[发明专利]基于放样原理的球罐容积自动测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种球形罐容量计量方法。尤其涉及采用具有马达驱动功能和无合作目标测距功能的全站仪和便携机联机实现对球罐内容量计量方法。

背景技术

球形罐是油品、化工品等液体物质的重要储存容器，由于所存储对象经济价值高，实现对其容积的精确计量，显得尤为重要。现有的球形罐容量计量方法有围尺法、容量比较法、光学垂准线法、光学参比线法和光学三角法等测量方法，测量效率比较低，并且是接触式测量，劳动强度大。无合作目标测距全站仪测量效率高、精度高，在球形罐测量中能做到较好的应用，但是传统的全站仪测量算法要求全站仪尽可能设置在球形罐的中心(在实际测量中非常困难做到)，并且采用迭代算法计算并测量罐体坐标，若全站仪不在球形罐中心时，将会导致全站仪测量多次来逼近测量点，效率低下，自动化程度也比较低。

发明内容

针对传统方法中的缺陷，本发明的任务是提出一种基于放样原理的球罐容积自动测量方法，以实现对球形罐容积的快速测量，使整个测量过程无需人工干预测量，较好地解决球形罐容积测量的自动化和容积表的自动输出难题。

为完成上述任务，本发明采用的技术方案是：一种基于放样原理的球罐容积自动测量方法，该方法包括如下步骤：

(1)在球罐内的任意位置架设全站仪，将全站仪的中心坐标设置为(0，0，0)，建立全站仪坐标系，全站仪与一台计算机互联，初始化联机参数；

(2)利用全站仪测量不少于四个的初始点，采用球拟合的方法求出一个放样球的球心坐标(x₀，y₀，z₀)和半径R，并以放样球球心为原点、坐标轴平行于全站仪坐标系的三个轴建立球罐坐标系；

(3)在球罐坐标系下，按照设置的水平和垂直方向的步进间距解算出球罐坐标系下放样球上的所有放样点位放样坐标，再将球罐坐标系下放样点位放样坐标转换到全站仪坐标系，在全站仪坐标系下计算出放样点位的水平角度值和垂直角度值；

(4)全站仪在马达的驱动下，按照计算的水平和垂直角度值自动完成望远镜定位和对放样点位的自动测量，得到放样点位在全站仪坐标系下的实际坐标，然后将实际坐标转换到球罐坐标系下；

(5)在球罐坐标系下，按数据处理理论进行粗差剔除，最后进行球罐的最小二乘拟合，得到球罐的最优参数，并计算出球罐的容积。

步骤(3)中，按照设置的水平和垂直方向的步进间距解算出球罐坐标系下放样球上的所有放样点位放样坐标后，将球罐坐标系下所有放样点位放样坐标统一转换到全站仪坐标系，在全站仪坐标系下一次性计算出所有放样点位的水平角度值和垂直角度值。

步骤(3)中，按照设置的水平和垂直方向的步进间距解算出球罐坐标系下放样球上的所有放样点位放样坐标后，逐点将球罐坐标系下放样点位放样坐标转换到全站仪坐标系，并在全站仪坐标系下计算出该放样点位的水平角度值和垂直角度值。

步骤(4)中，在全站仪坐标系下计算出各放样点位的水平角度值和垂直角度值后，全站仪在马达的驱动下，按照计算的水平和垂直角度值自动完成望远镜定位和对各放样点位的自动测量，统一得到各放样点位在全站仪坐标系下的实际坐标，然后将实际坐标一次性转换到球罐坐标系下，得到各放样点位在球罐坐标系下的实际坐标。

步骤(4)中，在全站仪坐标系下计算出各放样点位的水平角度值和垂直角度值后，全站仪在马达的驱动下，按照计算的水平和垂直角度值自动完成望远镜定位和对各放样点位的自动测量，逐点得到各放样点位在全站仪坐标系下的实际坐标，然后逐点将实际坐标转换到球罐坐标系下，得到各放样点位在球罐坐标系下的实际坐标。

步骤(4)中，在全站仪坐标系下计算出放样点位的水平角度值和垂直角度值后，全站仪在马达的驱动下，按照计算的水平和垂直角度值自动完成望远镜定位和对放样点位的自动测量，得到放样点位在全站仪坐标系下的实际坐标，然后将实际坐标直接转换到球罐坐标系下，得到各放样点位在球罐坐标系下的实际坐标。