【摘要】：通過(guò)機(jī)器人攜帶檢測(cè)裝置進(jìn)入管道進(jìn)行檢測(cè),是目前管道無(wú)損檢測(cè)正在發(fā)展的重要檢測(cè)方式,多機(jī)器人協(xié)作檢測(cè)能夠提高檢測(cè)效率,由于城市地下管道密集復(fù)雜,在管道檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段,就需要大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證來(lái)保證協(xié)作的高效性。驗(yàn)證需要足夠大的管網(wǎng)規(guī)模,且需要各種不同的管網(wǎng)結(jié)構(gòu),若構(gòu)建實(shí)體管道或在真實(shí)管道中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),所耗費(fèi)的人力物力無(wú)疑是巨大的,建立城市地下管網(wǎng)三維可視化仿真平臺(tái),是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人管道檢測(cè)仿真的基礎(chǔ)。本文以適用于燃?xì)夤艿罊C(jī)器人隊(duì)列檢測(cè)的管網(wǎng)仿真為研究?jī)?nèi)容,對(duì)樹(shù)狀管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的生成策略進(jìn)行了研究,提出了一種能夠根據(jù)用戶對(duì)管網(wǎng)復(fù)雜度需求,設(shè)置關(guān)鍵類型節(jié)點(diǎn)數(shù)量的管道隨機(jī)生成策略,該隨機(jī)生成策略滿足受控生成且管網(wǎng)結(jié)構(gòu)多樣的實(shí)驗(yàn)需求。同時(shí)對(duì)三維管網(wǎng)的構(gòu)建方法進(jìn)行了研究,通過(guò)對(duì)三維直管道坐標(biāo)變換,按照隨機(jī)生成的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拼接,形成三維管網(wǎng)。研究了十字管道、彎管道、T型管道、緩型彎管多種類型接口的處理方式,該處理方式實(shí)現(xiàn)了管道的自然銜接,且不影響管網(wǎng)總長(zhǎng)度。出于大規(guī)模三維管網(wǎng)繪制實(shí)時(shí)性的考慮,采用了可見(jiàn)性剔除技術(shù)繪制管網(wǎng),并對(duì)管道內(nèi)部遮擋剔除算法進(jìn)行了改進(jìn)。同時(shí)利用GPU并行計(jì)算能力并行處理Phong光照模型,加快光照處理速度�？紤]了平臺(tái)的參數(shù)交互需求,介紹了文本格式管網(wǎng)地圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入處理流程,以及各項(xiàng)輸入輸出參數(shù)的設(shè)置。最后對(duì)仿真平臺(tái)進(jìn)行了構(gòu)建,實(shí)現(xiàn)了管道三維可視化仿真。仿真了金屬和PE兩種常見(jiàn)材質(zhì)的管道的紋理效果,并在系統(tǒng)中加入自動(dòng)漫游和手動(dòng)漫游功能。自動(dòng)漫游旨在模擬機(jī)器人管道內(nèi)部漫游視角,實(shí)時(shí)展示管道內(nèi)環(huán)境,且可通過(guò)設(shè)置切換不同機(jī)器人視角。手動(dòng)漫游通過(guò)鍵盤和鼠標(biāo)對(duì)視角進(jìn)行控制,能夠全局觀察管網(wǎng)結(jié)構(gòu),也可調(diào)近視角做局部觀察。系統(tǒng)針對(duì)燃?xì)夤艿罊C(jī)器人檢測(cè)隊(duì)列仿真對(duì)管網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行的三維構(gòu)建,考慮了功能要求和實(shí)時(shí)性要求,所構(gòu)建管網(wǎng)能夠滿足后續(xù)仿真需求。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU990.3;TP391.9
【圖文】：

