[发明专利]一种基于激光点云分析的油罐测量方法及系统有效

专利信息
申请号: 201910178680.9 申请日: 2019-03-11
公开(公告)号: CN109764812B 公开(公告)日: 2020-07-28
发明(设计)人: 郝华东;陈贤雷;任飞明;李存军;施浩磊;吴泽南 申请(专利权)人: 舟山市质量技术监督检测研究院
主分类号: G01B11/00 分类号: G01B11/00;G01B11/02;G01B11/06
代理公司: 浙江中桓联合知识产权代理有限公司 33255 代理人: 张敏
地址: 316021 浙*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 激光 分析 油罐 测量方法 系统
【权利要求书】:

1.一种基于激光点云分析的油罐测量方法,其特征在于,该基于激光点云分析的油罐测量方法包括步骤:

获取激光测量设备采集的油罐内部点云数据;

将油罐的主体点云数据和堵头点云数据分离,以获取油罐的主体点云数据;

基于高斯映射计算油罐的主体点云数据的轴线;

确定任一垂直于所述轴线的第一平面,将主体点云投影到第一平面上,以在第一平面上获得罐体投影截面点云;

对所述罐体投影截面点云进行多段拟合;

根据多段拟合结果计算容积;

基于高斯映射计算油罐的主体点云数据的轴线具体包括:

S21,计算主体点云中各点的单位法向量,并将法向量的起点平移至坐标原点,法向量终点构成单位球面;

S22,将所有法向量终点进行平面拟合,得到平面Φ1

S23,计算各个法向量终点到平面Φ1的距离di,(i=1,2,...n);

S24,设定阈值ω1,若diω1,则删除阈值ω1距离以外的法向量;将剩下的法向量终点重新拟合生成平面Φ2

S25,计算剩下所有法向量终点到平面Φ2的距离di',返回步骤S24,直到剩余所有法向量终点到平面的距离小于ω1;此时得到的拟合平面为Φj,该拟合平面Φj的单位法向量为nj

S26,选择垂直该单位法向量nj的一个平面,将主体点云投影到该平面上,拟合得到的圆心;所述轴线经过圆心,且与单位法向量nj的方向相同。

2.根据权利要求1所述的基于激光点云分析的油罐测量方法,其特征在于,对所述罐体投影截面点云进行多段拟合具体为:

将罐体投影截面点云以轴线为中心按角度均匀的分为4N段,N=1,2,3…;

将每段罐体投影截面点云分别进行拟合。

3.根据权利要求2所述的基于激光点云分析的油罐测量方法,其特征在于,其中罐体投影截面点云的拟合方式为二次曲线拟合。

4.根据权利要求1所述的基于激光点云分析的油罐测量方法,其特征在于,根据多段拟合结果计算容积具体包括:

获取预先测量的辅助计算数据;其中,所述辅助计算数据包括:油罐主体长度、堵头高度;

根据多段拟合结果和辅助计算数据,计算容积。

5.根据权利要求1所述的基于激光点云分析的油罐测量方法,其特征在于,该基于激光点云分析的油罐测量方法还包括:

获取长度方向的单位距离;在容积计算结果中包含每单位距离的容积。

6.根据权利要求5所述的基于激光点云分析的油罐测量方法,其特征在于,所述基于激光点云分析的油罐测量方法还包括有步骤:

输出测量结果;其中,所述测量结果包括有:送检单位、计量器具名称、型号/规格、罐号、制造单位、检定/校准依据、结论、日期;每单位距离的容积;水平直径、竖直直径、罐体长度、外高、近似圆柱容积、堵头容积、总容积。

7.根据权利要求6所述的基于激光点云分析的油罐测量方法,其特征在于,所述测量结果的输出格式为Excel格式。

8.一种基于激光点云分析的油罐测量系统,其特征在于,该基于激光点云分析的油罐测量系统包括:

获取模块,用于获取激光测量设备采集的油罐内部点云数据;

分离模块,用于将油罐的主体点云数据和堵头点云数据分离,以获取油罐的主体点云数据;

轴线计算模块,用于基于高斯映射计算油罐的主体点云数据的轴线;具体包括:

S21,计算主体点云中各点的单位法向量,并将法向量的起点平移至坐标原点,法向量终点构成单位球面;

S22,将所有法向量终点进行平面拟合,得到平面Φ1

S23,计算各个法向量终点到平面Φ1的距离di,(i=1,2,...n);

S24,设定阈值ω1,若diω1,则删除阈值ω1距离以外的法向量;将剩下的法向量终点重新拟合生成平面Φ2

S25,计算剩下所有法向量终点到平面Φ2的距离di',返回步骤S24,直到剩余所有法向量终点到平面的距离小于ω1;此时得到的拟合平面为Φj,该拟合平面Φj的单位法向量为nj

S26,选择垂直该单位法向量nj的一个平面,将主体点云投影到该平面上,拟合得到的圆心;所述轴线经过圆心,且与单位法向量nj的方向相同;

投影模块,用于确定任一垂直于所述轴线的第一平面,将主体点云投影到第一平面上,以在第一平面上获得罐体投影截面点云;

拟合模块,用于对所述罐体投影截面点云进行多段拟合;

容积计算模块,用于根据多段拟合结果计算容积。

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