CN111079306B

CN111079306B - 用于管道连接的管件的计算方法、系统、装置及存储介质

Info

Publication number: CN111079306B
Application number: CN201911379024.1A
Authority: CN
Inventors: 肖赛; 张建; 黄伙基; 许晓; 曾敏
Original assignee: Guangzhou East Development Gas Co ltd; Guangzhou Gas Group Co Ltd
Current assignee: Guangzhou East Development Gas Co ltd; Guangzhou Gas Group Co Ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2023-08-01
Anticipated expiration: 2039-12-27
Also published as: CN111079306A

Abstract

本发明公开了一种用于管道连接的管件的计算方法、系统、装置及存储介质，其中方法包括以下步骤：分别获取第一管道和第二管道的管道信息，并根据管道信息建立管道空间模型；根据管道空间模型获取管件的类型，以及计算管件的尺寸信息。本发明可自动计算采用哪种类型的管件进行管道连接，并计算出管件的尺寸，摆脱对专业管工的依赖，能够快速地的获得管件的类型和尺寸，极大地提高了管道焊机的效率和质量，可广泛应用于管道连接技术领域。

Description

用于管道连接的管件的计算方法、系统、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及管道连接技术领域，尤其涉及一种用于管道连接的管件的计算方法、系统、装置及存储介质。

背景技术

大尺寸管道由于其尺寸大、质量重一直以来就是焊接工作中的难点，尤其是在管道中心线不在同一条直线的情况下，管道间的焊接还需要使用到弯头、直管等管件，这些管件的选型及设计进一步的增加了焊接难度。目前，操作者通常依靠自身经验和复杂的计算公式进行管件的初步选型及设计，然后在焊接过程中根据实际情况进行匹配和调整。

管道连接中管件的选型及设计只能依靠铆工管工的经验和复杂的计算公式，同时在实际操作现场仍然需要消耗大量的时间和精力进行调整和匹配，这是因为计算结果是平面的而非立体的，无法对各个角度进行观察分析，并且使用计算公式前需要采集现场管道的指定信息，包括管径、管顶标高、中心线标高等，这些数据的采集具有一定的难度。同时负责管件选型和设计的管工和现场施工的焊工在大多数情况下并非同一人，对设计施工理解上的误差也造成了实际操作上的困难，如此极大地影响了大尺寸管道的焊接的质量和效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够自动计算连接管道的管件的方法、系统、装置及存储介质。

本发明所采用的第一技术方案是：

一种用于管道连接的管件的计算方法，包括以下步骤：

分别获取第一管道和第二管道的管道信息，并根据管道信息建立管道空间模型；

根据管道空间模型获取管件的类型，以及计算管件的尺寸信息。

进一步，所述管道信息包括管道管口的坐标点信息和管道的中心线信息，所述分别获取第一管道和第二管道的管道信息，并根据管道信息建立管道空间模型这一步骤，具体包括以下步骤：

根据第一管道的坐标点信息和中心线信息建立三维坐标系，以及获取第一管道在三维坐标系的空间模型；

结合第二管道的坐标点信息和中心线信息获取第二管道在三维坐标系的空间模型。

进一步，所述第一管道的坐标点信息包括第一坐标点、第二坐标点和第三坐标点，所述根据第一管道的坐标点信息和中心线信息建立三维坐标系，以及获取第一管道在三维坐标系的空间模型这一步骤，具体为包括以下步骤：

根据第一坐标点、第二坐标点和第三坐标点获取第一外切圆后，以第一外切圆的圆心作为坐标原点建立x0y平面；

以第一管道的中心线作为z轴，并结合x0y平面建立三维坐标系；

根据第一外切圆和第一管道的中心线信息获取第一管道在三维坐标系的空间模型。

进一步，所述第二管道的坐标点信息包括第四坐标点、第五坐标点和第六坐标点，所述结合第二管道的坐标点信息和中心线信息获取第二管道在三维坐标系的空间模型这一步骤，具体包括以下步骤：