選取距離較長(zhǎng)的一個(gè)作為延展方向，且將延伸長(zhǎng)度在較長(zhǎng)距離的一半長(zhǎng)度逡逑中隨機(jī)選取。一旦判斷過(guò)程中出現(xiàn)不存在交點(diǎn)的情況，則無(wú)需進(jìn)行下一步判斷，逡逑就選定該延展方向，以減少計(jì)算量。圖２．１中ｃｌ與管網(wǎng)存在交點(diǎn)，計(jì)算與交點(diǎn)逡逑的距離后，對(duì)ｃ２進(jìn)行判斷，ｃ２不存在交點(diǎn)，則直接選擇ｃ２作為延伸方向，在逡逑ｃ２方向上放置下一節(jié)點(diǎn)。逡逑對(duì)于彎管節(jié)點(diǎn)情況較為特殊，有兩個(gè)延伸方向，因?yàn)閮蓚�(gè)延伸方向并沒(méi)有確逡逑定的角度關(guān)系，所有確定一個(gè)延伸方向后，下一個(gè)延伸方向可能出現(xiàn)的方向有無(wú)逡逑數(shù)個(gè)，沒(méi)有辦法沿每個(gè)可能的方向去做射線判斷交點(diǎn)，因此對(duì)于彎管節(jié)點(diǎn)我們每逡逑隔３做一條射線進(jìn)行判斷。圖２．１中ｅ點(diǎn)為彎管節(jié)點(diǎn)示意圖，首先選取了邋ｅｌ方向逡逑進(jìn)行判斷，判斷后沒(méi)有交點(diǎn)，則選定ｅｌ為延伸方向，剩下方向無(wú)需判斷，若所逡逑有方向均與管網(wǎng)存在交點(diǎn)，則需要完成十一次交點(diǎn)距離的計(jì)算，然后選取最長(zhǎng)距逡逑離方向作為延伸方向。逡逑在延伸方向的判斷上

隨機(jī)從中取值即可滿足條件１。最后一項(xiàng)限制條件用來(lái)進(jìn)行邊界判斷，如果逡逑延伸距離三次選取值都小于５，則認(rèn)為區(qū)域內(nèi)無(wú)法取得大于５的值，判定為距離逡逑邊界過(guò)近。圖２．３是延伸長(zhǎng)度選取算法流程圖：逡逑開(kāi)始逡逑邐ｙ邐逡逑￣？邋Ｉ■中隨機(jī)截取長(zhǎng)度Ｓ邋＜邐逡逑人否逡逑ｚ延伸長(zhǎng)度末邐逡逑＼＼＼端在區(qū)域＾＾逡逑Ｓ＞５邐是＾？延伸長(zhǎng)度ｓ值設(shè)置為邐結(jié)束逡逑ｊ否逡逑Ｓ＞５邋”邋的比敘、＼邋＿逡逑￣Ｖ、次數(shù)大于３次￣逡逑否＇＇邐是逡逑圖２．３延伸長(zhǎng)度選取算法流程逡逑（３）邊界終止擴(kuò)展逡逑對(duì)于處于邊界附近的節(jié)點(diǎn)，即距離邊界小于５的點(diǎn)，按照本節(jié)（１）中介紹逡逑的方向選取方法，節(jié)點(diǎn)的下一步擴(kuò)展方向有可能指向邊界外部，一旦選取了外部逡逑方向，則不能繼續(xù)添加節(jié)點(diǎn)，讓管網(wǎng)距離邊界過(guò)近。按照延伸長(zhǎng)度選取策略，為逡逑了滿足限制條件２，顯然選取的延伸長(zhǎng)度不會(huì)大于５，以此作為判定條件，３次逡逑選取后若長(zhǎng)度始終無(wú)法選取，就選取小于５的管道作為延伸長(zhǎng)度。但是不再在該逡逑方向和長(zhǎng)度確定的點(diǎn)的位置添加管道節(jié)點(diǎn)，而是將準(zhǔn)備添加的管道節(jié)點(diǎn)重新選取逡逑其他延伸方向進(jìn)行添加。逡逑管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)生成算法的整體流程圖如圖２．４所示。逡逑１１逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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1 唐東林;任杰;趙江;王斌;申鵬飛;袁曉紅;陳昂;;管道缺陷超聲波內(nèi)檢測(cè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性仿真[J];機(jī)械;2015年01期

2 陳國(guó)群;鄭建國(guó);柳建軍;彭世W

本文編號(hào)：2738983