[发明专利]一种基于激光点云分析的油罐测量方法及系统

说明书

本发明提出了一种基于激光点云分析的油罐测量方法及系统，涉及测量技术领域，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。本发明提出的油罐测量方法具有如下有益效果：不需要消耗水资源、测量效率高、工作人员无需进入罐内实施测量，降低了测量的人力、测量设备可以在油气环境中使用，保证了测量人员的安全。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种基于激光点云分析的油罐测量方法及系统。

背景技术

随着科技的发展和测量技术的进步,人们对石油产品在生产、销售和使用过程中科学、准确计量有了更高的要求,特别是随着石油产品价格的日益上涨，这种要求越来越强烈，迫切需要对现有技术进行升级改造，以保障贸易双方油品交接的公平、公正、准确。

汽车油罐车作为一种公路运输轻质燃油的特种专用车，也是用于油品交接、贸易结算的国家强制检定计量器具。汽车油罐车通常由车载罐体、汽车车身和附属设备三部分组成，罐体顶部有人孔、计量口等，侧面有卸油管和阀门等。汽车油罐车油罐容积测量的准确与否，直接影响到油品储运企业的经济利益和国家的计量信誉。建立一种创新性的快速、准确、可靠的测量系统势在必行。

国家计量检定规程JJG133-2016《汽车油罐车容量》中规定，计量性能要满足：容量测量结果的扩展不确定度不大于0.25％(k＝2)。主要采用容积比较法和流量计法进行汽车油罐车的容积计量，仲裁检定以容量比较法为准。容量比较法主要使用一组二等金属量器(MPE：±2.5×10-4)作为标准器，如2000L、1000L、500L、200L、100L、50L等，一次一次的从已知标准容量的二等金属量器(可以组合使用)注入油罐车内，根据注入的标准值容积值，同时对金属量器和罐内水温、液位高度(或空高)进行测量，计算出容积-液位的关系。一台20t罐容的油罐车经过人工放水、读数，检定时间超过5小时，耗时又费力，而且容易出错。采用流量计法对油罐车容量进行测量，对流量计要求比较高，需要选取重复性好的流量计，选取重复性好的流量点，进行流量定点使用，通过控制时间，可以达到实现检定容量的目的。

尽管国内外很多专家学者在油罐车油罐计量方面开展了大量研究，但是这些方法仅仅提高了自动化程度，仍然存在很多缺点，如检定成本比较高，需要耗费大量的人力、物力，需要消耗一定的水资源，还需要固定的场地放置标准量器，操作复杂导致实用性受限，检定准确度也难以保证，这也与现有蓬勃发展的的高新技术极不相符。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，油罐车油罐计量方面存在很多缺点，如检定成本比较高、需要耗费大量的人力、物力、需要消耗一定的水资源、需要固定的场地放置标准量器、操作复杂、检定准确度难以保证。

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。

进一步地，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；