分别计算第四坐标点、第五坐标点和第六坐标点在三维坐标系上的坐标信息，并根据计算获得的坐标信息获取第二外切圆；

根据第二外切圆和第二管道的中心线信息获取第二管道在三维坐标系的空间模型。

进一步，所述根据管道空间模型获取管件的类型，以及计算管件的尺寸信息这一步骤，具体包括以下步骤：

根据管道空间模型获取第一管道中心线和第二管道中心线的空间位置关系，并根据空间位置关系获取管件的类型；

根据管道空间模型计算管件的尺寸信息。

进一步，所述根据管道空间模型获取第一管道中心线和第二管道中心线的空间位置关系，并根据空间位置关系获取管件的类型这一步骤，具体包括以下步骤：

A1、根据管道空间模型判断第一管道中心线和第二管道中心线是否共面，若是，执行步骤A2；反之，采用第一预设类型的管件；

A2、判断第一管道中心线和第二管道中心线是否平行，若是，采用第二预设类型的管件；反之，第三预设类型的管件。

进一步，还包括以下步骤：

根据管件的类型和尺寸信息获取管件的3D模型后，结合3D模型和管道空间模型获得管道连接模型；

根据管道连接模型输出预设格式的3D图片，所述3D图片上标注有管道和管件的位置信息和尺寸信息。

本发明所采用的第二技术方案是：

一种用于管道连接的管件的计算系统，包括：

模型建立模块，用于分别获取第一管道和第二管道的管道信息，并根据管道信息建立管道空间模型；

管件获取模块，用于根据管道空间模型获取管件的类型，以及计算管件的尺寸信息。

本发明所采用的第三技术方案是：

一种计算机代码自动生成装置，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行上所述方法。

本发明所采用的第四技术方案是：

一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如上所述方法。

本发明的有益效果是：本发明可自动计算采用哪种类型的管件进行管道连接，并计算出管件的尺寸，摆脱对专业管工的依赖，能够快速地的获得管件的类型和尺寸，极大地提高了管道焊机的效率和质量。

附图说明

图1是本发明一种用于管道连接的管件的计算方法步骤流程图；

图2是本发明一种用于管道连接的管件的计算系统的结构框图；

图3是具体实施例中管件的计算获取的步骤流程图；

图4是具体实施例中坐标点的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供了一种用于管道连接的管件的计算方法，包括以下步骤：

S1、分别获取第一管道和第二管道的管道信息，并根据管道信息建立管道空间模型；

S2、根据管道空间模型获取管件的类型，以及计算管件的尺寸信息。

在本实施例中，所述第一管道和第二管道为需要进行连接的两根管道，所述管道信息可以为管道的管顶标高信息、管径信息、水平线信息、尺寸信息、中心线标高信息或坐标信息等，根据采集到的述管道信息分别建立两个管道的管道空间模型，该管道空间模型建立在同一个空间坐标内。根据建立的管道空间模型判断两管道之间需要连接的管道类型，比如当两个管道管口的尺寸一致，且两者的中心线在同一条直线时，直接采用笔直的管件进行连接即可；当两个管道管口的尺寸一致，而两者的中心线在不同一条直线时，采用弯曲的管件进行连接。

通过上述方法，自动计算判断采用哪种类型的管件，并计算出管件的尺寸，比如管件两接口的内直径，摆脱对专业管工的依赖，因此能够快速地的获得管件的类型和尺寸，极大地提高了管道焊机的效率和质量。

其中，所述管道信息包括管道管口的坐标点信息和管道的中心线信息，所述步骤S1具体包括步骤S11～S12：

S11、根据第一管道的坐标点信息和中心线信息建立三维坐标系，以及获取第一管道在三维坐标系的空间模型；

S12、结合第二管道的坐标点信息和中心线信息获取第二管道在三维坐标系的空间模型。

在建立三维坐标系时，可采取多种方式来建立，比如通过获取管道的截面和与该截面的法线建立三维坐标系。在本实施例中，通过获取管道管口的坐标点信息和管道的中心线信息来建立三维坐标系，因为相对于常规的采集数据(管顶标高、中心线位置等)，测量坐标点信息和管道的中心线信息更加方便简单。所述坐标点信息为管道管口上获取的点位置信息以及点与点之间的距离信息，所述中心线信息为管道的中心线。根据在第一管道管口上获取多个点(三个及三个以上)后，可获得一个平面，通过结合中心线信息建立获得三维坐标系，根据坐标点信息和中心线信息建获取第一管道在三维坐标系的空间模型。同理，根据第二管道的坐标点信息和中心线信息获取第二管道在三维坐标系的空间模型。

