三维激光扫描技术在大型储罐几何形体检测中的应用研究

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大型储罐作为一种原料储备、油品调合和成品油输转的重要设备,在国民经济发展迅速、石油消费猛增的今天,其地位变得越来越重要。储罐罐壁是一种典型的薄壳柔性结构,长时间承受自重以及储存介质的侧向静液压力等静载荷,使得它将发生侧向变形的现象,而储罐整体过大的变形将可能发生卡盘、浮顶偏沉等情况,严重的甚至导致沉顶事故,这将给国家和社会造成难以挽回的损失。  目前,对大型储罐的几何形体检测主要是利用测量机器人进行,而根据实际情况又分为罐内检测和罐外检测两种方式。这两种方式都存在某些不足之处,罐内检测受到储罐运行状况、浮盘位置以及油品种类等因素的影响较大,多数情况不容易使用这种方式进行检测,而且无法检测第一、二圈板的变形情况;罐外检测所需时间较长、数据精度受控制测量影响较大。本文提出了利用三维激光扫描技术对大型储罐进行几何形体检测的方法,相比于传统的方法,适用的检测环境更加广泛、检测的时间更短以及获取数据量更庞大,弥补了传统测量方法的某些不足之处。  针对三维激光扫描技术在储罐几何形体检测中的应用,本文主要探讨了外业扫描获取数据、内业点云数据的去噪、拼接、精简等方面的方法及过程,还详细研究了将外业扫描得到的不同测站数据转换到外部大地坐标系的原理、方法及步骤。同时结合工程实例,重点研究了利用点云数据建立储罐整体模型并与标准罐体进行对比,然后提取罐壁典型位置的点云,利用matlab程序拟合圆心位置,计算罐壁点径向偏差、储罐倾斜度以及罐壁垂直度等数据,分析了检测储罐的几何形体状态。通过数据处理及形体分析证明,利用三维激光扫描技术进行储罐几何形体检测的方法是可行的,相比于传统的测量机器人方法更加适合,可以满足检测的要求。
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