блок 7. Възможно е цифровият блок 5 да се разположи след блока за определяне на осовата линия 6 или след коригиращия блок 7.

Ако съоръжението, подлежащо на документиране, е кръгло, например тръба 8 (показана на фиг. 2) необходимо е да се снабди с маркиращ елемент 9, представляващ лента, разположена по неговата обиколка.

Върху лентата 9 са разположени множество отделни номерирани маркиращи части, например от вида, показан на фиг. 3, означен с 9а.

Действието на устройството е следното.

С фотоапарат 1 се фотографира поне два пъти, от две различни направения, подлежащото на документиране съоръжение 8. Получените две фотографии А се преработват в интерфейса 2, в резултат на което на неговия изход се получават координатите на мястото В за различните съществени точки на съоръжението 8. Тези координати В постъпват в блок 3, осъществяващ КАД метода, който изработва триизмерното изображение С на съоръжението 8. Изображението С може да се визуализира на екрана 4. В цифровия блок 5 на интерфейсния блок 2 всяка фотография А се разлага поне отчасти на числени стойности, които подлежат на по-нататъшна обработка. В следващото стъпало 6 се определя осовата линия 10 /фиг. 4/ чрез определяне на две нейни точки. За всяка точка се използват два броя снимки А, показващи една точка 11 от повърхността на съоръжението 8. Околната линия 12 на сечението, преминаващо през точката 11, е изобразена и върху двете снимки А като част от елипса. Блокът 6 допълва елипсата и върху снимката А се маркират пресечните точки на главните оси на всяка елипса. Правите през пресечните точки върху двете снимки А, перпендикулярни на равнините на снимките А, се пресичат в точка 13 от търсената осова линия 10 на съоръжението 8. Двете снимки, направени от различни ъгли, дават възможност за пространствено маркиране на точката 13. По описания начин се определя още една точка 13', непоказана на фиг. 4, от осовата линия 10, която по този начин вече е напълно определена. Елипсата може да се определи полесно, ако през точка 11 на съоръжението 8 преминава маркиращият елемент 9 от фиг. 2. При това определяне на осовата линия 10 се премахва влиянието на дебелината на стената на съоръжението 8. Коригиращият блок 7 допълнително изгражда определената осова линия 10 по един от познатите методи, например по метода на най-малките квадрати от грешката. Полученото триизмерно изображение С до голяма степен съответства на действителния контур на тръбопровода 8.

Опростяването на документирането на съоръжението 8 се осъществява чрез неговото фотографиране по такъв начин, че едната ос на координатната система да съвпада с оста на съоръжението 8 както е показано на фиг. 2. В този случай се оценяват само две координати у и ζ.

Препоръчително е фотографирането на съоръжението 8 да се извършва от две позиции, изместени на 90°С една спрямо друга както е показано на фиг.4. Снимките А сключват с осовата линия 10 ъгъл от 45°, а помежду си ъгъл от 90°.

Алгоритъмът на работа на устройството съгласно изобретението се пояснява със схемата от фиг. 5. Първото стъпало 14 е подготвителната фаза, в която се избира частта на съоръжението, подлежаща на документиране. Във второто стъпало 15 се фотографира обектът. В третото стъпало 16 фотографиите се преобразуват в цифров вид. В четвъртото стъпало 17 от фотографиите в цифров вид се определя осовата линия, която може да се коригира по метода на най-малките квадрати на грешката. В петата фаза 18 се използва КАД методът за получаване на триизмерни изображения 19 в различна перспектива.

Claims

Патентни претенции

1. Метод за документиране на съоръжения, при който съоръжението или част от него се фотографира най-малко от две посоки с фотоапарат, който пред филмиращата си равнина има пластина с измервателна решетка, като получените снимки /А/ се преобразуват в цифров вид, след което се анализират по метода КАД, характеризиращ се с това, че за пространствено изобразяване на съоръжението и на отделните части от него се определят първо осови линии, а от хода на осовите линии с метода КАД се изготвя триизмерно изображение /С/ на съоръжението.
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че за да се определят осовите линии, се определят координатите /В/ на избрани точки с помощта на фотографиите /А/, от които чрез метода КАД се изработва триизмерно изображение /С/.
3. Метод съгласно претенция 1 или 2, характеризиращ се с това, че за всяка отделна част на съоръжението се определя неговата осова линия.
4. Метод съгласно една от претенциите 1 или 2, характеризиращ се с това, че за избрана точка от горната повърхност за част от съоръжението, което е тръбовидно, се определя елиптична проекция на едно напречно сечение на частта от съоръжението чрез тази точка на горната повърхност върху фотографиите / А/ и че се определят пресечните точки на главните оси на елипсата чрез прави, прекарани през тези пресечни точки, които са перпендикулярни на фотографиите /А/, като също така се определя пространствено и се преобразува в цифров вид втора избрана точка като пресечна точка на правите и че от координатите най-малко на две втори избрани точки се определя осовата линия на частта от съоръжението.
5. Метод съгласно претенция 4, характеризиращ се с това, че направленията на заснемане на фотографиите /А/ са изместени на 90° помежду си.
6. Метод за документиране на съоръжения съгласно претенции от 1 до 5, характеризиращ се с това, че определената осова линия се изглажда допълнително чрез обработка на грешката.
7. Метод за документиране на съоръжения съгласно претенция 6, характеризиращ се с това, че допълнителното изграждане на осовата линия се извършва по метода на най-малките квадрати на грешката.
8. Метод за документиране на съоръжения съгласно претенции от 1 до 7, характеризиращ се с това, че при определяне на осовата линия на съоръжение с форма на права тръба се извършва точно определяне само на координатите по останалите две оси, насочени перпендикулярно към оста на тръбата.
9. Метод за документиране на съоръжения съгласно претенции от 1 до 8, характеризиращ се с това, че съоръжения без ръб и ъгъл преди фотографирането се маркират.
10. Метод за документиране на съоръжения съгласно претенция 9, характеризиращ се с това, че маркирането се осъществява с номер.
11. Устройство за документиране на съоръжения съгласно претенции от 1 до 10, съдържащо фотоапарат, снабден пред филмиращата си равнина с пластина с измервателна решетка, цифров блок и блок, осъществяващ метода КАД, характеризиращо се с това, че изходът на цифровия блок /5/ е свързан с входа на блока, осъществяващ метода КАД /3/ през блок /6/ за определяне на осовата линия /10/.
12. Устройство за документиране на съоръжения съгласно претенция 11, характеризиращо се с това, че блокът /6/ за определяне на осовата линия /10/ е свързан към блока /3/, осъществяващ метода КАД през коригиращ блок /7/.
13. Устройство за документиране на съоръжения съгласно претенция 12, характеризиращо се с това, че цифровият блок /5/, блокът /6/ за определяне на осовата линия /10/ и коригиращия блок /7/ се оформени като интерфейсен блок /2/.
14. Устройство за документиране на съоръжения съгласно претенции от 11 до 14, 5 характеризиращо се с това, че подлежащото на документиране съоръжение /8/, което е без ъгли или ръбове, е снабдено с маркиращ елемент /9/.
15. Устройство за документиране на 10 съоръжение съгласно претениця 15, характеризиращо се с това, че маркиращият елемент /9/ представлява лента, разположена върху съоръжението /8/, която има множество маркиращи части /9а/. 15