其中，所述第一管道的坐标点信息包括第一坐标点、第二坐标点和第三坐标点，所述步骤S11具体包括步骤B1～B3：

B1、根据第一坐标点、第二坐标点和第三坐标点获取第一外切圆后，以第一外切圆的圆心作为坐标原点建立x0y平面；

B2、以第一管道的中心线作为z轴，并结合x0y平面建立三维坐标系；

B3、根据第一外切圆和第一管道的中心线信息获取第一管道在三维坐标系的空间模型。

其中，所述第二管道的坐标点信息包括第四坐标点、第五坐标点和第六坐标点，所述S12具体包括步骤B4～B5：

B4、分别计算第四坐标点、第五坐标点和第六坐标点在三维坐标系上的坐标信息，并根据计算获得的坐标信息获取第二外切圆；

B5、根据第二外切圆和第二管道的中心线信息获取第二管道在三维坐标系的空间模型。

在本实施例中，分别在第一管道和第二管道的管口上获取三个，其中在管道上获取坐标点比直接获取管道的中心点更加简单，由于三个不在同一条直线上的点可形成一个平面，测量第一坐标点、第二坐标点和第三坐标点之间的距离后，获得一个唯一的外切圆，以该外切圆所在的平面作为x0y平面，将该外切圆的圆心为坐标原点，具体的，以圆心和第一个坐标点的连线所在的直线作为X轴，以第一管道的中心线作为z轴，建立一个三维坐标系。根据预先测量的第四坐标点分别与第一坐标点、第二坐标点和第三坐标点的距离可以求解出第四坐标点在三维坐标系中的坐标，同理，可以求解得第五坐标点和第六坐标点在三维坐标系中的坐标。当求得第四坐标点、第五坐标点和第六坐标点在三维坐标系上的坐标后，可获得一个唯一的外切圆，再结合第二管道的中心线，即可获得该第二管道在三维坐标系的空间模型。

其中，所述步骤S2具体包括步骤S21～S22：

S21、根据管道空间模型获取第一管道中心线和第二管道中心线的空间位置关系，并根据空间位置关系获取管件的类型；

S22、根据管道空间模型计算管件的尺寸信息。

所述步骤S21具体包括步骤C1～C2：

C1、根据管道空间模型判断第一管道中心线和第二管道中心线是否共面，若是，执行步骤C2；反之，采用第一预设类型的管件；

C2、判断第一管道中心线和第二管道中心线是否平行，若是，采用第二预设类型的管件；反之，第三预设类型的管件。

当得到第一管道和第二管道的管道空间模型后，可以求解管道管口的尺寸信息和位置信息等。在本实施例中，所述第一预设类型的管件为多节圆弯头的管件，通过多节弯头的管件来调节中心线，从而保证中心线在同一平面内；所述第二预设类型的管件为多节圆管弯头的管件，所述第三预设类型的管件为蛇形圆管弯头的管件。在选择好管件的类型后，根据管道空间模型计算该管件的尺寸信息，具体地，直接在管道空间模型上显示该尺寸信息，工作人员通过查看该管道空间模型即可知道采用什么样的管件进行管道焊接，极大地提高了焊接的效率。

进一步作为优选的实施方式，还包括以下步骤：

预先建立有不同管件类型的数据库，当计算获得管件类型后，从数据库中获取管件的3D模型，并根据计算获得的尺寸调整管件的3D模型，最终结合3D模型和管道空间模型获得管道连接模型，按照预设的格式，根据管道连接模型输出3D图片，所述3D图片上标注有第一管道和第二管道管口的尺寸信息和位置信息以及管件的尺寸信息和位置信息等，现场的工作人员根据该3D图片可轻松地进行焊接操作，提高了工作人员的工作效率。

具体实施例

一些结合图3对上述方法进行详细说明。

第一步：采集管道数据。

获取需要完成连接或焊接的两段管道，其中，管口截面垂直于其管道的中心线(实际情况也多为此)。分别将两个管口命名为管口1和管口2。在管口1上任取3个点A、B、C，测量三点之间的距离。在管口2上任取3个点D、E、F，测量点D分别到点A、B、C的距离，同理，分别测量点E和点F到点A、B、C的距离。

第二步：确定管口的尺寸和相对位置。

管口1上的点A、B、C构成一个三角形，该三角形有且只有一个外切圆，以该外切圆为x0y面，圆心为坐标原点，C点在y轴上，建立立体三维坐标系，此时z轴为管道中心线。通过第一步中测量的点D到点A、B、C的距离，可得出点D的空间坐标，同理可得出点E、F的空间坐标。点D、E、F构成的三角形有且只有一个外切圆，该外切圆即为管口2截面，垂直于该圆并通过圆心的直线即为该管道的中心线。基于上述获得的信息，可以完成管道的空间图形绘制。

其中，通过结合图4对上述的第一步和第二步进行详细解释：

参照图4，在管口1上任取三点A、B、C，由该三点构成一个三角形，分别测量该三角形三边的长度a、b和c，通过计算可获得三角形的外切圆，另圆心为o，令点o的坐标为(0,0,0)，点C的坐标为(0，-R，0)，R为半径，则可获得公式(1)：

