[發明專利]基于點云的立式圓柱形儲油罐罐體傾斜度測量系統及方法

在審

• 申請號: 202210044361.0
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114419132A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 葉錦華;鄭賢彬;林煒盛;楊富春
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06T7/62
• 分類號: G06T7/62;G06T17/00;G06T17/20;G06T5/00;G06F17/18
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

本發明涉及一種基于點云的立式圓柱形儲油罐罐體傾斜度測量系統及方法。其中傾斜度測量系統包括4臺三維激光掃描儀和1臺終端，其中傾斜度測量方法，包括以下步驟：將4臺三維激光掃描儀按同一圓周90度等間隔布置于儲油罐四周，獲取完整罐壁點云數據；終端對罐壁點云數據進行拼接，以及等間隔、等厚度切片；然后對3個以上的切片進行橢圓輪廓擬合，獲得橢圓擬合方程，再計算橢圓的中心點坐標；接著對多個中心點坐標進行直線擬合，計算直線與水平面的夾角A，最終獲得立式圓柱形儲油罐罐體傾斜度測量值θ=90°?A。本發明為非接觸自動測量方法，對儲油罐安全影響小，測量方便快速且精度高。

技術領域

本發明涉及石油化工儲油罐幾何參數測量技術領域，特別涉及一種基于點云的立式圓柱形儲油罐罐體傾斜度測量系統及方法。

背景技術

儲油罐是一種儲存油品的容器，作為油庫的關鍵設備之一，油品一般為易燃易爆品，一旦發生事故，極易引發火災，甚至爆炸，將導致大量的人員和財產損失，因此，對儲油罐的安全要求極高。立式圓柱形儲油罐的罐體如果發生過大傾斜，會使得罐壁變形，進而開裂，這是油品發生泄漏的主要原因之一。一般規定立式儲油罐罐體傾斜度為中軸線偏離鉛垂線的角度，現有對儲油罐罐體傾斜度主要人工測量，費時費力，少數在線測量方法，傳感器往往需要貼附到儲油罐罐壁上，防爆要求高，并增加額外的安全隱患。因此迫切需要一種快速，便捷的儲油罐罐體傾斜度非接觸測量系統及方法為石油庫區行業的安全生產提供技術保障。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于點云的立式圓柱形儲油罐罐體傾斜度測量系統及方法，利用三維激光掃描儀獲取儲油罐的三維點云數據，再通過點云數據分析得到儲油罐罐體傾斜角度值，實現儲油罐罐體傾斜度在線非接觸測量，測量過程十分便捷和高效。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種基于點云的立式圓柱形儲油罐罐體傾斜度測量系統，包括4臺三維激光掃描儀和1臺終端，其中4臺三維激光掃描儀按同一圓周90度等間隔布置于儲油罐罐體四周，用于獲取完整儲油罐罐體的罐壁點云數據，終端對罐壁點云數據進行包括拼接、切片、橢圓輪廓擬合的處理，最終獲得立式圓柱形儲油罐罐體傾斜度測量值。

本發明還提供了一種基于權利要求1所述系統的基于點云的立式圓柱形儲油罐罐體傾斜度測量方法，實現如下：

將4臺三維激光掃描儀按同一圓周、90度等間隔布置于立式圓柱形儲油罐四周，分別獲取儲油罐1/4罐壁輪廓的點云數據；

將4臺三維激光掃描儀獲取的點云數據拼接為完整儲油罐罐體罐壁輪廓點云數據；

在垂直方向上，對儲油罐罐體罐壁輪廓點云數據進行等間隔p切片處理，每個切片的厚度d相同，切片數量為n；

對每個切片的點云數據進行橢圓擬合，建立橢圓擬合方程，通過擬合方程計算得到擬合橢圓的中心點坐標；

對所有擬合橢圓的中心點進行直線擬合，建立直線擬合方程，計算擬合直線與水平面的夾角A；

計算立式儲油罐罐體傾斜度θ=90°-A。

在本發明一實施例中，d取值范圍為20mm-150mm，切片數量n滿足：3≦n≦(h-z0)/(d+p)，其中z0為切面的起始高度，h為儲油罐罐體罐壁輪廓的高度。