论文三维激光扫描应用于油罐容量计量是关于本文可作为油罐方面的大学硕士与本科毕业论文双层油罐价格论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
摘 要：本文通过对全站仪法和三维激光扫描法进行油罐容量测量,通过工程实例进行对比,证明三维扫描技术的可行性,为类似工程提供借鉴.
关键词：全站仪测量法；三维激光扫描技术；油罐容量测量；实施步骤
1 引言
大型油罐主要包括立式罐、卧式罐和球形罐等,如何精确测量出其容量的研究具有重要的意义.目前采用几何测量法、ETSM、罐体表面应变法和近景摄影测量方法,由于OIMLR71和R80测量允差的要求,国内多采用几何测量法、ETSM法（全站仪测量法）.其中几何测量法多应用于罐体具有规则几何形状且无变形,即理想的几何体,通常做圆柱处理,由于罐体的变形是不规则的,当作规则几何体测量不能体现实际物体三维几何特征,导致容量真值误差；而ETSM法利用有限的离散点来计算罐体整体容量（这也是规范上允许的测量方法）,也不能真实全面的反映罐体容积.【1】
随着油罐的大型化,对容量测量的自动化程度要求也会越来越高.【2】为了满足油品贸易交接和油罐使用单位精细化管理的要求,在某地油库分别利用全站仪测量法和三维激光扫描法,得到罐体的不同液面高度的容积,通过二者比对得到三维扫描成果满足相关规范要求的容积数据.【3】
2 油罐容量全站仪测量方法
2.1 全站仪测量系统
全站仪,是一种集电子测角、电子测距和数据存储于一身的现代测量仪器.将全站仪用于油罐容积标定的方法,我们称之为油罐罐定的全站仪法.早在1984年,该方法已由新日本测量员协会推荐,1985年由国际标准化组织ISO/TC 28/SC3确定为国际标准.该方法适用于内测.【4】
2.2 原理与方法
用全站仪法进行油罐容积标定内测时,尽量置于罐中央,设定一个起始方向,可以每隔一定的水平角度或距离来采集罐内壁相关点的坐标,在机载软件的控制下,自动调整垂直角,保证全站仪扫描一圈为水平面,各点的坐标自动记录在仪器内存中.点位采集的越密,其计算出来的半径就愈接近罐的实际半径,通过测得的半径就可以推求罐体的容积.其原理
公式为：
3 油罐容量三维激光扫描方法
3.1 三维激光扫描测量系统
作为最近发展迅速的一种新技术,三维激光扫描技术可用于物体表面的非接触空间信息获取,具有数据获取速度快、实时性强、数据量大、主动性强、点位密集、精度较高等优势,己成为空间数据获取的重要技术手段.【6】
将三维激光扫描设备置于油罐内,调整好水平位置,以设备坐标系为测量基准,其中坐标系原点位于三维激光扫描设备中心、Z 轴为铅垂线方向、X 轴为水平度盘零方向,如图l 所示.在这个空间坐标系中油罐罐壁上每一个测量点的坐标原理公式如图2所示,通过激光扫描测
2.2 基于三维激光扫描点云的油罐容量计算方法
第1 步,进行点云数据噪声点的剔除
在对罐体表面坐标数据采集过程中,由于受测量设备的精度、测量速度、操作者经验和被测表面质量等诸多因素影响,不可避免地会产生误差数据点,为了保证计算精度,需对测量数据进行处理,主要内容包括数据噪声点的剔除.以每一个数据点为中心,设计包含奇数个数数据点的滑动窗口,调整一定的距离阀值,借助于中值滤波算法进行噪声点剔除.
第2 步,进行点云数据的约减
由于油罐的空间尺寸大,扫描点通常在百万点数量级,其中存在大量的冗余数据,影响到后续算法的效率,因此需要进行约减.由于油罐表面大多为规则的二次曲面,可以来用采取等间距均匀简化方法进行数据约减.
第3 步,进行离散点云的网格化和曲面拟合
利用三角网格对于复杂儿何形状的描述能力,实现点云数据拓扑结构的连接,为曲面拟和、形成有封闭的边界表面提供条件.由于油罐点云数据是由激光测量设备按照一定规律来采集的,呈线性排列,因此采用以四边域为基础的B样条或NURBS 曲面构造方法进行曲面重构.
第4 步,不同液位高度的容积计算
3 试验与分析
3.1 比对试验系统介绍
油罐计量方法中最准确的是容量比较法,以油罐为试验对象,进行本文方法与容量比较法的比对与验证.
首先将光电测量设备放置于油罐内进行点云数据采集.采用的三维激光扫描设备点最小间距为2mm,25m处测距最大允差为土2mm,最大扫描距离120m,水平视角范围为360°,垂直视角范围为320°,采样率为976000点/秒,扫描油罐时间为3min.
然后,进行全站仪法的油罐校准.完成油罐的容量标定,得到的汹罐容量表作为比对依据,测量时间约4h.
按照上面讨论的方法计算出基于三维激光扫描方法的容量表,与全站仪测量得到的的容量表进行比对.
3.2 试验数据分析
油罐扫描之后得到的点云数据,整个油罐模型由31296538个数据点构成,可以看出三维激光扫描设备能够实现罐体空间高分辨率的数据来集,点云数据量大,与全站仪法测量结果相比,可以更加准确地进行油罐罐体空间几何特征描述.
4 结论
本文通过对三维激光扫描技术应用于大型油罐容积的应用得出以下结论：
1）精度高
2）操作方便
3）测量效率高
4）对石化项目有借鉴
参考文献：
[1] 廉育英. 容量计量技术[M]. 北京：北京计量出版,2006：10-18
[2] 廉育英,刘子勇,何力,等. 立式金属计量罐大容量的新测量方法[J]. 计量学报,1988,9（4）：241-247.
总结:这篇油罐论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
参考文献：
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