Способ определения кренов дымовых труб с помощью беспилотного летательного аппарата Российский патент 2023 года по МПК G01C11/18 B64C39/02 B64U101/32 

Предложенный способ относится к области геодезии, аэрофотосъемки и может быть использован для определения кренов дымовых труб.

Известен способ высотного обследования дымовых труб с использованием беспилотного летательного аппарата (БПЛА) (Высотное обследование дымовых труб с использованием беспилотника [Текст] / Е.С. Радченко // Вестник промышленности, бизнеса и финансов. – 2020. – № 6. – С. 74–76), включающий в себя следующие этапы: проектирование маршрута в специализированном программном обеспечении (ПО), выполнение полета в автоматическом режиме, построение цифровой модели трубы, построение разверток в видимом и инфракрасном диапазонах, а также карты деформаций наружных стенок.

Недостатки данного способа:

– малое количество определяемых геометрических параметров дымовых труб;

– низкая точность определения геометрических параметров;

– не указаны значения продольного и поперечного перекрытия снимков, при которых возможно достоверное определение геометрических параметров.

Наиболее близким способом к заявленному по совокупности признаков является способ подготовки к оценке технического состояния зданий по внешним признакам (Патент № 2758806 Российская Федерация, МПК E04G 23/00 (2006.01) СПК E04G 23/00 (2021.08). Способ подготовки к оценке технического состояния зданий по внешним признакам: заявлено 10.12.2020: опубликовано: 02.11.2021 / Фомин Н.И., Бернгардт К.В., Орлова Е.А., Идиятшина Э.Н.; заявитель Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина. – 5 с. – Текст: непосредственный) характеризующимся тем, что предварительно составляют комплекты эталонных изображений дефектов, выделяют категории дефектов, выполняют аэрофотосъемку наружных поверхностей оцениваемого здания с использованием беспилотного летательного аппарата, оборудованного цифровой фотокамерой, обрабатывают полученные изображения в автоматическом режиме, формируют трехмерную цифровую модель здания, сравнивают изображения модели с эталонными изображениями в автоматическом режиме и устанавливают наличие строительных дефектов в конструкциях здания, формируют в автоматическом режиме на цифровой модели здания карты дефектов с возможностью оценки их геометрических параметров, а также с указанием порядкового номера дефекта и его категории, выполняют автоматическую оценку вертикальности наружных стен на цифровой модели здания.

Недостатки технического решения, принятого за прототип:

– низкая точность плотного облака точек и цифровой модели;

– низкая точность определения геометрических параметров сооружения;

– недостаточная величина продольного и поперечного перекрытия снимков для достоверного определения геометрических сооружений.

Техническая задача заключается в определении кренов дымовых труб с помощью автоматического способа с применением БПЛА.

Технический результат, в сравнении с аналогом, заключается в возможности применения разработанного способа для определения значений сечений и кренов дымовых труб, повышении точности определяемых геометрических параметров, автоматизации и сокращении времени процесса камеральной обработки, а также создании развертки наружной поверхности и технического паспорта дымовой трубы в автоматическом режиме.

Указанная задача решается за счет того что, способ определения кренов дымовых труб с помощью беспилотного летательного аппарата (БПЛА), характеризуется тем, что перед аэрофотосъемкой в специализированном программном обеспечении выполняют проектирование маршрута полета с продольным и поперечным перекрытием с величиной от 80 % и создают полетное задание, импортируемое затем в БПЛА, на основе полетного задания в полуавтоматическом режиме выполняют аэрофотосъемку по заданному маршруту, по результатам аэрофотосъемки получают цифровые снимки, которые затем экспортируют в специализированное программное обеспечение, установленное на ПЭВМ, в котором в автоматическом режиме обрабатывают цифровые снимки и строят разряженное облако точек, на основе разряженного облака точек в автоматическом режиме дополнительно строят плотное облако точек и трехмерную цифровую модель дымовой трубы, на основе цифровой модели здания в автоматическом режиме создают развертку наружной поверхности дымовой трубы, далее осуществляют экспорт плотного облака точек в специализированное программное обеспечение, установленное на ПЭВМ, в котором выполняют автоматическое построение сечений на основе плотного облака точек, через настраиваемый интервал высот, в специализированном программном обеспечении, установленном на ПЭВМ, в автоматическом режиме вычисляют значения крена и создают технический паспорт дымовой трубы.