令A(x_a，y_a，0)，B(x_b，y_b，0)，结合点A、B和公式，可得公式(2)：

结合公式(1)和公式(2)可求解点A、B的坐标。

从在管口1上任取三点D、E、F，分别测量点D到点A、B、C的距离l₁，l₂，l₃，令点D(x_d，y_d，z_d)，则可得公式(3)：

由公式(3)可求的点D的坐标，同理可以求解的E和F的坐标。

步骤三：确定连接两段管道的管件类型和尺寸。

判断两段管道的中心线是否处于同一平面，若是，继续执行下面的步骤；反之，采用多节弯头方式调整中心线，从而保证中心线在同一平面内。

判断两段管道的中心线是否平行，若是，采用蛇形圆管弯头方式连接；反之，采用多节圆管弯头方式连接。

确定管件的类型后，计算管件的尺寸，最后输出管口1、管口2和连接管件的3D图片，图像信息包括各元件的空间位置和尺寸信息。

本发明方法，相对与现有的方法，至少具有如下有益效果：

(1)、自动计算获取管件的类型和尺寸，摆脱对专业铆工管工的依赖，以使非专业人士能够快速掌握和准确使用。

(2)数据采集简单和可操作性强，常规数据采集需要采集管顶标高、中心线位置等，测量这些数据专业且繁琐，而本发明方法中只需获取管口上的点以及点之间的距离信息。

(3)、数据使用3D形式输出，较常规的2D图片更加清晰。同时可进行实际操作前的方案预演，避免现场的调整和匹配。

如图2所示，本实施例还提供了一种用于管道连接的管件的计算系统，包括：

本实施例的一种用于管道连接的管件的计算系统，可执行本发明方法实施例所提供的一种用于管道连接的管件的计算方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。

本实施例还提供了一种计算机代码自动生成装置，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行上所述方法。

本实施例的一种计算机代码自动生成装置，可执行本发明方法实施例所提供的一种用于管道连接的管件的计算方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。

本实施例还提供了一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如上所述方法。

本实施例的一种存储介质，可执行本发明方法实施例所提供的一种用于管道连接的管件的计算方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种用于管道连接的管件的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据管道空间模型获取管件的类型，以及计算管件的尺寸信息；

所述管道信息包括管道管口的坐标点信息和管道的中心线信息，所述分别获取第一管道和第二管道的管道信息，并根据管道信息建立管道空间模型这一步骤，具体包括以下步骤：

结合第二管道的坐标点信息和中心线信息获取第二管道在三维坐标系的空间模型；

所述第一管道的坐标点信息包括第一坐标点、第二坐标点和第三坐标点，所述根据第一管道的坐标点信息和中心线信息建立三维坐标系，以及获取第一管道在三维坐标系的空间模型这一步骤，具体为包括以下步骤：

根据第一外切圆和第一管道的中心线信息获取第一管道在三维坐标系的空间模型；

所述第二管道的坐标点信息包括第四坐标点、第五坐标点和第六坐标点，所述结合第二管道的坐标点信息和中心线信息获取第二管道在三维坐标系的空间模型这一步骤，具体包括以下步骤：

根据第二外切圆和第二管道的中心线信息获取第二管道在三维坐标系的空间模型；

所述根据管道空间模型获取管件的类型，以及计算管件的尺寸信息这一步骤，具体包括以下步骤：

根据管道空间模型获取第一管道中心线和第二管道中心线的空间位置关系，

并根据空间位置关系获取管件的类型；

根据管道空间模型计算管件的尺寸信息；

所述根据管道空间模型获取第一管道中心线和第二管道中心线的空间位置关系，并根据空间位置关系获取管件的类型这一步骤，具体包括以下步骤：

A1、根据管道空间模型判断第一管道中心线和第二管道中心线是否共面，若是，执行步骤A2；反之，采用圆弯头的管件；

A2、判断第一管道中心线和第二管道中心线是否平行，若是，采用多节圆管弯头的管件；反之，采用蛇形圆管弯头的管件。

2.根据权利要求1所述的一种用于管道连接的管件的计算方法，其特征在于，

还包括以下步骤：

3.一种用于管道连接的管件的计算系统，其特征在于，包括：

管件获取模块，用于根据管道空间模型获取管件的类型，以及计算管件的尺寸信息；

根据管道空间模型计算管件的尺寸信息；

4.一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，其特征在于，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如权利要求1-2任一项所述方法。