申请/专利权人：中建安装集团有限公司

申请日：2021-10-12

公开（公告）日：2024-03-08

公开（公告）号：CN113761639B

主分类号：G06F30/13

分类号：G06F30/13;G06F30/20;G06T17/00;G06T7/00;G06T7/62;G06T7/64;G06Q50/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.08#授权;2021.12.24#实质审查的生效;2021.12.07#公开

摘要：本发明公开了一种河底管道铺设石块填充找平模拟系统，包括：河床探测模块、数据处理中心、河床模型建立模块、数据采集模块和石块铺设模拟模块，通过河床探测模块探测需要铺设石块的河床图像，通过河床模型建立模块对部分河床进行建模并拟合，分析河床体积以及需要准备的石块数，先通过石块铺设模拟模块按体积大小铺设底层石块，再利用河床模型建立模块建立三维模型，对其进行切片获取底层石块轮廓线，将三维转化为二维，分析轮廓线的凹凸状况，确认最低凹陷点以及对应需要投石的地点，提高了铺设石块的效率，也提高了铺设石块的平等度，解决了现有方式中工作效率低下、石块平等度差的问题。

主权项：1.一种河底管道铺设石块填充找平模拟系统，其特征在于：所述系统包括：河床探测模块、数据处理中心、河床模型建立模块、数据采集模块和石块铺设模拟模块；所述河床探测模块、数据采集模块的输出端连接所述数据处理中心的输入端，所述数据处理中心的输出端连接所述河床模型建立模块的输入端，所述河床模型建立模块的输出端连接所述石块铺设模拟模块的输入端；所述河床探测模块用于探测需要铺设石块的河床图像；所述数据采集模块用于采集待铺设的石块体积；所述数据处理中心用于存储探测到的河床图像及石块体积数据；所述河床模型建立模块用于对部分河床进行建模并拟合，对三维模型进行切片比对；所述石块铺设模拟模块用于按采集到的石块体积大小模拟铺设底层石块，并按切片比对结果确认二次投石的位置；所述河床探测模块包括河床图像探测单元、投石界限设定单元和分段截取模拟单元；所述河床图像探测单元的输出端连接所述分段截取模拟单元的输入端；所述河床图像探测单元用于探测获取需要铺设石块的河床图像，将探测到的图像传输到所述数据处理中心中，所述投石界限设定单元用于设定铺设石块的最高高度，所述分段截取模拟单元用于在截取一段河床进行模拟铺设石块；所述数据采集模块包括石块体积采集单元和石块体积比对单元；所述石块体积采集单元的输出端连接所述石块体积比对单元的输入端；所述石块体积采集单元用于采集待铺设石块的体积大小，所述石块体积比对单元用于比较石块体积，按体积从大到小进行排序；所述河床模型建立模块包括河床建模单元、模型拟合单元、投石区域体积分析单元、二次建模单元、三维模型切片单元和相似切片比对单元；所述河床建模单元的输入端连接所述投石界限设定单元和分段截取模拟单元的输出端，所述河床建模单元的输出端连接所述模型拟合单元、所述二次建模单元的输入端，所述模型拟合单元的输出端连接所述投石区域体积分析单元的输入端，所述二次建模单元的输出端连接所述三维模型切片单元的输入端，所述三维模型切片单元的输出端连接所述相似切片比对单元的输入端；所述河床建模单元用于对截取的河床部分进行建模，所述模型拟合单元用于对不规则模型进行拟合，所述投石区域体积分析单元用于依据拟合后的模型分析需要投石区域的体积，所述二次建模单元用于在铺设完底层石块后对河床进行二次建模，建立三维模型，所述三维模型切片单元用于对三维模型进行切片，寻找相似切片形状，所述相似切片比对单元用于通过比对相似切片寻找铺设完底层石块后河床的最低凹陷点；所述石块铺设模拟模块包括底层石块铺设单元和填充投石定点单元；所述底层石块铺设单元的输入端连接所述石块体积比对单元的输出端，所述填充投石定点单元的输入端连接所述相似切片比对单元的输出端；所述底层石块铺设单元用于依据体积比对结果模拟铺设最底层石块，所述填充投石定点单元用于将寻找到的最低凹陷点作为需要填充石块点，对该点进行定位，定位后在该点模拟填充石块；在底层石块铺设完成后，利用所述二次建模单元对铺设完底层石块的河床建立三维模型：以河床边界点为原点，利用三维模型切片单元对三维模型进行切片，获取底层石块上表面的轮廓线集合为M＝{M1，M2，...，Mn}，其中，n表示获取到的轮廓线数，将每条轮廓线进行分段，得到随机一条轮廓线的分段函数集合为FX＝{FX1，FX2，...，FXk}，其中，k表示轮廓线的段数；利用所述相似切片比对单元分析随机一个分段函数FXi的凹凸性：求得分段函数FXi的二阶导数为F”Xi，若F”Xi＜0，说明对应轮廓线呈凸起状；若F”Xi＞0，说明对应轮廓线呈凹陷状，统计对应轮廓线的凹陷点个数及凹陷点的位置，将分析及统计结果传输到所述填充投石定点单元中；利用所述填充投石定点单元确认需要投石的位置：接收到统计结果为：轮廓线的凹陷点个数集合为B＝{B1，B2，...，Bn}，筛选出凹陷点数及凹陷点横坐标相同的轮廓线集合为M’＝{M1’，M2’，...，MK’}，将集合M’中的轮廓线划为相似轮廓线，其中，K表示凹陷点数及凹陷点横坐标相同的轮廓线数，根据公式F'Xi＝0计算凹陷点的横坐标Xi，及分段函数的驻点，将Xi代入到分段函数FXi中得到凹陷点的纵坐标Yi，得到随机一条轮廓线的凹陷点坐标集合为X，Y＝{X1，Y1，X2，Y2，...，Xk，Yk}，比较该条轮廓线中凹陷点的纵坐标大小，筛选出最低的凹陷点，最低凹陷点的纵坐标最小，比较所有相似轮廓线最低凹陷点的纵坐标，筛选出所有相似轮廓线中的最低凹陷点，其坐标为Xmin，Ymin，在三维模型中确认投石点的位置坐标为Xmin，Ymin，Z，其中，Z表示最低凹陷点到河面的距离，利用所述填充投石定点单元在河面上的投石点处进行投石。

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