Предлагаемое изобретение поясняется схемой, представленной на фиг. 1, где:

1 – проектирование маршрута аэрофотосъемки с учетом параметров дымовой трубы и создание полетного задания;

2 – импорт полетного задания в БПЛА;

3 – выполнение аэрофотосъемки в полуавтоматическом режиме;

4 – экспорт цифровых снимков в специальное ПО;

5 – обработка цифровых снимков и построение разряженного облака точек;

6 – исключение ошибочных точек из разряженного облака точек;

7 – построение плотного облака точек:

7.1 – экспорт плотного облака точек в специализированное ПО;

7.2 – автоматическое построение сечений через настраиваемый интервал высот;

7.3 – автоматическое вычисление значений кренов;

7.4 – автоматическое создание паспорта дымовой трубы;

8 – построение трехмерной цифровой модели;

9 – автоматическое создание развертки наружной поверхности дымовой трубы.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

В специализированном ПО осуществляют проектирование маршрута полета с учетом параметров дымовой трубы и создают полетное задание (1), при построении маршрута устанавливают продольное и поперечное перекрытие снимков более 80 %, затем импортируют созданное полетное задание (1) в БПЛА при помощи специализированного ПО (2), далее БПЛА в полуавтоматическом режиме выполняет аэрофотосъемку по заданному маршруту (3), полученные по результатам аэрофотосъемки цифровые снимки экспортируют из БПЛА в специализированное ПО, установленное на ПЭВМ и предназначенное для обработки этих снимков (4), далее в специализированное ПО, установленном на ПЭВМ, создается разряженное облако точек (5), из которого исключаются ошибочные измерения (6), на основе разряженного облака точек строится плотное облако точек (7) и экспортируется в специализированное ПО (7.1), установленное на ПЭВМ, где происходит построение сечений через настраиваемый интервал высот, в результате получают набор окружностей с известными координатами Х_i, У_i, Н_i центров и значениями радиусов (7.2), на основе сечений происходит автоматическое вычисление крена по формуле 1 (7.3), а на основе сечений и значений кренов в автоматическом режиме строится паспорт дымовой трубы (7.4).

где: Х_i и Y_i координаты сечения, а Х₀ и Y₀ координаты сечения при основании.

Дополнительно в специализированном ПО, установленном на ПЭВМ и предназначенном для обработки цифровых снимков на основе плотного облака точек (4) происходит автоматическое построение цифровой модели сооружения (8) с построением развертки наружной поверхности дымовой трубы.

Способ относится к области геодезии, аэрофотосъемки и может быть использован для определения величины крена дымовых труб при помощи беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Технический результат заявленного изобретения в сравнении с прототипом заключается в возможности определения значений сечений и кренов дымовых труб, повышении точности определяемых геометрических параметров, сокращении времени процесса камеральной обработки полученных при помощи БПЛА данных, создании развертки наружной поверхности и формировании технического паспорта дымовой трубы в автоматическом режиме. 1 ил.

Способ определения кренов дымовых труб с помощью беспилотного летательного аппарата (БПЛА), включающий аэрофотосъемку наружных поверхностей дымовой трубы с использованием БПЛА, оборудованного цифровой фотокамерой, обработку полученных изображений в автоматическом режиме, формирование трехмерной цифровой модели дымовой трубы, отличающийся тем, что перед аэрофотосъемкой в специализированном программном обеспечении выполняют проектирование маршрута полета с продольным и поперечным перекрытием с величиной от 80% и создают полетное задание, импортируемое затем в БПЛА, на основе полетного задания в полуавтоматическом режиме выполняют аэрофотосъемку по заданному маршруту, по результатам аэрофотосъемки получают цифровые снимки, которые затем экспортируют в специализированное программное обеспечение, установленное на ПЭВМ, в котором в автоматическом режиме обрабатывают цифровые снимки и строят разряженное облако точек, из которого исключаются ошибочные измерения, на основе разряженного облака точек в автоматическом режиме дополнительно строят плотное облако точек и трехмерную цифровую модель дымовой трубы, на основе цифровой модели здания в автоматическом режиме создают развертку наружной поверхности дымовой трубы, далее осуществляют экспорт плотного облака точек в специализированное программное обеспечение, установленное на ПЭВМ, в котором выполняют автоматическое построение сечений на основе плотного облака, через настраиваемый интервал высот, в специализированном программном обеспечении, установленном на ПЭВМ, в автоматическом режиме вычисляют значения крена и создают технический паспорт дымовой трубы.